李銀廣，馬元寶

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特026015）

帶式輸送機(jī)煤塵治理方案

李銀廣，馬元寶

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特026015）

以神華北電勝利能源有限公司地面生產(chǎn)系統(tǒng)M304帶式輸送機(jī)頭、尾部煤塵治理做為研究對象，通過對帶式輸送機(jī)頭、尾部揚(yáng)塵產(chǎn)生機(jī)理的論證，設(shè)計(jì)了頭、尾部煤塵治理方案，收到了良好的效果。

帶式輸送機(jī)；煤塵產(chǎn)生機(jī)理；含塵氣流；除塵系統(tǒng)

0 引言

煤塵的治理工作是地面生產(chǎn)系統(tǒng)安全生產(chǎn)中的重要內(nèi)容。煤塵不僅具有爆炸危險(xiǎn)，會對安全生產(chǎn)帶來很大的威脅，而且還會危害人體健康，員工長期吸入煤塵后，輕者會患呼吸性疾病、重者會患上塵肺病，而塵肺病引發(fā)的員工致殘和死亡人數(shù)數(shù)值在國內(nèi)外都十分驚人，據(jù)統(tǒng)計(jì)，塵肺病死亡人數(shù)是工傷死亡人數(shù)的6倍[1]。隨著清潔能源的普及利用和化石能源去產(chǎn)能強(qiáng)大的壓力下，給煤炭生產(chǎn)企業(yè)的開采、運(yùn)輸、儲存提出了更高的要求，為確保員工身心健康，促進(jìn)安全文明生產(chǎn)，急需對煤炭生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。

經(jīng)考察調(diào)研，在國內(nèi)大多數(shù)煤礦及大型電廠帶式輸送機(jī)煤塵治理中，僅對轉(zhuǎn)載點(diǎn)和尾部導(dǎo)料槽產(chǎn)生的煤塵進(jìn)行了治理，并未對帶式輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行較全面的綜合性治理。一方面，煤塵的存在嚴(yán)重污染帶式輸送機(jī)周邊的工作環(huán)境，危害到員工的身心健康，GBZ1—2010工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定“在工人作業(yè)地點(diǎn)的空氣中煤塵濃度要≤10 mg/ m3”。另一方面，隨著現(xiàn)代化帶式輸送機(jī)的發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，防治煤塵的任務(wù)刻不容緩[2]。

1 問題的提出

神華北電勝利能源有限公司勝利露天煤礦坐落在內(nèi)蒙古錫林郭勒盟錫林浩特市北郊，地形標(biāo)高970～1 100 m，年平均溫度2℃，最高氣溫達(dá)38℃，最低氣溫為-39℃。冬季時(shí)間長且寒冷，夏季短且酷熱，白天與夜間的溫差較大；設(shè)備在露天條件下使用，煤塵大，春季風(fēng)沙大，風(fēng)向多為南西，風(fēng)速2～8 m/s，瞬時(shí)最大風(fēng)速36 m/s。

勝利露天煤礦核定生產(chǎn)能力為2 000萬t/a，露天礦的產(chǎn)品煤通過一級破碎站、二級破碎站、輸煤系統(tǒng)分別運(yùn)抵至緩沖倉、球形儲煤場及封閉式的儲煤倉進(jìn)行儲煤。儲煤場取煤時(shí)，由布置在儲煤場下的振動給料機(jī)向走廊內(nèi)M304帶式輸送機(jī)給煤，M304帶式輸送機(jī)將煤運(yùn)至3號轉(zhuǎn)載站，轉(zhuǎn)載至M302帶式輸送機(jī)后運(yùn)往裝車站裝車外運(yùn)。

由于錫林浩特地區(qū)空氣干燥、風(fēng)沙大，導(dǎo)致露天開采的原煤干燥、易碎，形成煤塵，位于儲煤場下走廊內(nèi)的M304帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程中產(chǎn)生較大煤塵，由于是封閉環(huán)境，煤塵在走廊內(nèi)堆積并二次揚(yáng)塵，對員工身心健康造成極大的威脅。公司雖經(jīng)過一個(gè)階段的帶式輸送機(jī)煤塵治理，對導(dǎo)料槽、溜槽、給煤機(jī)等較嚴(yán)重的污染點(diǎn)進(jìn)行了除塵改造，收到明顯改觀，但是由于機(jī)頭和機(jī)尾返程輸送帶揚(yáng)塵沒有得到實(shí)質(zhì)性治理，現(xiàn)場煤塵還是有相當(dāng)?shù)奶鞌?shù)處在超標(biāo)狀態(tài)，經(jīng)調(diào)研了解同類企業(yè)煤塵治理取得明顯效果，通過對其機(jī)頭和機(jī)尾返程輸送帶揚(yáng)塵治理方案進(jìn)行論證和現(xiàn)場觀察，取得了地面生產(chǎn)系統(tǒng)帶式輸送機(jī)環(huán)境全面綜合治理新理念、新思路[3]。

2 帶式輸送機(jī)頭、尾部煤塵產(chǎn)生機(jī)理

2.1 帶式輸送機(jī)頭部煤塵產(chǎn)生機(jī)理

2.1.1 含塵氣流

帶式輸送機(jī)頭部的溜槽落煤時(shí)，溜槽內(nèi)在下落煤流的誘導(dǎo)作用生成氣流，其流量大、速度快，當(dāng)煤流裹挾著空氣接觸到輸煤輸送帶的瞬間，由于煤粒擠壓作用，大量的空氣從煤流中噴射出來，微細(xì)煤塵被氣流挾帶，形成含塵氣流，在誘導(dǎo)風(fēng)的推動下延導(dǎo)料槽向輸送帶運(yùn)行方向快速流動產(chǎn)生氣流動壓，這就是含塵氣流形成機(jī)理。由于帶式輸送機(jī)溜槽入口處運(yùn)煤速度很快，接近4 m/s,根據(jù)流體力學(xué)定律流速大壓強(qiáng)小的原理，溜槽入口處會有含塵氣流進(jìn)入。

2.1.2 懸浮煤塵

帶式輸送機(jī)輸送原煤過程中，由于空氣阻力和與清掃器的摩擦，在頭部產(chǎn)生大量煤塵。帶式輸送機(jī)頭部主要起到卸載原煤的作用，原煤與輸送帶一起勻速運(yùn)動，到達(dá)帶式輸送機(jī)頭部時(shí)，由于煤流有一定水平初速度，在下落過程中受重力作用，煤流做類平拋運(yùn)動，此時(shí)原煤收到重力和空氣阻力的雙重作用，使原煤中的細(xì)小煤塵懸浮。另外，帶式輸送機(jī)工作面在卸載原煤后會粘付部分細(xì)小煤塵，粘付煤塵的輸送帶與帶式輸送機(jī)頭部二道清掃器相對運(yùn)動，使粘付在輸送帶上的細(xì)小煤塵懸浮。

含塵氣流與原煤運(yùn)動造成周圍空氣擾動的相互作用，使溜槽內(nèi)壓力增加，導(dǎo)致懸浮在空氣中的煤塵向下輸送帶與頭部溜槽的空隙處運(yùn)動，飄散到帶式輸送機(jī)走廊[4]。

2.2 帶式輸送機(jī)尾部煤塵產(chǎn)生機(jī)理

尾部煤塵治理在國內(nèi)就是尾部導(dǎo)料槽密封改造或增設(shè)除塵器，現(xiàn)場煤塵污染得到了一定的改善，但是由于返程輸送帶帶粉仍然存在，現(xiàn)場煤塵濃度還遠(yuǎn)沒有達(dá)標(biāo)，原因是M304帶式輸送機(jī)通過16臺給煤機(jī)震動卸料，將儲煤場原煤輸送至頭部。原煤經(jīng)過給煤機(jī)震動，由儲煤場高速下落至帶式輸送機(jī)輸送帶上。在原煤高速下落過程中，運(yùn)動速度遵循自由落體速度規(guī)律，塊狀、顆粒狀原煤會由于速度差相互碰撞，導(dǎo)致相對運(yùn)動而分離，破壞了原先的堆積結(jié)構(gòu)，這樣原煤就形成了不連續(xù)、不規(guī)則的運(yùn)動，原煤下落到輸送帶后，由于輸送帶自身的彈性，部分原煤會在溜槽內(nèi)彈起至溜槽檔皮處，灑落到輸送帶非工作面。另外，走廊空氣中懸浮的煤塵沉降至輸送帶非工作面，在帶式輸送機(jī)下輸送帶運(yùn)行至尾部時(shí)，由于帶式輸送機(jī)尾部滾筒處氣流的擾動及輸送帶的沖擊抖動，會在尾部產(chǎn)生嚴(yán)重蕩塵[5]。

3 負(fù)壓吸塵系統(tǒng)工作原理

負(fù)壓清掃系統(tǒng)核心設(shè)備為袋式除塵器，袋式除塵器的最大優(yōu)點(diǎn)就是除塵效率高，在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)高達(dá)99.999 9%，在實(shí)際應(yīng)用中也達(dá)到99.99%，粉塵排放濃度可達(dá)到10 mg/Nm3以下，甚至達(dá)到1 mg/ Nm3[6]。經(jīng)過對比分析論證和現(xiàn)場多年實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，使用袋式除塵器的負(fù)壓吸塵系統(tǒng)具有除塵效率高、除塵能力優(yōu)異、能夠有效捕集對人體危害大的5 μm以下的細(xì)微顆粒的優(yōu)點(diǎn)[7]，最適合帶式輸送機(jī)頭、尾部煤塵治理的應(yīng)用。

負(fù)壓吸塵系統(tǒng)主要由吸塵罩、吸塵管路、軸流風(fēng)機(jī)、袋式除塵器、引風(fēng)機(jī)和排風(fēng)管道構(gòu)成，通常應(yīng)用于刮板機(jī)、裝車站等設(shè)備除塵，工作原理為：安裝在產(chǎn)塵點(diǎn)的吸塵罩依靠軸流風(fēng)機(jī)工作產(chǎn)生的負(fù)壓將煤塵吸入吸塵管道，經(jīng)過袋式除塵器內(nèi)布袋的過濾，通過引風(fēng)機(jī)將過濾后的潔凈空氣導(dǎo)引至排風(fēng)管道，最終排放至大氣中。另外，煤塵吸附于濾袋外表面形成粉餅后經(jīng)拍打清灰機(jī)構(gòu)使拍打片對拍將形成的粉餅卸載至運(yùn)輸設(shè)備中，裝車外運(yùn)[8]。經(jīng)對負(fù)壓吸塵系統(tǒng)工作原理的對比分析，提出了帶式輸送機(jī)頭、尾部的煤塵治理方案。

4 帶式輸送機(jī)頭部的煤塵治理方案

帶式輸送機(jī)卸載原煤后返程輸送帶所帶煤塵，由第一道清掃器清掃，還有相當(dāng)量的煤塵粘附在輸送帶表面，這部分煤塵經(jīng)過托輥時(shí)產(chǎn)生振動后開始揚(yáng)塵，飄散到M304帶式輸送機(jī)走廊。

治理方法：利用高效離心真空泵的高負(fù)壓配合吸塵管，產(chǎn)生高速、高負(fù)壓將粘附在輸送帶表面的煤塵吸掉。

煤塵經(jīng)吸塵管至高效吸塵風(fēng)機(jī)，通過排風(fēng)管將煤塵卸載至帶式輸送機(jī)頭部溜槽內(nèi)，此時(shí)排風(fēng)機(jī)工作，通過布袋除塵器作用于帶式輸送機(jī)頭部溜槽，使溜槽內(nèi)產(chǎn)生高負(fù)壓，溜槽內(nèi)煤塵在負(fù)壓的作用力下全部匯集至袋式除塵器內(nèi)，經(jīng)過過濾、振打使煤塵成為煤餅卸載至下游帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)頭部除塵結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 帶式輸送機(jī)頭部除塵結(jié)構(gòu)圖

5 帶式輸送機(jī)尾部的煤塵治理方案

帶式輸送機(jī)返程輸送帶非工作面，因輸送帶廊空間彌漫的煤塵，飄落到非工作面，由機(jī)尾清掃器清掃后，還有相當(dāng)量的煤塵粘附在輸送帶表面，這部分煤塵經(jīng)返程輸送帶與尾部滾筒擠壓會在尾部產(chǎn)生嚴(yán)重蕩塵。

治理方法：利用高效離心真空泵的高負(fù)壓配合尾部吸塵罩，產(chǎn)生高速、高負(fù)壓將粘附在輸送帶非工作面及尾部滾筒的煤塵吸掉。

輸送帶非工作面與尾部滾筒擠壓會在尾部產(chǎn)生的煤塵經(jīng)尾部吸塵罩吸入至吸塵風(fēng)機(jī)，通過排風(fēng)管路輸送至除塵器排灰斗，此時(shí)排風(fēng)機(jī)工作，通過布袋除塵器作用于帶式輸送機(jī)尾部除塵器排灰斗，使除塵器排灰斗內(nèi)產(chǎn)生高負(fù)壓，除塵器排灰斗內(nèi)煤塵在負(fù)壓的作用力下全部匯集至袋式除塵器內(nèi)，經(jīng)過過濾、振打使煤塵成為煤餅卸載至尾部導(dǎo)料槽。帶式輸送機(jī)尾部除塵結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 帶式輸送機(jī)尾部除塵結(jié)構(gòu)圖

6 使用效果分析

帶式輸送機(jī)的溜槽、導(dǎo)料槽、機(jī)頭、機(jī)尾等部位均有不同程度的煤塵產(chǎn)生，需同時(shí)進(jìn)行兼顧治理才能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。目前，主要應(yīng)用于帶式輸送機(jī)除塵的設(shè)備有：

1）負(fù)壓掃灰系統(tǒng)，消除了地面清掃帶來的二次揚(yáng)塵;

2）對給煤機(jī)、導(dǎo)料槽除塵器的側(cè)密封、防塵檔簾更換為迷宮式密封;

3）導(dǎo)料槽、給煤機(jī)負(fù)壓吸塵設(shè)備，有效控制了導(dǎo)料槽、給煤機(jī)部位煤塵的外溢。

帶式輸送機(jī)頭、尾部煤塵治理方案做為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)各個(gè)產(chǎn)塵點(diǎn)煤塵治理的全覆蓋，改造后基本達(dá)到全年無塵，現(xiàn)場煤塵濃度經(jīng)“錫盟疾控中心檢測”最低點(diǎn)煤塵濃度3 g/m3，最高點(diǎn)煤塵濃度6 g/m3，完全符合國家最新標(biāo)準(zhǔn)。

7 結(jié)語

帶式輸送機(jī)頭、尾部煤塵治理方案有效地解決了帶式輸送機(jī)頭、尾部煤塵外溢問題，對于袋式除塵器等除塵設(shè)備，若要維持除塵器的除塵效果，還需定期對所有除塵設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，尤其是袋式除塵器內(nèi)的布袋，需定期檢查、更換以達(dá)到最好的除塵效果。

另外，帶式輸送機(jī)頭、尾部負(fù)壓除塵系統(tǒng)可采用3種控制方式，手動、遠(yuǎn)程、自動，最好的方案為自動啟動，與帶式輸送機(jī)聯(lián)鎖，達(dá)到設(shè)備運(yùn)行全程除塵的目的。

針對尾部為張緊裝置的帶式輸送機(jī)，可將尾部吸塵罩安裝在尾部張緊裝置上，隨滾筒同步運(yùn)動，采用伸縮管道的方式達(dá)到最佳的吸塵效果。負(fù)壓吸塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能夠應(yīng)用在各種條件苛刻的除塵場所。

［1］張飛，周連春，王建國，等.負(fù)壓誘導(dǎo)除塵技術(shù)在采煤工作面的應(yīng)用［J］.煤炭工程生產(chǎn)技術(shù)，2011（7）：51-52.

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【責(zé)任編輯：解連江】

Dust control scheme of belt conveyor

LI Yinguang,MA Yuanbao
(Shenhua Beidian Shengli Energy Co.,Ltd.,Xilinhot 026015,China)

Taking the ground production system M304 belt conveyor head and tail dust control as the research object,through demonstrating the dust generation mechanism of belt conveyor head and tail,the company designs head and tail dust control scheme,and receives good effect.

belt conveyor;mechanism of coal dust;dust stream;dust removal system

TD422

B

1671－9816（2017）01－0064－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.01.018

李銀廣，馬元寶.帶式輸送機(jī)煤塵治理方案［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（1）：64-67.

2016-07-27

李銀廣（1988—），男，遼寧蓋州人，助理工程師，學(xué)士，2011年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械電子專業(yè)，現(xiàn)在神華北電勝利能源儲運(yùn)公司擔(dān)任技術(shù)員。