侯鎮(zhèn)鋒

晉城煤業(yè)集團寺河礦選煤廠,山西 晉城 048204

前言

煤塵是一種即污染環(huán)境又嚴(yán)重危害崗位職工的身體健康的有害物質(zhì)，是從事煤炭生產(chǎn)工作人員必須隨時防備的可怕“殺手”。人體吸入煤塵后，可刺激呼吸道，引起鼻炎、咽炎、支氣管炎等上呼吸道炎癥，嚴(yán)重的可發(fā)展成為塵肺病，而塵肺病作為一種慢性職業(yè)病，一旦發(fā)病往往難以治愈，嚴(yán)重影響煤礦工人的身體健康甚至危及其生命安全[1]。因此，除塵問題成了煤炭行業(yè)最重要課題，同時形成了很多種除塵方法，比如電除塵、布袋除塵、沉降除塵、噴霧除塵等。

山西省晉城市晉煤集團寺河礦選煤廠作為一個年入洗量達(dá)1600多萬噸的大型煤礦生產(chǎn)單位，在治理煤炭粉塵，降低煤塵對職工的健康影響，改善職工的工作環(huán)境方面采取了眾多措施，比如之前原煤車間一直使用布袋除塵系統(tǒng)，但布袋除塵器帶來的問題正如其他選廠的使用情況類似，布袋上濾下的煤塵易吸收空氣中的水分引起粘袋，阻礙通風(fēng)的正常運行，抽風(fēng)量減小，含塵空氣大量外溢，并且煤塵易在通風(fēng)管道內(nèi)集聚使得通風(fēng)量進(jìn)一步減少，除塵效果十分不佳[2]。有實驗室研究表明超聲霧化除塵效果十分明顯，超聲霧化除塵器是1977年美國新澤西聲能發(fā)展公司率先開發(fā)出的一種能噴激細(xì)水霧的超聲波霧化器，這種超聲霧化產(chǎn)生的水霧的直徑比普通水霧小10倍，相較常規(guī)霧化效率提高了1000倍，因此僅用少量的水就可獲得極高的除塵效率，故其也被稱為超聲干式捕塵技術(shù)[3]，而且有研究指出微細(xì)水霧有利于呼吸性粉塵的捕集[4]，因此，我選煤廠特采用徐州某公司的超聲霧化除塵系統(tǒng)對原煤分級車間除塵系統(tǒng)進(jìn)行了改造并取得了良好效果。

1 分級車間塵源分析

寺河礦選煤廠原煤分級車間的煤塵源主要集中在兩個方面，一是溜槽轉(zhuǎn)載點，二是高頻振動分級篩。

一是原煤分級車間共有16條皮帶輸送機和4臺刮板輸送機，煤炭在各輸送設(shè)備之間都是依靠溜槽來完成的，溜槽高度一般都在兩米以上，濺落高度大，在濺落過程中煤流和空氣相互作用，煤流中的粉塵會因為剪切作用被卷入空氣中揚出；同時，皮帶輸送機具有一定的速度，當(dāng)皮帶輸送機上的煤流進(jìn)入溜槽時會因為慣性而撞擊溜槽入口，此時煤炭會產(chǎn)生擠壓剪切摩擦等作用力，使得煤塊產(chǎn)生一定的破碎，并濺起大量煤塵，這一現(xiàn)象在塊煤皮帶輸送機轉(zhuǎn)載中更為突出。

二是原煤分級車間有7臺高頻振動分級篩，在分級篩振動時，煤流在分級篩上振動松散并與空氣相互作用，使得大量煤流中的粉塵被空氣卷入空氣中，并通過密封罩的空隙進(jìn)入設(shè)備外部，污染周圍工作環(huán)境。

而且，由于煤炭形勢嚴(yán)峻，為了確保產(chǎn)品煤水分的更高要求，原煤入選時含水量更低。煤塵污染更為突出，嚴(yán)重威脅著職工的身心健康。

2 超聲霧化除塵的主要原理

超聲霧化除塵系統(tǒng)主要是利用了空氣動力學(xué)和云物理學(xué)原理實現(xiàn)除塵?？諝鈩恿W(xué)表明含塵氣流繞過霧滴時，塵粒由于慣性會從繞流的氣流中偏離而與霧滴相撞被捕捉，其被捕捉的概率與霧滴直徑有關(guān)。當(dāng)霧滴直徑較大時，粉塵易繞過而難被捕捉，塵粒易被與其直徑相近的霧滴捕捉，有研究表明：霧滴直徑與塵粒直徑之比在1. 25～5之間時，捕塵效果最佳[2]?！霸啤蔽锢韺W(xué)原理顯示，由于超聲霧化的霧滴微細(xì)，與空氣接觸面積大，蒸發(fā)迅速，使含塵區(qū)的水蒸氣很快達(dá)到飽和，當(dāng)其與煤塵結(jié)合，會使得飽和水蒸汽以煤塵為核凝成“云”，并逐漸增大為“雨滴”落下來。

3 超聲霧化除塵系統(tǒng)的主要設(shè)備及工作原理

該除塵系統(tǒng)主要通過對輸送皮帶及分級篩的揚塵處進(jìn)行密封的基礎(chǔ)上外加噴霧除塵裝置進(jìn)行降塵。它的主要設(shè)備組成包括：動力源含空壓機、儲氣罐、增壓泵站；管道；執(zhí)行控制箱；PLC控制系統(tǒng)；轉(zhuǎn)換開關(guān)；料流檢測器；防爆電接點壓力表；集塵罩及密封；分配閥；超聲霧化共振總成。

動力源為噴霧除塵裝置提供所需的氣體及氣壓和水量，氣體、氣壓和水通過現(xiàn)場的管道輸送到各個噴霧裝置上。為了實現(xiàn)自動控制與保持噴霧裝置上的水壓與氣壓符合工作要求，在中間加了執(zhí)行控制箱，執(zhí)行控制箱主要由氣、水減壓閥，及其相對應(yīng)的電磁閥組成。在各個執(zhí)行控制箱旁都設(shè)置了相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)自動與手動的相互轉(zhuǎn)換。在各個管道末端主要由分配閥和超聲霧化共振總成組成，它們的作用就是將來自執(zhí)行控制箱的壓力水和壓力氣分配在同一位置上的不同的共振頭處，確保該除塵器統(tǒng)一效果，并通過超聲霧化共振總成將壓力水與壓力氣轉(zhuǎn)化為霧狀水汽，同時可以通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥即共振閥芯來調(diào)節(jié)噴霧量的大小。為了實現(xiàn)噴霧裝置的自動控制及設(shè)備的正常運行，在該系統(tǒng)中添加了料流檢測器和防爆電接點壓力表，它們將獲得的信號發(fā)送到PLC控制系統(tǒng)中，進(jìn)而實現(xiàn)噴霧裝置的自動控制與啟停，并且當(dāng)氣、水壓力不足，達(dá)不到工作所需壓力時，其將在PLC控制系統(tǒng)上的組態(tài)控制畫面上顯示氣、水壓力故障報警信號。為了進(jìn)一步降低粉塵的危害，在各設(shè)備上都添加了集塵罩及密封布，用來隔離設(shè)備內(nèi)粉塵進(jìn)入工作環(huán)境。

4 結(jié)果分析與討論

1)通過安裝這一除塵系統(tǒng)，取得了非常好的除塵效果，尤其是當(dāng)原煤含水量較低的情況下，效果十分明顯。

2)隨著使用時間的延長，會出現(xiàn)某些噴霧裝置的成霧狀態(tài)不佳，霧粒增大，形成明顯的細(xì)水顆粒，除塵效果降低，同時增大原煤的含水量，影響篩分效果，尤其在原煤濕度較大的情況下會加劇原煤分級篩糊篩的程度，嚴(yán)重影響篩分。針對這一情況，可以通過調(diào)節(jié)閥門來控制噴霧量，增強成霧狀態(tài)，但是調(diào)節(jié)閥位于噴霧設(shè)備的共振閥上，共振閥處于各密封罩上方，且密封罩一般較高，引起調(diào)節(jié)不便；當(dāng)調(diào)節(jié)噴霧量不容易觀察到噴霧效果時，就需要連同安裝座及共振閥一起取下進(jìn)行調(diào)節(jié)，這大大增加了崗位司機的工作強度和操作復(fù)雜性。為改善這一現(xiàn)狀，通過在調(diào)節(jié)閥上加一驅(qū)動裝置，實現(xiàn)電氣控制，為今后自動化控制提供基礎(chǔ)與可能，這一措施進(jìn)一步擴大了該除塵系統(tǒng)的適用范圍。

3)PLC控制系統(tǒng)在自動控制條件下，通過料流檢測器的信號來實現(xiàn)根據(jù)煤流情況自動控制噴霧裝置進(jìn)行啟停，但是在現(xiàn)場運轉(zhuǎn)過程中由于煤流對物料檢測器的觸板摩擦的作用，使得觸板很快出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，造成觸板變短，并引起煤流量減小時，觸板無法接觸到煤流，使得自動噴霧裝置無法正常啟動。針對這一情況，并結(jié)合我們選煤廠的設(shè)備現(xiàn)狀，即料流檢測器測試煤流的輸送皮帶上均有我們選煤廠已安裝的皮帶秤，所以將皮帶秤所得到的煤流信號替代料流傳感器的信號來控制噴霧裝置的啟停，這根本上解決了料流檢測器觸板磨損失效的問題，并通過拆除料流檢測器，減少設(shè)備維護量。而且，將企業(yè)各獨立控制監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合統(tǒng)一，實現(xiàn)各系統(tǒng)信息共享，也是未來企業(yè)系統(tǒng)改造的重要研究與發(fā)展方向。

[1].宋交才.生產(chǎn)性粉塵的危害與控制[J]. 湖南安全與防災(zāi), 2011(5)

[2].陳秀廳.徐立成.超聲霧化抑塵技術(shù)在選廠除塵中的應(yīng)用[J]化工礦山技術(shù) 1998(27)

[3].周威明 ,余澄海. 粉塵控制新技術(shù)[J].工業(yè)安全與環(huán)保, 2004.3

[4].陳卓楷 .超聲霧化水霧的除塵機理和在實驗中的應(yīng)用研究[D]. 廣東工業(yè)大學(xué) ,2007年

[5].盧艷峰. 寺河礦選煤廠除塵系統(tǒng)研究培訓(xùn)資料. 徐州博源科技有限公司 ,2011.12