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(yīng)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(yán)重影響工人的身體健康，另一方面，粉塵都具有爆炸性，當(dāng)粉塵顆粒達(dá)到額定濃度時會引起爆炸，嚴(yán)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(yīng)措施，例如，淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)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(fēng)機(jī)，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(fēng)機(jī)機(jī)械抽排風(fēng)的措施；晉城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司成莊礦洗煤廠采用倉壁開孔、加裝自然通風(fēng)管和優(yōu)化通風(fēng)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(dǎo)料槽，落料點(diǎn)密閉，配合除塵器機(jī)械除塵方式措施 ，或采用對揚(yáng)塵點(diǎn)進(jìn)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(yùn)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(dá)標(biāo)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(yán)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(jìn)一步研究、應(yīng)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(shè)計規(guī)范》、《煤炭工業(yè)選煤廠設(shè)計規(guī)范》執(zhí)行多年來的情況看，按此指標(biāo)設(shè)計能夠符合環(huán)境保護(hù)要求。因此，以外在水分7%作為設(shè)計除塵裝置的分界線。在實際生產(chǎn)中，大多數(shù)煤炭進(jìn)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(yáng)塵。煤炭經(jīng)膠帶運(yùn)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(jìn)倉過程中倉內(nèi)空氣受到擠壓向上運(yùn)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(yán)重的產(chǎn)塵點(diǎn)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(qiáng)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(jī)械通風(fēng)機(jī)，強(qiáng)制性的將倉內(nèi)粉塵和瓦斯抽出排放，同時還裝設(shè)瓦斯監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、瓦斯電鎖閉、風(fēng)電鎖閉等保護(hù)，或者采用粉塵治理和瓦斯治理兩套系統(tǒng)，分別獨(dú)立運(yùn)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(fēng)機(jī)長時間不間斷運(yùn)行，難免會發(fā)生故障，系統(tǒng)可靠性不強(qiáng)，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(fēng)機(jī)抽出后，未經(jīng)過濾處理，直接排入大氣，排放濃度不達(dá)標(biāo)，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(yán)重影響整體環(huán)保形象和文明生產(chǎn)，該問題在現(xiàn)有運(yùn)行系統(tǒng)中較為突出。
(3)風(fēng)機(jī)不間斷運(yùn)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(fù)雜，投入較高，且有時2套系統(tǒng)還存在相互干擾，達(dá)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(jìn)行同時治理，達(dá)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(yùn)用過濾機(jī)理，是重力、篩濾、慣性碰撞、吸附效應(yīng)和擴(kuò)散與靜電吸引等各種力的綜合效應(yīng)。當(dāng)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(fēng)機(jī)、放空管及風(fēng)帽組成(圖 2)。





防爆式風(fēng)機(jī)安裝于倉頂合理位置，或與除塵器集成安裝，風(fēng)機(jī)風(fēng)量按照煤倉容積每小時換氣 0.5～1.0 次計算，風(fēng)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(fēng)量計算，濾料過濾風(fēng)速為 2． 0 ～3． 5 m 3 /min。風(fēng)機(jī)可與除塵器集成布置，也可安裝在屋面或室內(nèi)樓板上，風(fēng)機(jī)安裝做減震處理;風(fēng)機(jī)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(dú)控制;物料進(jìn)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_(dá)到設(shè)定限值時，除塵器風(fēng)機(jī)啟動，達(dá)到峰值時系統(tǒng)停止運(yùn)行，便于日常管理。

倉內(nèi)保持負(fù)壓狀態(tài)，煤炭入倉時，室外空氣通過落料口隨煤炭一起進(jìn)入，及增加了倉內(nèi)新鮮空氣量，又減少了落料點(diǎn)的揚(yáng)塵產(chǎn)生。在條件允許的情況下，倉頂可設(shè)備用系統(tǒng)，當(dāng)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(yīng)用實例

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






該技術(shù)在諸多項目應(yīng)用中有以下優(yōu)點(diǎn):
 (1)煤倉內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊玫接行Э刂?，且粉塵排放濃度達(dá)到我國相關(guān)規(guī)定要求，大幅增強(qiáng)了礦井的生產(chǎn)_。
 (2)系統(tǒng)運(yùn)行時間大大縮減，機(jī)械損耗和電力成本大為降低。
 (3)由于風(fēng)機(jī)運(yùn)行時間縮短，也會減少由于風(fēng)機(jī)故障(如葉片變形、松曠導(dǎo)致的摩擦火花等)引發(fā)的瓦斯和粉塵事故。
 (4)日常維護(hù)、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(yù)防為主，_標(biāo)報警即時處理為輔，很大限度地避免了瓦斯和粉塵_標(biāo)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(dá)到我國排放標(biāo)準(zhǔn);落料口為負(fù)壓區(qū)域，避免揚(yáng)塵擴(kuò)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(diǎn)。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?，另一方面使氣體排放含塵濃度滿足大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)機(jī)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(dú)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(yīng)有針對性的進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使其_具普遍適用性。