噴霧降塵系統(tǒng)研究報告(1)

1、劉河選煤廠噴霧降塵系統(tǒng)項目技 術(shù) 研 究 報 告項目完成單位：河南神火煤電股份有限公司劉河選煤廠 公章 項 目 來 源 ：自選研究起至?xí)r間：2013年10月至2014年4月項目所屬學(xué)科：環(huán)境工程學(xué) 61030聯(lián)系人及電話：編寫日期： 2014 年 10 月 25 日目錄1 概述12 粉塵的危害22.1 對人體的危害22.2 粉塵火災(zāi)、爆炸23 劉河選煤廠粉塵治理現(xiàn)狀23.1抑塵。23.2降塵。33.3除塵。33.4排塵。34 劉河選煤廠產(chǎn)塵點分析及除塵系統(tǒng)存在的主要問題34.1給煤機產(chǎn)塵點分析。34.2破碎機產(chǎn)塵點分析。44.3轉(zhuǎn)載點產(chǎn)塵點分析。55 降塵裝置的選擇65.1高壓噴霧降塵的原理有

2、：65.2 BH-5000高壓噴霧降塵系統(tǒng)的優(yōu)點：66 噴水壓力和噴水量及噴嘴尺寸的選擇76.1 水霧粒度與供水壓力。76.2 降塵效率分析。87 安裝操作過程中的優(yōu)化改造107.1噴水水質(zhì)。107.2水箱銹蝕。117.3噴嘴位置選擇。117.4降塵系統(tǒng)開啟方式。117.5水箱液位控制。118 降塵系統(tǒng)的使用效果128.1降塵效果明顯。128.2改善職工作業(yè)環(huán)境。138.3降低了職工勞動強度。138.4保障精煤水分。138.5 避免煤的流失。132劉河選煤廠噴霧降塵系統(tǒng)研究報告1 概述劉河選煤廠是河南神火煤電股份有限公司（以下簡稱神火煤電公司）下屬煤礦劉河煤礦配套的礦井型選煤廠，劉河煤礦屬于永

3、夏煤田的一部分，位于河南省最東部的永城市境內(nèi)。劉河選煤廠于2007年5月份建成投產(chǎn)，設(shè)計處理能力45萬噸/年，選煤工藝流程為塊煤重介淺槽+末煤不脫泥無壓三產(chǎn)品重介旋流器+煤泥浮選聯(lián)合工藝流程。劉河煤礦提升原煤水分相對較低，加之煤在選煤廠洗選加工需經(jīng)過篩分、破碎、轉(zhuǎn)載運輸、入倉、給料等產(chǎn)塵量較大環(huán)節(jié)，且劉河選煤廠轉(zhuǎn)載點眾多，各轉(zhuǎn)載點落煤易產(chǎn)生大量煤塵，粉塵已成為劉河選煤廠主要危害因素之一，它不僅嚴重污染環(huán)境，惡化職工作業(yè)環(huán)境，對物料本身也是一種損耗，同時會加快設(shè)備磨損，降低電器絕緣水平。更為嚴重的是作業(yè)場所煤塵極易隨呼吸進入職工肺部，長久以往易引發(fā)塵肺病，嚴重影響職工的身體健康，是影響職業(yè)衛(wèi)生的

4、重要因素，另一方面，粉塵都具有爆炸性，當作業(yè)場所通風(fēng)效果不佳，煤塵濃度積聚到一定程度時會引起煤塵爆炸，是一項重大安全隱患，威脅著職工人身安全和選煤廠的安全生產(chǎn)。為治理生產(chǎn)性粉塵，劉河選煤廠對各產(chǎn)塵點進行全面的測試分析，并結(jié)合該廠工藝流程，采取多種抑塵、降塵、除塵措施，粉塵治理效果顯著，但各轉(zhuǎn)載點及破碎機和部分給煤機部位的粉塵濃度仍然超標，為使這些部位的粉塵能進一步得到治理，劉河選煤廠根據(jù)各產(chǎn)塵點煤塵的濃度、分散度等特性，經(jīng)過分析對比最終選擇采用BH-5000高壓噴霧降塵技術(shù)，該廠噴霧降塵系統(tǒng)分為原煤、洗選、精煤落料點三套，覆蓋全廠30余處塵源，并創(chuàng)新性的采用遠程遙控技術(shù)控制噴霧降塵系統(tǒng)的啟停，

5、噴霧降塵系統(tǒng)的應(yīng)用在各轉(zhuǎn)載點的粉塵治理上起到了關(guān)鍵性作用，取得了顯著的降塵效果。2 粉塵的危害煤炭洗選加工場所，粉塵是影響職工職業(yè)健康的重要因素，粉塵對職工及選煤廠安全生產(chǎn)的危害主要有以下幾個方面：2.1 對人體的危害長期接觸粉塵的職工，在防護措施不力的情況下，輕則會引發(fā)呼吸道炎癥，煤塵在肺部長期積聚重則會引發(fā)塵肺病，塵肺病已成為煤炭企業(yè)職工最大的一種職業(yè)病。另外長期大量接觸粉塵，也會導(dǎo)致角膜炎、皮膚病等慢性疾病，造成人的視覺、聽覺能力下降，嚴重危害職工身體健康。2.2 粉塵火災(zāi)、爆炸粉塵飛揚的作業(yè)場所，煤塵易堆積在設(shè)備表面、設(shè)備基礎(chǔ)孔洞、電纜橋架以及廠房地面等處，由于煤塵具有可燃性，引燃煤塵

6、燃燒的溫度一般在700800之間，電火花、電焊、氣割火焰、機械摩擦等均能成為煤塵燃燒的引火源。粉塵擴散到空氣中時，顆粒與空氣的接觸面積成倍增加，當浮塵濃度達到一定程度時，浮塵云遇明火易被引燃，進而引發(fā)爆炸，對安全生產(chǎn)危害極大。3 劉河選煤廠粉塵治理現(xiàn)狀一直以來，劉河選煤廠在粉塵的治理上一直不遺余力，通過排查，我廠主要的塵源點為皮帶的轉(zhuǎn)載部位、部分篩分設(shè)備、產(chǎn)品線以及煤場儲運場地。針對不同的塵源，我們想方設(shè)法、多管齊下，通過“抑、降、除、沖”等措施， 從煤流始端入手，竭力控制塵源，避免積聚煤塵二次飛揚形成惡性循環(huán)，并做好煤塵作業(yè)點的個人防護，達到了較好的除塵效果。具體措施如下：3.1抑塵。劉河煤

7、礦提升原煤水分較低，平均在7%左右，水分低于6%也時有發(fā)生（原煤水分6%粉塵現(xiàn)象尤為明顯），我們在各帶式輸送機機尾落料點安裝緩沖床，安裝雙密封導(dǎo)料槽，使煤塵溢出降低到最低限度；所有帶式輸送機清掃器均采用馬丁清掃器，使之清掃效果達到最佳；針對原煤運輸、篩分系統(tǒng)粉塵較多的情況，安裝了兩套高壓噴霧降塵裝置進行二次抑塵，噴頭數(shù)量、噴灑強弱能夠靈活調(diào)節(jié)，效果良好。3.2降塵。通過一系列標準化改造，在所有皮帶機尾使用新型雙密封導(dǎo)料槽，并在導(dǎo)料槽出口處設(shè)置防塵簾，在皮帶機頭卸料部位采用局部封閉溜槽，在給煤機、破碎機等產(chǎn)塵量較大部位也都 采用全封閉措施，在博后篩、圓盤給料機等部位采用封閉作業(yè)場所的方式防止煤塵

8、飛揚，通過局部密封、整體密封、密閉小室等封閉方式隔離了塵源。對落差較大的溜槽進行改造，在溜槽中部設(shè)置緩沖斗，通過緩沖減小物料在溜槽中下落的勢能，同時減小部分溜槽的傾角，通過種種方式減小落差，避免粉塵外溢飛揚。3.3除塵。在轉(zhuǎn)載部位的皮帶機尾裝設(shè)除塵器，利用除塵器收集密閉導(dǎo)料槽內(nèi)煤塵。3.4排塵。為避免粉塵在地面及設(shè)備上積聚后二次飛揚，形成惡性循環(huán)，我廠從2013年起逐步建設(shè)并完善沖洗水系統(tǒng)，在作業(yè)場所裝設(shè)沖洗水箱，利用沖洗水將散落在地面、皮帶走廊、設(shè)備表面上的粉塵沖洗走，同時利用完善的沖洗水系統(tǒng)將沖洗產(chǎn)生的煤泥水收集和利用。經(jīng)過以上種種措施，劉河選煤廠的粉塵治理取得了一定的成效，粉塵現(xiàn)象較以往

9、有了大幅改觀，可在部分區(qū)域特別是各轉(zhuǎn)載部位粉塵濃度仍超標，面對國家高度重視職業(yè)衛(wèi)生的新形勢，劉河選煤廠各轉(zhuǎn)載點部位降塵方式的改進已迫在眉睫。4 劉河選煤廠產(chǎn)塵點分析及除塵系統(tǒng)存在的主要問題劉河選煤廠產(chǎn)塵的主要設(shè)備有給煤機、篩分機、破碎機、和膠帶輸送機的轉(zhuǎn)載溜槽等。4.1給煤機產(chǎn)塵點分析。劉河選煤廠的共有給煤機9臺，均為往復(fù)式給煤機。產(chǎn)塵量較大的給煤機有提升原煤箕斗倉100給煤機、原煤倉下4臺給煤機、精煤倉下給煤機、浮選精煤給料機，物料經(jīng)由給煤機給出落到下方皮帶上會產(chǎn)生揚塵，尤其使用倉口破拱器時粉塵飛揚更甚，在給煤機粉塵的治理上劉河選煤廠采取封閉式抑塵，在部分封閉較好給煤機上粉塵控制較好，但在部

10、分不能完全封閉的給煤機上粉塵飛揚現(xiàn)象仍有發(fā)生，我們對此部分給煤機附近粉塵分散度進行了監(jiān)測（見下表1）。表1 各給煤機產(chǎn)塵點粉塵分散度測量地點設(shè)備編號項目粒度范圍/m，相應(yīng)分散度/%5m以下分散度22-55-1010-2020原煤倉下給煤機209303215526221033311142643363913627542533144358精煤倉下給煤機71218321710350箕斗倉下給煤機10030322211668由表1可看出，產(chǎn)塵點較大的幾個給煤機的可呼吸性粉塵分散度達到了50%75%（5m以下粒徑的粉塵為可呼吸性粉塵，吸入后難以排出，對身體危害最大），用濾膜稱重計算可得出空氣中粉塵濃度達到

11、2001000mg/m3，已超出國家標準，對人體健康造成嚴重威脅。故產(chǎn)塵量較大的幾個給煤機雖經(jīng)局部封閉但粉塵濃度仍超標，為使環(huán)保達標，需增設(shè)降塵裝置。4.2破碎機產(chǎn)塵點分析。劉河選煤廠有一臺雙齒輥破碎機，對手選后+80mm粒度級大塊煤進行集中破碎。破碎機在在工作時，大塊煤被擠壓、撞擊和破碎，破碎后塊煤落到返洗皮帶上，這個過程會產(chǎn)生大量粉塵，根據(jù)測算破碎中產(chǎn)生的粒徑在5m以下呼吸性粉塵占粉塵比例的50%以上。這樣微細的粉塵，在下落及隨后的輸送帶轉(zhuǎn)運過程中受空氣阻力和沖擊氣流的影響飛揚開來，長久不能沉降，造成嚴重的粉塵污染，該產(chǎn)塵點粉塵濃度高達5002000 mg/m3，遠超國家標準，同樣需增設(shè)降

12、塵裝置。4.3轉(zhuǎn)載點產(chǎn)塵點分析。帶式輸送機輸送的物料在轉(zhuǎn)載部位從高處下落到地面時，由于氣流和粉塵的剪切作用，被物料積壓出來的高速氣流會夾帶著粉塵向四周飛濺，另外物料在下落過程中由于剪切和誘導(dǎo)氣流作用，高速氣流會使部分粉塵飛揚。在各轉(zhuǎn)載點粉塵的治理上，劉河選煤廠在所有皮帶機尾使用新型雙密封導(dǎo)料槽，并在導(dǎo)料槽出口處設(shè)置防塵簾，在皮帶機頭卸料部位采用局部封閉溜槽，在僅采用密封產(chǎn)塵點的措施下，部分轉(zhuǎn)載位置仍存在粉塵超標現(xiàn)象，各轉(zhuǎn)載部位粉塵分散度見下表2。表2 各轉(zhuǎn)載點粉塵分散度測量地點設(shè)備編號項目粒度范圍/m，相應(yīng)分散度/%5m以下分散度22-55-1010-2020220機頭220403211125

13、72230機尾2304329813772230機頭2304535108280301機尾3013935149374302機尾3024234156376101機頭10127362410363206機尾20621382312659207機頭20728332710261732機頭73243291114372從表2可看出，在原煤轉(zhuǎn)載點及封閉效果不佳的101、206、207等部位可呼吸性粉塵分散度仍在70%以上，其他各轉(zhuǎn)載點分散度均在52%61%之間，離國家標準仍有差距，故在轉(zhuǎn)載點僅采取封閉措施難以達到預(yù)期的除塵效果，故各轉(zhuǎn)載點仍需增設(shè)新的降塵裝置。5 降塵裝置的選擇從表2可看出，劉河選煤廠各轉(zhuǎn)載點、給煤

14、機及破碎機處的產(chǎn)塵點的粉塵粒度在5m以下的均占到70%左右，結(jié)合粉塵粒度小，分散度高的特點，采用高壓噴霧降塵技術(shù)較為適合。5.1高壓噴霧降塵的原理：（1）高壓柱塞泵將水加壓至510MPa，經(jīng)管路送至噴嘴，水從噴嘴噴出后形成細粒水霧，霧滴與塵粒不斷發(fā)生碰撞、濕潤、吸附、凝結(jié)，使粉塵粘附在霧滴表面進而沉降。（2）噴霧產(chǎn)生的微粒粒度在1030m之間，由于其粒度極其細小，表面張力基本為零，噴灑到粉塵環(huán)境中能迅速吸附粉塵顆粒，降塵功效顯著。（3）水霧在空氣中逸散會產(chǎn)生氣流，使霧滴與塵粒噴撞能量增大和碰撞幾率增加，易于捕捉微細粉塵。（4）高壓噴霧能使霧滴增加帶電性，加速塵粒的凝聚。而且，高壓噴霧降塵裝置有

15、安裝方便，耗電量及耗水量小，對設(shè)備影響小等特點。結(jié)合劉河選煤廠產(chǎn)塵點特性及高壓噴霧降塵裝置的特點，在降塵裝置的選擇上我們選用了BH-5000高壓噴霧降塵裝置。該噴霧降塵裝置由不銹鋼水箱、柱塞泵、不銹鋼管道、連接頭、噴頭及管道伴熱組成，柱塞泵將水箱內(nèi)經(jīng)凈化處理過的水加壓至57MPa，再通過高壓管道傳送到噴嘴，在噴嘴內(nèi)霧化后呈1030m的微霧噴射到產(chǎn)塵點，進而吸附煤塵并沉降。管道的伴熱裝置更是避免了冬季管道凍結(jié)。5.2 BH-5000高壓噴霧降塵系統(tǒng)的優(yōu)點：（1）霧細：水霧越細，其表面張力越小，對粉塵吸附作用越強，而且其分散度更高，降塵面積更大。該系統(tǒng)微霧噴嘴每秒能產(chǎn)生50億個霧滴，霧滴直徑僅為1

16、030m，霧化效果極佳。（2）節(jié)能：該系統(tǒng)電機頻率可根據(jù)所需噴水壓力手動調(diào)節(jié)，其電機功率為1.14kw，主機功率很低，是離心式或氣水混合式噴霧器的十分之一。（3）操作簡單：可根據(jù)所需噴水量和噴水壓力通過調(diào)壓閥自行調(diào)壓，通過壓力表可以直觀的查看壓力。（4）降塵效果強：由于微霧量大、霧滴細而且噴出的霧滴能帶電荷，能高效吸附漂浮在空氣中的塵土。6 噴水壓力和噴水量及噴嘴尺寸的選擇在前面各產(chǎn)塵點粉塵特性分析中，我們得知劉河選煤廠破碎機、給煤機和運輸轉(zhuǎn)載過程中揚起的粉塵都是顆粒較小的微細粉塵（5m以下的占70%），沉降這些微細粉塵必須要有相應(yīng)的顆粒細微密集的水霧才有效果，也就是說：對于一定粒徑的粉塵，需

17、要有相應(yīng)粒徑的水霧和水霧密度才能將微細的粉塵有效沉降下來。對于該廠使用的BH-5000高壓噴霧系統(tǒng)，噴出水霧的顆粒大小和水霧流量都與供水壓力有關(guān)，壓力越大，水霧顆粒越小，水霧密度和流量也越大，降塵效果就越好。但同時，壓力過大噴水量過大，會影響煤的水分，同時霧滴凝結(jié)后沉降到地面上形成積水又影響廠房的文明衛(wèi)生。故結(jié)合實際情況并綜合考慮降塵效率和煤的水分，確定合理的噴水壓力和噴嘴噴口半徑，是高效利用噴霧降塵系統(tǒng)的基礎(chǔ)。6.1 水霧粒度與供水壓力。在一定條件下，水霧化出的實際粒徑是不盡相同的，它有一個分部范圍，不能簡單地用平均值或中間值來代表，大家公認比較合理的數(shù)值使用D50來代表，即霧滴粒徑小于D的

18、霧滴質(zhì)量占霧滴總質(zhì)量為50%時的那個粒徑。其計算公式為：D50=10（2.42-0.35 lgP）（m）式中P為噴水壓力，水霧粒徑D50在不同壓力下的計算值見表3.表3 不同壓力不同口徑下水霧粒徑水壓P/MPa12345678910噴口半徑r0/mm0.1322927252220161412100.238333028252320161412由表3可以看出，在相同壓力下，隨著噴嘴口徑的增大，霧滴粒徑有所增大；減小噴嘴口徑，霧滴粒徑會相應(yīng)減小。在相同的噴嘴口徑下，壓力越大霧滴粒徑越小，反之，壓力越小霧滴粒徑越大。6.2 降塵效率分析。（1）噴水壓力的選擇。上文我們已經(jīng)提到，在噴嘴口徑相同的前提下，

19、噴水壓力越大，霧滴粒徑會相應(yīng)減小，同時噴水量會增大，降塵效率越高。為得出最理想的噴水壓力，通過查閱資料繪制出在不同壓力下降塵效率曲線（見下圖1）。其中橫坐標為粉塵粒徑dp，縱坐標為降塵效率，圖中曲線從下到上依次代表的供水壓力分別為1，2，3，4，5, 6,7,8,9，10MPa。圖1 dp=0.1mm不同壓力下降塵效率曲線由圖中看到，噴水壓力越大降塵效率越高，對于較大的粉塵顆粒（dp5m），各壓力下的降塵效率曲線趨于平緩，1MPa水壓下的降塵效率最大是30%；3MPa水壓可以達到60%；6MPa是80%；在6MPa以上，降塵效率隨壓力的增加變緩，而要達到90%的降塵效率需要的供水壓力是9MPa

20、。故綜合考慮電機功率、噴水量及降塵效率，我們選取噴水壓力為6MPa，80%的降塵效率已較為理想。（2）噴嘴口徑的選擇。噴嘴口徑越大，噴水量越大，會提高降塵效率，與此同時噴嘴噴出的水霧粒徑會增大，在一定程度上影響降塵效率。通過查閱資料我們得出在不同壓力下霧化噴嘴的耗水量（見下表4）。表4 不同壓力下霧化噴嘴的耗水量（L/min）水壓P/MPa12345678910噴口半徑r0/mm0.14.01 5.65 6.92 7.99 8.94 9.79 10.58 11.31 11.99 12.64 0.26.03 8.52 10.43 12.05 13.47 14.75 15.93 17.04 18.

21、07 19.05 當采用0.2mm口徑噴嘴時，其降塵效率曲線見下圖2：圖2 dp=0.2mm不同壓力下降塵效率曲線通過對比圖1和圖2可以看出，當噴嘴口徑提高時，降塵效率大約提高了10%，但從表4可看出，耗水量卻是提高了大約50%，單位空間含水量大幅提高是其降塵效率提高的主要原因。當噴水壓力為6MPa時，噴水量為高達14.75L/min，會使工作地點產(chǎn)生積水，劉河選煤廠的平均入洗量在130t/h左右，噴水量過大，對煤的水分有較大影響，故選擇較小口徑的噴嘴是最優(yōu)選擇。在綜合考慮降塵效率、噴水量的前提下，劉河選煤廠高壓噴霧降塵系統(tǒng)選擇噴水壓力為6MPa、噴嘴尺寸為0.1mm。7 安裝操作過程中的優(yōu)化

22、改造由于噴霧降塵技術(shù)在劉河選煤廠的使用尚屬首次，在安裝調(diào)試過程中遇到了一些難題，經(jīng)優(yōu)化改造，這些問題被逐一解決，現(xiàn)將經(jīng)驗分享如下：7.1噴水水質(zhì)。在安裝初期，為節(jié)約用水，我們就近使用循環(huán)水作為噴淋用水，由于選煤廠循環(huán)水有一定濃度，不可避免的含有少量細泥，因噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且噴嘴口徑細小，堵塞噴嘴的現(xiàn)象時有發(fā)生，在將取水點由循環(huán)水改為清水7.2水箱銹蝕。為節(jié)省材料費用，劉河選煤廠采用自制噴霧降塵水箱，可自制鐵水箱在使用一段時間后出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，鐵銹隨水流到噴嘴處易堵塞噴嘴，曾一度影響噴霧降塵系統(tǒng)的正常使用，在將鐵制水箱更換成不銹鋼水箱后，噴嘴堵塞現(xiàn)象大為好轉(zhuǎn)。7.3噴嘴位置選擇。在安裝噴嘴時，為

23、加大噴霧面積，提高水霧與粉塵接觸面積，將噴嘴距塵源距離定為1米左右，可在使用時發(fā)現(xiàn)，噴嘴距離過遠，降塵面積雖增大了，可水霧隨氣流逸散后，降塵效果不甚理想，在將將噴嘴距塵源距離減小到0.5米左右后，降塵效率大幅增強。7.4降塵系統(tǒng)開啟方式。BH-5000型噴霧降塵系統(tǒng)在開停方式上有定時開停及隨生產(chǎn)系統(tǒng)同步開停等方式，可在實際生產(chǎn)中，開停機時間不固定，而且隨煤質(zhì)變化，當煤水分偏高時，無需使用噴霧降塵系統(tǒng)，故結(jié)合劉河選煤廠的生產(chǎn)實際情況，我們將噴霧降塵系統(tǒng)的開停方式設(shè)為就地人工開啟，可各集控室距降塵系統(tǒng)主機較遠，開停系統(tǒng)時費時費力，為此該廠技術(shù)人員自制遠程遙控系統(tǒng)，通過集控室使用遙控器開停降塵系統(tǒng)，遠程遙控的方式使降塵系統(tǒng)開停靈活方便。7.5水箱液位控制。在剛投入使用時，降塵系統(tǒng)水箱無液位控制系統(tǒng)，在使用過程中需人工觀察水箱液位，由于人工操作的不確定性，水箱液位不夠時影響降塵系統(tǒng)正常使用；水位過高水流溢出后又浪費水。為此，劉河選煤廠在水箱中加設(shè)浮球電子閥控制水箱液位，實現(xiàn)了液位的自動控制。8 降塵系統(tǒng)的使用效果劉河選煤廠噴霧降塵系統(tǒng)投入使用后，有效控制了該廠轉(zhuǎn)載點、給煤機、破碎機等處的粉塵，補齊了該廠粉塵治理上的短板，促進了