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(yùn)輸形勢我國煤炭資源北多南少,西富東貧,煤炭消費(fèi)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(dǎo)致我國煤炭運(yùn)輸基本上形成了北煤南運(yùn)、西煤東運(yùn)的格局。中國煤炭運(yùn)輸主要依靠鐵路、公路、沿海和內(nèi)河水運(yùn)。煤炭的運(yùn)輸方式包括鐵路、水路和公路,或單方式直達(dá)運(yùn)輸,或鐵路、公路、水路多式聯(lián)運(yùn)〔1鐵路煤炭運(yùn)輸基本情況我國鐵路煤運(yùn)量一直占煤運(yùn)總量的60%以上,煤炭運(yùn)輸量占鐵路貨運(yùn)總量的40%左右,鐵路是我國煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕绞?而煤炭歷來是鐵路運(yùn)輸?shù)闹饕浳?。鐵路的煤炭運(yùn)量占全國煤炭運(yùn)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(fèi)主要在東南方,從而形成若干從北向南、由西向東的運(yùn)煤鐵路大通道。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國鐵路煤運(yùn)量一直占煤運(yùn)總量的60%以上,煤炭運(yùn)輸量占鐵路貨運(yùn)總量的40%左右。20XX,全國鐵路運(yùn)輸煤炭15.4億噸,而公路運(yùn)煤僅2.2億噸,內(nèi)河運(yùn)煤也僅2.44億噸。而煤炭更是占據(jù)了全國鐵路貨運(yùn)的半壁江山——20XX,鐵路煤炭運(yùn)輸占貨運(yùn)總量的比重由20XX的41％上升至49％。20XX跨省區(qū)的煤炭鐵路運(yùn)輸總量為7.38億噸。20XX預(yù)計(jì)為7.85億噸。目前我國鐵路煤炭運(yùn)價為0.0975-0.12元/噸公里,按XX出省煤炭500公里計(jì)算,運(yùn)價48.75-60元/噸,如果換成公路運(yùn)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(yùn)輸率先采取鐵路,鐵路的運(yùn)輸價格低廉促使成為煤炭貨種最為適宜的運(yùn)輸方式。然而由于鐵路運(yùn)輸?shù)哪芰τ邢?鐵路運(yùn)力的不足由公路來作為補(bǔ)充。在煤炭海運(yùn)下水量中,北方七港占全國外貿(mào)發(fā)運(yùn)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(jì)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(yùn)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(jī)械的防塵技術(shù)煤礦的裝卸機(jī)械包括：翻車機(jī)、卸煤機(jī)、帶式輸送機(jī)、卸船機(jī)、裝船機(jī)、堆取料機(jī)等。2.1翻車機(jī)翻車機(jī)是將鐵路敞頂運(yùn)煤車翻轉(zhuǎn)一定角度,使煤靠自重卸下的一種機(jī)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(jī)將卸下的散料運(yùn)送到需要的地方。翻車機(jī)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(jī)可以翻卸4節(jié)車皮。翻車機(jī)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(jī)。轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)的特點(diǎn)是自重輕尺寸小。但地面土建費(fèi)用比較大。側(cè)傾式翻車機(jī)使用的比較少。側(cè)傾式翻車機(jī)的特點(diǎn)是自重比較大,消耗功率大,土建的費(fèi)用相對要小一些。單車翻車機(jī)的效率一般在18-25節(jié)車廂每小時。2.1.1翻車機(jī)產(chǎn)塵機(jī)理一是翻車機(jī)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(yùn)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(yùn)動時,能帶動周圍空氣隨其一起流動,這部分空氣稱為誘導(dǎo)空氣,誘導(dǎo)空氣又會卷吸一部分粉塵,隨空氣一起流動,產(chǎn)生誘導(dǎo)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(jī)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(yùn)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(yùn)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(qiáng)密閉、通風(fēng)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(jìn)行導(dǎo)向,限制粉塵的飛濺和擴(kuò)散;三是對粉塵的下落起緩沖作用,相當(dāng)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(qiáng)密閉在地下料倉的地面水平設(shè)置擋板,在保證翻車機(jī)安全運(yùn)行的前提下,盡可能地減少翻車機(jī)兩側(cè)的間隙,減少粉塵向人員活動區(qū)內(nèi)的擴(kuò)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(yùn)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(shí)現(xiàn)粉塵的現(xiàn)場去除。加裝通風(fēng)除塵系統(tǒng)<1>擋塵屏。翻車機(jī)四周布置擋塵屏,防止粉塵四處漫逸,控制風(fēng)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(jī)產(chǎn)生的大量粉塵,共8個,均勻分布在翻車機(jī)室底部,每個收塵罩配有一個風(fēng)門調(diào)節(jié)閥,用于調(diào)節(jié)收塵罩的風(fēng)量。<3>風(fēng)機(jī)。收集下來的粉塵,經(jīng)風(fēng)管進(jìn)入設(shè)在地下室內(nèi)的風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)風(fēng)量10萬m/h,電機(jī)功率132kW,風(fēng)機(jī)置于消聲罩內(nèi),采取上述措施后風(fēng)機(jī)噪音控制在88dB<A>以內(nèi)。沖突網(wǎng)除塵器。除塵器主要由實(shí)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(dāng)含塵氣流通過濕潤的金屬纖維嵌板時,由于纖維的振動<風(fēng)速為16m/s時,1根纖維的振頻約100Hz>,強(qiáng)化了水霧霧粒、水膜與粉塵的碰撞、凝并作用,提高了對微細(xì)粉塵的捕獲能力。氣流中的部分塵粒和塵團(tuán)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(tuán)進(jìn)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(fēng)口排出。2.2帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。主要由機(jī)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(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送,也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)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(yùn)輸線。帶式輸送機(jī)可以用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中。工作原理：帶式輸送機(jī)主要由兩個端點(diǎn)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(yùn)動方向的滾筒稱為改向滾筒。驅(qū)動滾筒由電動機(jī)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(yùn)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(dú)特的設(shè)計(jì)理念,根據(jù)空氣動力學(xué)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(dǎo)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(shí)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(yùn)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(jī)的被運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)處的導(dǎo)料槽上,其下部與導(dǎo)料槽連接,上部與落料管連為一體,使得由落料管
導(dǎo)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(diǎn)處壓力高于落料點(diǎn)上部壓力>,因而粉塵氣流能在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)運(yùn)行,而粉塵顆粒則在運(yùn)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(yùn)走,從而達(dá)到除塵的目的。被運(yùn)輸?shù)奈锪蟿t穿過塵料分離室的濾塵擋簾隨皮帶被運(yùn)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(dāng)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(kuò)散在自動循環(huán)的含塵氣體中,并與氣體中的運(yùn)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(yùn)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(jìn)行進(jìn)一步的吸附、過濾,從而進(jìn)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(jìn)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(yùn)行,少量含塵氣體則通過塵料分離裝置進(jìn)入濾塵室,經(jīng)過濾塵室中濾塵擋簾的進(jìn)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(yùn)走,凈空氣則達(dá)標(biāo)排放。2.3斗輪堆取料機(jī)斗輪堆取料機(jī)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(yán)重的粉塵飛揚(yáng)。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(tuán)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(dá)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(fēng)速、晴雨?duì)顩r>的影響大,現(xiàn)有的除塵技術(shù)或除塵效果差,或運(yùn)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(jī)粉塵析出機(jī)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?fàn)顟B(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(jī)工作時產(chǎn)塵有3個來源:一是斗輪堆取料機(jī)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(yùn)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(fēng)流和斗輪旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的扇風(fēng)流的綜合作用下飛揚(yáng),污染環(huán)境,斗輪運(yùn)轉(zhuǎn)速度越快,產(chǎn)塵量越大,風(fēng)速越大,污染也越嚴(yán)重。2.3.2射流自激霧化除塵系統(tǒng)及除塵機(jī)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(biāo)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(shí)際情況,斗輪堆取料機(jī)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(jī)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(zhǔn)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(yáng)的粉塵凝并,捕捉粉塵;另一方面,大霧滴與物料再次碰撞,實(shí)現(xiàn)二次霧化,凝并,捕捉粉塵細(xì)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(yùn)動學(xué)過程<撞擊的流體動力學(xué)過程>可分為兩個階段