煤礦裝卸過程中的粉塵防治技術(shù)

.10/10煤礦裝卸過程中的粉塵防治技術(shù)第一章我國煤礦運輸形勢我國煤炭資源北多南少,西富東貧,煤炭消費基地主要在東部地區(qū),而煤炭的生產(chǎn)與供應(yīng)基本在中、西部地區(qū),并且今后煤炭的生產(chǎn)有向西北部地區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢,這種錯位布局導致我國煤炭運輸基本上形成了北煤南運、西煤東運的格局。中國煤炭運輸主要依靠鐵路、公路、沿海和內(nèi)河水運。煤炭的運輸方式包括鐵路、水路和公路,或單方式直達運輸,或鐵路、公路、水路多式聯(lián)運〔1鐵路煤炭運輸基本情況我國鐵路煤運量一直占煤運總量的60%以上,煤炭運輸量占鐵路貨運總量的40%左右,鐵路是我國煤炭運輸?shù)闹饕绞?而煤炭歷來是鐵路運輸?shù)闹饕浳?。鐵路的煤炭運量占全國煤炭運輸量的70%以上,由于我國煤炭資源主要分布在西北方,而煤炭消費主要在東南方,從而形成若干從北向南、由西向東的運煤鐵路大通道。據(jù)統(tǒng)計,我國鐵路煤運量一直占煤運總量的60%以上,煤炭運輸量占鐵路貨運總量的40%左右。20XX,全國鐵路運輸煤炭15.4億噸,而公路運煤僅2.2億噸,內(nèi)河運煤也僅2.44億噸。而煤炭更是占據(jù)了全國鐵路貨運的半壁江山——20XX,鐵路煤炭運輸占貨運總量的比重由20XX的41％上升至49％。20XX跨省區(qū)的煤炭鐵路運輸總量為7.38億噸。20XX預計為7.85億噸。目前我國鐵路煤炭運價為0.0975-0.12元/噸公里,按XX出省煤炭500公里計算,運價48.75-60元/噸,如果換成公路運輸,按每噸1.2元/噸.公里,需要最低600-800元/噸,中間的差價足有550元左右；如果按照公路的有效半徑300公路測算,鐵路需要30-40元左右,而公路需要300元左右,如此巨大的差價促使煤炭運輸率先采取鐵路,鐵路的運輸價格低廉促使成為煤炭貨種最為適宜的運輸方式。然而由于鐵路運輸?shù)哪芰τ邢?鐵路運力的不足由公路來作為補充。在煤炭海運下水量中,北方七港占全國外貿(mào)發(fā)運量的97.78%,內(nèi)貿(mào)發(fā)貨量的82.30%。尤其是XX、天津、黃驊和京唐港四港合計占全部一次下水量的94.7%。在16572萬t的內(nèi)貿(mào)煤炭下水總量中,僅上海、XX、XX、XX、XX五省市的煤炭接卸量就有14680萬t,占全部下水量的88.5%。上海、XX、XX的煤炭來源較平均,運量超過100萬t的主要來源港口超過五個。XX、XX的主要來源港口很集中,其中XX接卸的煤炭主要來自XX、天津港兩個港口,XX接卸的煤炭主要來自XX、天津、黃驊港三個港口。第二章針對裝卸機械的防塵技術(shù)煤礦的裝卸機械包括：翻車機、卸煤機、帶式輸送機、卸船機、裝船機、堆取料機等。2.1翻車機翻車機是將鐵路敞頂運煤車翻轉(zhuǎn)一定角度,使煤靠自重卸下的一種機械。其原理是將敞車翻轉(zhuǎn)到170-180度將散料卸到地下的地面皮帶上,由地面皮帶機將卸下的散料運送到需要的地方。翻車機可以每次翻卸1-4節(jié)車皮。早期的設(shè)備只能翻卸1節(jié)車皮,現(xiàn)在最大的翻車機可以翻卸4節(jié)車皮。翻車機的形式主要有轉(zhuǎn)子式和側(cè)傾式。其中使用最多的是轉(zhuǎn)子式翻車機。轉(zhuǎn)子式翻車機的特點是自重輕尺寸小。但地面土建費用比較大。側(cè)傾式翻車機使用的比較少。側(cè)傾式翻車機的特點是自重比較大,消耗功率大,土建的費用相對要小一些。單車翻車機的效率一般在18-25節(jié)車廂每小時。2.1.1翻車機產(chǎn)塵機理一是翻車機在傾倒物料時,粉塵與粉塵、粉塵與固體壁面之間產(chǎn)生碰撞和擠壓,半封閉空間中的空氣受到擾動,產(chǎn)生運動,粉塵剪切壓縮造成塵化;二是物料在空氣中以一定的速度運動時,能帶動周圍空氣隨其一起流動,這部分空氣稱為誘導空氣,誘導空氣又會卷吸一部分粉塵,隨空氣一起流動,產(chǎn)生誘導塵化作用;三是長方體的列車車廂,在翻車過程中,會繞某一軸隨翻車機一起轉(zhuǎn)動,車廂的兩個側(cè)面和底面好像三面扇子,繞軸作旋轉(zhuǎn)運動,因而會在車廂周圍產(chǎn)生一股旋轉(zhuǎn)氣流,這股氣流會攜帶下落過程中的粉塵一起運動,產(chǎn)生塵化。如圖所示,主要產(chǎn)塵的位置在位置3,位置是防塵的主要地方。2.1.2治理措施主要的治理措施：設(shè)置隔柵板、加強密閉、通風除塵、加裝噴霧裝置、加裝電除塵系統(tǒng)。設(shè)置隔柵板在料倉接受口安裝隔柵板,它是由縱向和橫向的鋼板通過絞合和焊接組合而成。其作用主要有3個:一是防止大塊度的物料掉入礦倉內(nèi),保證粉塵物料的純潔和正常分配;二是對下落的粉塵流及其氣流進行導向,限制粉塵的飛濺和擴散;三是對粉塵的下落起緩沖作用,相當于降低下落粉塵的落差,減少下落粉塵對礦倉內(nèi)粉塵的沖擊。2.加強密閉在地下料倉的地面水平設(shè)置擋板,在保證翻車機安全運行的前提下,盡可能地減少翻車機兩側(cè)的間隙,減少粉塵向人員活動區(qū)內(nèi)的擴散,減小上升氣流的橫截面面積。同時,該擋板還起到了改變氣流的運動方向的作用,從而增加了粉塵與障礙物的碰撞幾率,通過撞擊作用,實現(xiàn)粉塵的現(xiàn)場去除。加裝通風除塵系統(tǒng)<1>擋塵屏。翻車機四周布置擋塵屏,防止粉塵四處漫逸,控制風流走向,確保操作崗位少受粉塵污染。<2>收塵罩。用來收取翻車機產(chǎn)生的大量粉塵,共8個,均勻分布在翻車機室底部,每個收塵罩配有一個風門調(diào)節(jié)閥,用于調(diào)節(jié)收塵罩的風量。<3>風機。收集下來的粉塵,經(jīng)風管進入設(shè)在地下室內(nèi)的風機,風機風量10萬m/h,電機功率132kW,風機置于消聲罩內(nèi),采取上述措施后風機噪音控制在88dB<A>以內(nèi)。沖突網(wǎng)除塵器。除塵器主要由實心噴霧器、起粉塵凝聚作用的不銹鋼纖維柵嵌板及分離器組成。在供水管上附有微型凈水器。當含塵氣流通過濕潤的金屬纖維嵌板時,由于纖維的振動<風速為16m/s時,1根纖維的振頻約100Hz>,強化了水霧霧粒、水膜與粉塵的碰撞、凝并作用,提高了對微細粉塵的捕獲能力。氣流中的部分塵粒和塵團被噴附在纖維上的水膜捕獲,隨水膜的加厚和因其自重形成下降水流,并清洗纖維柵的積灰;其余粉塵由于與纖維上的水膜碰撞而成濕潤的塵粒團進入分離器而被分離。污水從排污斗排出,凈化后的空氣從除塵器排風口排出。2.2帶式輸送機帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運輸物料的機械。主要由機架、輸送皮帶、皮帶輥筒、張緊裝置、傳動裝置等組成。它可以將物料在一定的輸送線上,從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進行碎散物料的輸送,也可以進行成件物品的輸送。除進行純粹的物料輸送外,還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合,形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。帶式輸送機可以用于水平運輸或傾斜運輸,使用非常方便,廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中,如：礦山的井下巷道、礦井地面運輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中。工作原理：帶式輸送機主要由兩個端點滾筒及緊套其上的閉合輸送帶組成。帶動輸送帶轉(zhuǎn)動的滾筒稱為驅(qū)動滾筒〔傳動滾筒；另一個僅在于改變輸送帶運動方向的滾筒稱為改向滾筒。驅(qū)動滾筒由電動機通過減速器驅(qū)動,輸送帶依靠驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦力拖動。驅(qū)動滾筒一般都裝在卸料端,以增大牽引力,有利于拖動。物料由喂料端喂入,落在轉(zhuǎn)動的輸送帶上,依靠輸送帶摩擦帶動運送袋卸料端卸出。2.2.1無動力除塵器。無動國除塵器原理,無動力除塵器采用獨特的設(shè)計理念,根據(jù)空氣動力學原理,采用壓力平衡和閉路循環(huán)方式,最大限度降低物流導管內(nèi)粉塵空氣的壓力。通過自動檢測控制系統(tǒng)、粉塵空氣自動循環(huán)系統(tǒng)、霧化濕潤系統(tǒng)和密封阻塵系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作,實現(xiàn)了粉塵空氣的閉路良性循環(huán),解決了粉塵外溢污染環(huán)境的問題。其流程示意圖如下。2.2.1.1無動力除塵器系統(tǒng)組成<1>自動檢測控制系統(tǒng)該系統(tǒng)用來控制被運物料的干濕度。將特制的濕度傳感探頭直接觸到帶式輸送機的被運物料上,采集信號并傳送到設(shè)備的自動控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)則依據(jù)采集到的信號來控制整個系統(tǒng)的工作。<2>粉塵空氣自動循環(huán)系統(tǒng)物料在落料管內(nèi)自上段皮帶跌落至下段皮帶上時,在跌落點處產(chǎn)生大量具有一定能量的沖擊粉塵氣流。無動力除塵器的多功能除塵室即安裝在物料跌落點處的導料槽上,其下部與導料槽連接,上部與落料管連為一體,使得由落料管
導料槽
多功能除塵室形成一個閉路循環(huán)系統(tǒng)。由于系統(tǒng)內(nèi)存在著壓差<跌落點處壓力高于落料點上部壓力>,因而粉塵氣流能在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)運行,而粉塵顆粒則在運動過程中不斷相互撞擊,體積增大,重量增加,并最終沉降在物料上,隨物料被運走,從而達到除塵的目的。被運輸?shù)奈锪蟿t穿過塵料分離室的濾塵擋簾隨皮帶被運走。<3>霧化濕潤系統(tǒng)霧化濕潤系統(tǒng)設(shè)置在落料管的上部。當物料輸送過程中表面水分較低時,霧化濕潤系統(tǒng)即在控制系統(tǒng)的控制下開始工作,向下落的物料均勻噴霧,其中一部分霧化水使干燥的物料得到均勻濕潤,從而降低了物料落入下段皮帶時的產(chǎn)塵量;另一部分霧化水則擴散在自動循環(huán)的含塵氣體中,并與氣體中的運動塵粒撞擊、粘附,增加了粉塵顆粒的濕度,塵粒相互凝聚,重量增加,最終沉降在物料上,隨物料被運走。<4>密封阻塵系統(tǒng)物料在通過多功能除塵室時,會有少量粉塵氣流被帶出。該無動力除塵器在多功能除塵室的前方設(shè)置了幾處濾塵室,各濾塵室內(nèi)設(shè)置的濾塵擋簾能對從多功能除塵室漏出的少量粉塵進行進一步的吸附、過濾,從而進一步確保了除塵器的除塵效果。2.2.1.2無動力除塵工藝物料在跌落過程中產(chǎn)生的粉塵氣流首選進入多功能除塵室并在多功能除塵室與落料管組成的閉路循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)運行,少量含塵氣體則通過塵料分離裝置進入濾塵室,經(jīng)過濾塵室中濾塵擋簾的進一步吸附、降塵處理,粉塵被濾塵擋簾吸附后落入皮帶隨物料被運走,凈空氣則達標排放。2.3斗輪堆取料機斗輪堆取料機是鋼鐵企業(yè)、礦山企業(yè)主要的裝載設(shè)備,在裝載過程中會發(fā)生嚴重的粉塵飛揚。不同的物料在裝載的過程中,散發(fā)的粉塵量不同。據(jù)對某鋼鐵公司的測試調(diào)查,裝載球團礦的產(chǎn)塵量最大,塵源附近50m范圍內(nèi)的瞬間粉塵濃度高達50~150mg/m3。由于其工藝過程是開放式作業(yè),因此,其產(chǎn)生的粉塵是一種無控粉塵,受大氣環(huán)境因素<風速、晴雨狀況>的影響大,現(xiàn)有的除塵技術(shù)或除塵效果差,或運行成本大。無控粉塵的治理一直是一個難題。2.3.1斗輪堆取料機粉塵析出機理任何粉塵的污染都要經(jīng)過產(chǎn)生和傳播過程。粉塵從靜止狀態(tài)變成懸浮狀態(tài)的過程稱為
塵化過程,弄清塵源,是治理粉塵的關(guān)鍵。觀察和分析現(xiàn)場可知,斗輪堆取料機工作時產(chǎn)塵有3個來源:一是斗輪堆取料機的斗輪轉(zhuǎn)動時,鏟斗與物料接觸,擠壓和剪切物料,產(chǎn)生大量粉塵;二是鏟斗卸料時,物料被拋擲,產(chǎn)生粉塵;三是物料做自由落體運動和物料著地的過程中,發(fā)生碰撞,產(chǎn)生粉塵。在粉塵傳播的過程中,主要有兩條途徑:一是粉塵受升力作用,飄浮起來;二是在自然風流和斗輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的扇風流的綜合作用下飛揚,污染環(huán)境,斗輪運轉(zhuǎn)速度越快,產(chǎn)塵量越大,風速越大,污染也越嚴重。2.3.2射流自激霧化除塵系統(tǒng)及除塵機理對于料場的粉塵,噴霧<濕法>除塵由于減少了產(chǎn)塵量,是各種除塵方法中綜合指標最好的除塵方式。噴霧除塵在現(xiàn)場采用最多的是噴嘴,如果噴嘴孔徑小,水質(zhì)不好和使用環(huán)境條件差時,容易發(fā)生堵嘴現(xiàn)象,造成噴霧除塵效果差。根據(jù)霧化理論和現(xiàn)場的實際情況,斗輪堆取料機取料時宜采用噴射流自激式霧化除塵技術(shù)。斗輪堆取料機噴射流自激式霧化系統(tǒng)主要由水箱、水泵、水槍和輸水管道組成。系統(tǒng)工作時,水槍對準斗輪,射流與旋轉(zhuǎn)的斗輪發(fā)生碰撞,形成水霧。一方面小霧滴與飛揚的粉塵凝并,捕捉粉塵;另一方面,大霧滴與物料再次碰撞,實現(xiàn)二次霧化,凝并,捕捉粉塵細小粉塵;三是霧化水濕潤物料,可減少粉塵的產(chǎn)生量。射流在撞擊前,水滴所受的內(nèi)部壓力與外部氣體壓力和表面張力壓力相平衡。撞擊發(fā)生后,水滴的運動學過程<撞擊的流體動力學過程>可分為兩個階段