倉頂式布袋除塵器在地面煤倉粉塵和瓦斯綜合治理中的應用研究




隨著我國煤炭開采技術(shù)水平的不斷提高，單礦井煤炭產(chǎn)量大幅度提高，地面煤倉的倉容體積也隨之不斷加大，煤炭地面儲存成為從井下開采到地面加工、洗選、銷售過程中的一個重要環(huán)節(jié)，煤炭地面儲存方式大多為圓筒形煤倉儲存，煤炭仍向封閉的地面煤倉釋放大量瓦斯，特別是一些高瓦斯礦井，煤倉瓦斯積聚_限現(xiàn)象時有發(fā)生；煤炭在入倉、放倉過程中產(chǎn)生大量粉塵，一方面，呼吸性粉塵吸入肺部可引起塵肺病，嚴重影響工人的身體健康，另一方面，粉塵都具有爆炸性，當粉塵顆粒達到額定濃度時會引起爆炸，嚴重威脅著及洗煤廠的穩(wěn)定生產(chǎn)，威脅著工人的工作環(huán)境，給工作環(huán)境和生活環(huán)境帶來較大的危害。煤倉內(nèi)粉塵和瓦斯的治理問題日漸突出，并時有此類事故發(fā)生。

國內(nèi)各洗煤廠大都采取了相應措施，例如，淮南礦業(yè)(集團)有限責任公司望峰崗選煤廠工程技術(shù)人員經(jīng)過現(xiàn)場勘察，在煤倉頂安裝一臺隔爆軸流式風機，向煤倉內(nèi)灌入大量空氣，在原煤倉頂部安裝一個Φ630 mm、高 12 m 的瓦斯排放管；也有企業(yè)采用軸流風機機械抽排風的措施；晉城礦業(yè)集團有限責任公司成莊礦洗煤廠采用倉壁開孔、加裝自然通風管和優(yōu)化通風管路等技術(shù)手段解決倉內(nèi)瓦斯集聚問題。對于煤倉內(nèi)粉塵的治理這多采用安裝導料槽，落料點密閉，配合除塵器機械除塵方式措施 ，或采用對揚塵點進行噴霧的方式實現(xiàn)粉塵的治理和無組織排放。

上述針對煤倉內(nèi)瓦斯和粉塵的治理措施在運行過程中都取得了較好的效果，但仍然存在能耗高、可靠性差、氣體排放不達標等問題，特別是瓦斯抽排過程中，廢氣攜帶大量粉塵直接排入大氣，且煤倉一般位于廠區(qū)內(nèi)顯著位置，嚴重影響環(huán)境和文明生產(chǎn)形象。所以在煤倉粉塵和瓦斯治理方面仍有待進一步研究、應用和推廣。


一、煤倉內(nèi)粉塵及瓦斯產(chǎn)生原因分析

經(jīng)多座選煤廠的調(diào)查反映，煤的外在水分大于7%時，很少有煤塵產(chǎn)生，另外，從《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》、《煤炭工業(yè)選煤廠設計規(guī)范》執(zhí)行多年來的情況看，按此指標設計能夠符合環(huán)境保護要求。因此，以外在水分7%作為設計除塵裝置的分界線。在實際生產(chǎn)中，大多數(shù)煤炭進開采出地面后，在輸送過程中水分流失，外在水分一般在 7% 以下，易產(chǎn)生揚塵。煤炭經(jīng)膠帶運輸上倉，再由配煤膠帶直接落入倉內(nèi)，物料量大，落差大，在進倉過程中倉內(nèi)空氣受到擠壓向上運動，與下落的物料相對沖，使物料散化，物料落入倉頂產(chǎn)生沖擊氣流也隨之上升，隨著倉內(nèi)物料增多，倉內(nèi)氣壓升高，大量含塵氣流從卸料口向外涌出，因此煤倉內(nèi)成為_嚴重的產(chǎn)塵點之一。另外，煤炭在從地下開采出來以后，特別是透氣性差，瓦斯吸附能力強的煤種，仍會不斷釋放吸附狀態(tài)瓦斯，在倉內(nèi)儲存過程中，瓦斯不斷在儲煤位與倉頂之間的空間內(nèi)積聚，_易濃度_限，或從落料口排入倉頂建筑內(nèi)，造成隱患

二、現(xiàn)有技術(shù)措施的不足

針對煤倉內(nèi)粉塵和瓦斯的治理，現(xiàn)階段大部分采用的都是安裝機械通風機，強制性的將倉內(nèi)粉塵和瓦斯抽出排放，同時還裝設瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、瓦斯電鎖閉、風電鎖閉等保護，或者采用粉塵治理和瓦斯治理兩套系統(tǒng)，分別獨立運行，這些措施有效控制了事故的發(fā)生，但仍存在問題。
(1)通風機長時間不間斷運行，難免會發(fā)生故障，系統(tǒng)可靠性不強，檢修期間若瓦斯及粉塵濃度_限，系統(tǒng)重新啟動時存在隱患。
(2)倉內(nèi)粉塵經(jīng)通風機抽出后，未經(jīng)過濾處理，直接排入大氣，排放濃度不達標，容易造成環(huán)境污染，且排放口一般都位于項目顯著位置，嚴重影響整體環(huán)保形象和文明生產(chǎn)，該問題在現(xiàn)有運行系統(tǒng)中較為突出。
(3)風機不間斷運行，電能消耗較大，不節(jié)能，且噪音大，影響周邊環(huán)境。
(4)雙系統(tǒng)治理措施系統(tǒng)復雜，投入較高，且有時2套系統(tǒng)還存在相互干擾，達不到理想效果。


三、倉頂式布袋除塵器治理粉塵瓦斯措施

針對系統(tǒng)中存在的問題，考慮利用倉頂式布袋除塵器來對倉內(nèi)粉塵和瓦斯進行同時治理，達到穩(wěn)定、高功效、環(huán)保的目的。
3.1 袋式除塵器除塵原理
布袋除塵器除塵原理運用過濾機理，是重力、篩濾、慣性碰撞、吸附效應和擴散與靜電吸引等各種力的綜合效應。當含塵氣流經(jīng)濾料時，比濾料空隙大的粉塵顆粒，在重力作用下沉降，或在慣性作用下被濾料擋住;比濾料空隙小的微粒，由于和濾料發(fā)生碰撞或被濾料纖維吸附，停留在濾料表面和空隙中，并形成附著在濾料上的一次塵，用來過濾后來的二次塵，即用粉塵過濾粉塵，從而提高除塵器的除塵效率。布袋除塵器的除塵過濾原理如圖1所示。在此過程中，瓦斯氣體隨氣流一并排出。






3. 2 綜合治理粉塵瓦斯措施

整個系統(tǒng)主要由有害氣體檢測系統(tǒng)、倉頂袋式除塵器、防爆式風機、放空管及風帽組成(圖 2)。





防爆式風機安裝于倉頂合理位置，或與除塵器集成安裝，風機風量按照煤倉容積每小時換氣 0.5～1.0 次計算，風壓按克服整個系統(tǒng)阻力計算，并留有一些余壓;除塵器選型按照風量計算，濾料過濾風速為 2． 0 ～3． 5 m 3 /min。風機可與除塵器集成布置，也可安裝在屋面或室內(nèi)樓板上，風機安裝做減震處理;風機控制系統(tǒng)與煤倉生產(chǎn)系統(tǒng)和有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，也可單獨控制;物料進倉時，除塵器與膠帶輸送系統(tǒng)同時工作，不配倉時，除塵器與瓦斯傳感器聯(lián)動控制，瓦斯?jié)舛冗_到設定限值時，除塵器風機啟動，達到峰值時系統(tǒng)停止運行，便于日常管理。

倉內(nèi)保持負壓狀態(tài)，煤炭入倉時，室外空氣通過落料口隨煤炭一起進入，及增加了倉內(nèi)新鮮空氣量，又減少了落料點的揚塵產(chǎn)生。在條件允許的情況下，倉頂可設備用系統(tǒng)，當一套系統(tǒng)檢修時，另一套系統(tǒng)可正常工作，_加提高系統(tǒng)的可靠性。


四、應用實例

該技術(shù)已廣泛應用于礦井、選煤廠倉儲系統(tǒng)中，取得了明顯的社會經(jīng)濟效益。其中山西潞安集團李陽煤礦選煤廠設計年洗選能力1.80 Mt/a，選煤廠設置一座直徑 22.0 m 原煤筒倉，倉體高度 27.8m，設計儲煤力能10 kt。煤倉上部設兩條原煤配倉膠帶，倉下采用帶式給料機排料，倉頂設置 4 個落料口。原設計中，在倉頂設有兩臺 FBDC 抽出式局部通風機，單臺風量 245 ～380 m³ /min，單臺耗電功率11 kW，運行后，倉內(nèi)瓦斯?jié)舛纫恢北３衷谡Ｋ?，但風機排風口粉塵濃度較大，達不到排放要求，對該項目進行改造后，將原有通風機拆除，_換為 2臺 LNGM-CD 型倉頂脈沖袋式除塵器，單臺處理風量 6800m³/h，風機采用防爆風機，單臺耗電功率 4kW。投入運行后，倉內(nèi)瓦斯?jié)舛缺３终Ｋ?，排風口粉塵濃度大幅降低，達到環(huán)保排放要求，改造前后各項指標詳見表 1。
表 1 原煤倉通風除塵系改造前后數(shù)據(jù)對比






該技術(shù)在諸多項目應用中有以下優(yōu)點:
 (1)煤倉內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊玫接行Э刂?，且粉塵排放濃度達到我國相關規(guī)定要求，大幅增強了礦井的生產(chǎn)_。
 (2)系統(tǒng)運行時間大大縮減，機械損耗和電力成本大為降低。
 (3)由于風機運行時間縮短，也會減少由于風機故障(如葉片變形、松曠導致的摩擦火花等)引發(fā)的瓦斯和粉塵事故。
 (4)日常維護、定期檢修成本下降。
（5)穩(wěn)定效益，該系統(tǒng)為積_主動型系統(tǒng)，以預防為主，_標報警即時處理為輔，很大限度地避免了瓦斯和粉塵_標事故的發(fā)生。
 (6)環(huán)境效益，場內(nèi)的粉塵經(jīng)除塵器過濾，除塵效率≥99%，排氣達到我國排放標準;落料口為負壓區(qū)域，避免揚塵擴散到倉頂建筑人員作業(yè)區(qū)域 ，_了工人的職業(yè)健康。



倉頂式布袋除塵器綜合治理粉塵瓦斯系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠，安裝施工簡單等優(yōu)點。煤倉瓦斯和粉塵得到同時治理，一方面使倉內(nèi)粉塵瓦斯?jié)舛鹊陀谙拗担硪环矫媸箽怏w排放含塵濃度滿足大氣污染物排放標準。風機控制系統(tǒng)與煤倉生產(chǎn)系統(tǒng)和有害氣體監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，也可單獨控制，便于日常管理，值得各煤炭企業(yè)大力推廣。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展及新技術(shù)的出現(xiàn)(如煤倉充氮惰化技術(shù)、煤倉防爆技術(shù)等)，倉頂式布袋除塵器綜合治理粉塵瓦斯系統(tǒng)應有針對性的進行適當調(diào)整，使其_具普遍適用性。