仓顶式布袋除尘器在地面煤仓粉尘和瓦斯综合治理中的应用研究

仓顶式布袋除尘器在地面煤仓粉尘和瓦斯综合治理中的应用研究




随着我国煤炭开采技术水平的不断提高，单矿井煤炭产量大幅度提高，地面煤仓的仓容体积也随之不断加大，煤炭地面储存成为从井下开采到地面加工、洗选、销售过程中的一个重要环节，煤炭地面储存方式大多为圆筒形煤仓储存，煤炭仍向封闭的地面煤仓释放大量瓦斯，特别是一些高瓦斯矿井，煤仓瓦斯积聚_限现象时有发生；煤炭在入仓、放仓过程中产生大量粉尘，一方面，呼吸性粉尘吸入肺部可引起尘肺病，严重影响工人的身体健康，另一方面，粉尘都具有爆炸性，当粉尘颗粒达到额定浓度时会引起爆炸，严重威胁着及洗煤厂的稳定生产，威胁着工人的工作环境，给工作环境和生活环境带来较大的危害。煤仓内粉尘和瓦斯的治理问题日渐突出，并时有此类事故发生。

国内各洗煤厂大都采取了相应措施，例如，淮南矿业(集团)有限责任公司望峰岗选煤厂工程技术人员经过现场勘察，在煤仓顶安装一台隔爆轴流式风机，向煤仓内灌入大量空气，在原煤仓顶部安装一个Φ630 mm、高 12 m 的瓦斯排放管；也有企业采用轴流风机机械抽排风的措施；晋城矿业集团有限责任公司成庄矿洗煤厂采用仓壁开孔、加装自然通风管和优化通风管路等技术手段解决仓内瓦斯集聚问题。对于煤仓内粉尘的治理这多采用安装导料槽，落料点密闭，配合除尘器机械除尘方式措施 ，或采用对扬尘点进行喷雾的方式实现粉尘的治理和无组织排放。

上述针对煤仓内瓦斯和粉尘的治理措施在运行过程中都取得了较好的效果，但仍然存在能耗高、可靠性差、气体排放不达标等问题，特别是瓦斯抽排过程中，废气携带大量粉尘直接排入大气，且煤仓一般位于厂区内显著位置，严重影响环境和文明生产形象。所以在煤仓粉尘和瓦斯治理方面仍有待进一步研究、应用和推广。


一、煤仓内粉尘及瓦斯产生原因分析

经多座选煤厂的调查反映，煤的外在水分大于7%时，很少有煤尘产生，另外，从《煤炭工业矿井设计规范》、《煤炭工业选煤厂设计规范》执行多年来的情况看，按此指标设计能够符合环境保护要求。因此，以外在水分7%作为设计除尘装置的分界线。在实际生产中，大多数煤炭进开采出地面后，在输送过程中水分流失，外在水分一般在 7% 以下，易产生扬尘。煤炭经胶带运输上仓，再由配煤胶带直接落入仓内，物料量大，落差大，在进仓过程中仓内空气受到挤压向上运动，与下落的物料相对冲，使物料散化，物料落入仓顶产生冲击气流也随之上升，随着仓内物料增多，仓内气压升高，大量含尘气流从卸料口向外涌出，因此煤仓内成为_严重的产尘点之一。另外，煤炭在从地下开采出来以后，特别是透气性差，瓦斯吸附能力强的煤种，仍会不断释放吸附状态瓦斯，在仓内储存过程中，瓦斯不断在储煤位与仓顶之间的空间内积聚，_易浓度_限，或从落料口排入仓顶建筑内，造成隐患

二、现有技术措施的不足

针对煤仓内粉尘和瓦斯的治理，现阶段大部分采用的都是安装机械通风机，强制性的将仓内粉尘和瓦斯抽出排放，同时还装设瓦斯监测监控系统、瓦斯电锁闭、风电锁闭等保护，或者采用粉尘治理和瓦斯治理两套系统，分别独立运行，这些措施有效控制了事故的发生，但仍存在问题。
(1)通风机长时间不间断运行，难免会发生故障，系统可靠性不强，检修期间若瓦斯及粉尘浓度_限，系统重新启动时存在隐患。
(2)仓内粉尘经通风机抽出后，未经过滤处理，直接排入大气，排放浓度不达标，容易造成环境污染，且排放口一般都位于项目显著位置，严重影响整体环保形象和文明生产，该问题在现有运行系统中较为突出。
(3)风机不间断运行，电能消耗较大，不节能，且噪音大，影响周边环境。
(4)双系统治理措施系统复杂，投入较高，且有时2套系统还存在相互干扰，达不到理想效果。


三、仓顶式布袋除尘器治理粉尘瓦斯措施

针对系统中存在的问题，考虑利用仓顶式布袋除尘器来对仓内粉尘和瓦斯进行同时治理，达到稳定、高功效、环保的目的。
3.1 袋式除尘器除尘原理
布袋除尘器除尘原理运用过滤机理，是重力、筛滤、惯性碰撞、吸附效应和扩散与静电吸引等各种力的综合效应。当含尘气流经滤料时，比滤料空隙大的粉尘颗粒，在重力作用下沉降，或在惯性作用下被滤料挡住;比滤料空隙小的微粒，由于和滤料发生碰撞或被滤料纤维吸附，停留在滤料表面和空隙中，并形成附着在滤料上的一次尘，用来过滤后来的二次尘，即用粉尘过滤粉尘，从而提高除尘器的除尘效率。布袋除尘器的除尘过滤原理如图1所示。在此过程中，瓦斯气体随气流一并排出。






3. 2 综合治理粉尘瓦斯措施

整个系统主要由有害气体检测系统、仓顶袋式除尘器、防爆式风机、放空管及风帽组成(图 2)。





防爆式风机安装于仓顶合理位置，或与除尘器集成安装，风机风量按照煤仓容积每小时换气 0.5～1.0 次计算，风压按克服整个系统阻力计算，并留有一些余压;除尘器选型按照风量计算，滤料过滤风速为 2． 0 ～3． 5 m 3 /min。风机可与除尘器集成布置，也可安装在屋面或室内楼板上，风机安装做减震处理;风机控制系统与煤仓生产系统和有害气体监控系统联动，也可单独控制;物料进仓时，除尘器与胶带输送系统同时工作，不配仓时，除尘器与瓦斯传感器联动控制，瓦斯浓度达到设定限值时，除尘器风机启动，达到峰值时系统停止运行，便于日常管理。

仓内保持负压状态，煤炭入仓时，室外空气通过落料口随煤炭一起进入，及增加了仓内新鲜空气量，又减少了落料点的扬尘产生。在条件允许的情况下，仓顶可设备用系统，当一套系统检修时，另一套系统可正常工作，_加提高系统的可靠性。


四、应用实例

该技术已广泛应用于矿井、选煤厂仓储系统中，取得了明显的社会经济效益。其中山西潞安集团李阳煤矿选煤厂设计年洗选能力1.80 Mt/a，选煤厂设置一座直径 22.0 m 原煤筒仓，仓体高度 27.8m，设计储煤力能10 kt。煤仓上部设两条原煤配仓胶带，仓下采用带式给料机排料，仓顶设置 4 个落料口。原设计中，在仓顶设有两台 FBDC 抽出式局部通风机，单台风量 245 ～380 m³ /min，单台耗电功率11 kW，运行后，仓内瓦斯浓度一直保持在正常水平，但风机排风口粉尘浓度较大，达不到排放要求，对该项目进行改造后，将原有通风机拆除，_换为 2台 LNGM-CD 型仓顶脉冲袋式除尘器，单台处理风量 6800m³/h，风机采用防爆风机，单台耗电功率 4kW。投入运行后，仓内瓦斯浓度保持正常水平，排风口粉尘浓度大幅降低，达到环保排放要求，改造前后各项指标详见表 1。
表 1 原煤仓通风除尘系改造前后数据对比






该技术在诸多项目应用中有以下优点:
 (1)煤仓内瓦斯浓度得到有效控制，且粉尘排放浓度达到我国相关规定要求，大幅增强了矿井的生产_。
 (2)系统运行时间大大缩减，机械损耗和电力成本大为降低。
 (3)由于风机运行时间缩短，也会减少由于风机故障(如叶片变形、松旷导致的摩擦火花等)引发的瓦斯和粉尘事故。
 (4)日常维护、定期检修成本下降。
（5)稳定效益，该系统为积_主动型系统，以预防为主，_标报警即时处理为辅，很大限度地避免了瓦斯和粉尘_标事故的发生。
 (6)环境效益，场内的粉尘经除尘器过滤，除尘效率≥99%，排气达到我国排放标准;落料口为负压区域，避免扬尘扩散到仓顶建筑人员作业区域 ，_了工人的职业健康。



仓顶式布袋除尘器综合治理粉尘瓦斯系统具有稳定可靠，安装施工简单等优点。煤仓瓦斯和粉尘得到同时治理，一方面使仓内粉尘瓦斯浓度低于限值，另一方面使气体排放含尘浓度满足大气污染物排放标准。风机控制系统与煤仓生产系统和有害气体监控系统联动，也可单独控制，便于日常管理，值得各煤炭企业大力推广。随着技术的不断发展及新技术的出现(如煤仓充氮惰化技术、煤仓防爆技术等)，仓顶式布袋除尘器综合治理粉尘瓦斯系统应有针对性的进行适当调整，使其_具普遍适用性。