摘要：
對(duì)化工廠輸煤系統(tǒng)的粉塵治理技術(shù)進(jìn)行了探討，最終推薦采用防塵、除塵、管理相結(jié)合的綜合粉塵治理方式。
The Analysis and Management of Dust Treatment in convey coal system of chemical plant ，recommend a method of Dust comprehensive treatment , this method include dust-proof, dedusting,management .
關(guān)鍵詞：輸煤、防塵、除塵、除塵器、抑塵
1.概述
化工廠輸煤系統(tǒng)的粉塵具有廣泛性、多樣性、治理難徹底性等特點(diǎn)，使得治理起來比較困難，它的產(chǎn)生與來煤煤種和煤源、燃料輸送設(shè)備的結(jié)構(gòu)等有著復(fù)雜的關(guān)系，但可以簡單地歸納為以下幾個(gè)方面：
落煤點(diǎn)產(chǎn)生的粉塵：如翻車機(jī)、汽車卸煤溝、斗輪堆取料機(jī)、葉輪給煤機(jī)、各轉(zhuǎn)運(yùn)站落料口及膠帶輸送機(jī)的尾部受料槽等處，由于落料存在著高低差，其料流所產(chǎn)生的正壓誘導(dǎo)風(fēng)將細(xì)微的物料顆粒帶入空氣中形成彌漫飄逸的粉塵。
貯煤場產(chǎn)生的粉塵：由于封閉的貯煤場造價(jià)較高且儲(chǔ)量較小，在我國大部分化工廠均采用開放式貯煤場，這種開放式的貯煤場尤其在春、秋季節(jié)，儲(chǔ)煤中含水率較低、而且自然風(fēng)力較大，自然風(fēng)將儲(chǔ)煤卷入空氣中而產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的粉塵。
膠帶輸送機(jī)回程皮帶產(chǎn)生的粉塵：由于膠帶輸送機(jī)增面滾筒、改向滾筒等橢圓度的存在和滾筒上粘煤等原因造成膠帶機(jī)在運(yùn)行中回程皮帶激烈扇動(dòng)，致使粘附于回程皮帶上的細(xì)微的物料顆粒進(jìn)入空氣中而產(chǎn)生粉塵。
由于輸送中的物料漏撒于地面以及空氣中的粉塵沉降在地面后，在自然風(fēng)力或者運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械所產(chǎn)生的風(fēng)力作用下，再次進(jìn)入空氣中而產(chǎn)生粉塵二次污染。
對(duì)于上述產(chǎn)生的粉塵，首先要以防塵為主，其次是消除煤塵，再次是加強(qiáng)管理。以下簡述防塵、除塵、抑塵、其他綜合措施等綜合治理辦法，以期達(dá)到粉塵綜合治理之目的。
2.防塵
輸煤系統(tǒng)的防塵方式很多，最典型是在煤堆場設(shè)置擋風(fēng)抑塵網(wǎng)（墻），擋風(fēng)抑塵網(wǎng)一般分為主導(dǎo)風(fēng)向設(shè)網(wǎng)和堆場四周設(shè)網(wǎng)兩種方式。采用何種方式主要取決于堆場范圍大小、堆場形狀、堆場地區(qū)的風(fēng)頻分布等因素。
大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，擋風(fēng)網(wǎng)之所以能大量降低露天煤堆起塵量的機(jī)理關(guān)鍵是降低來流風(fēng)的風(fēng)速；最大限度地?fù)p失來流風(fēng)的動(dòng)能；避免來流風(fēng)的明顯渦流，減少風(fēng)的湍流度。
根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，當(dāng)風(fēng)通過由“擋風(fēng)抑塵板”組成的“擋風(fēng)抑塵墻”時(shí)，墻后面出現(xiàn)分離和附著兩種現(xiàn)象，形成上、下干擾氣流，降低來流風(fēng)的風(fēng)速，極大的損失來流風(fēng)的動(dòng)能；減少風(fēng)的湍流度，消除來流風(fēng)的渦流；降低煤堆表面的剪切應(yīng)力和壓力，從而減少堆起塵率。一般認(rèn)為，在擋風(fēng)板頂部出現(xiàn)空氣流的分離現(xiàn)象，分離點(diǎn)和附著點(diǎn)之間的區(qū)域稱為分離區(qū)，這段的長度稱為尾流區(qū)的特征長度或有效遮蔽距離。“擋風(fēng)抑塵墻”的抑塵效果或屏蔽作用取決于擋風(fēng)板尾流區(qū)的特征長度和風(fēng)速。
料堆起塵分為兩大類：一類是料堆場表面的靜態(tài)起塵；另一類是在堆取料等過程中的動(dòng)態(tài)起塵。前者主要與物料表面含水率、環(huán)境風(fēng)速等關(guān)系密切，后者主要與作業(yè)落差，裝卸強(qiáng)度等相關(guān)聯(lián)。
對(duì)于散料堆場，只有外界風(fēng)速達(dá)到一定強(qiáng)度，該風(fēng)力使料堆表面顆粒產(chǎn)生的向上遷移的動(dòng)力足以克服顆粒自身重力和顆粒之間的摩擦力以及其他阻礙顆粒遷移的外力時(shí)，顆粒就離開堆垛表面而揚(yáng)起，此時(shí)的風(fēng)速就稱為起動(dòng)風(fēng)速。
根據(jù)露天料堆粉塵擴(kuò)散規(guī)律的試驗(yàn)研究，料堆起塵量與風(fēng)速之間的關(guān)系如下所示：
Q=a(V-V0) n
式中：
Q-----------料堆起塵量；
V-----------風(fēng)速；
V0---------起塵風(fēng)速；
a-----------與粉塵粒度分布有關(guān)的系數(shù)；
n-----------指數(shù)（n>1.2）；
從上式可以看出料堆起塵量Q與風(fēng)速差(V-V0)的高次方成正比。因此，降低料堆場的實(shí)際風(fēng)速是減少起塵量的最有效方法。
從上式還可以看出，要使起塵量Q變小，主要的辦法是降低“V-V0”的差值。設(shè)置擋風(fēng)抑塵墻的目的是將V變小，濕法抑塵的目的是將V0變大，從而達(dá)到減少Q(mào)的目標(biāo)。因此對(duì)露天料堆場來說，使用擋風(fēng)抑塵墻和增濕抑塵是兩種主要的減少起塵量的技術(shù)措施。
有關(guān)試驗(yàn)證實(shí)，對(duì)不同地區(qū)環(huán)境的煤堆來說，2.7 風(fēng)通過防風(fēng)網(wǎng)時(shí)，不能采取堵截的辦法把風(fēng)引向上方，應(yīng)該讓一部分氣流經(jīng)防風(fēng)網(wǎng)進(jìn)入庇護(hù)區(qū)，一部分氣流經(jīng)防風(fēng)網(wǎng)進(jìn)入庇護(hù)區(qū)，這樣風(fēng)的動(dòng)能損失最大，防風(fēng)網(wǎng)后的煤堆起塵量最小。試驗(yàn)結(jié)果是防風(fēng)墻減塵效果較差，具有最適透風(fēng)墻系數(shù)的防風(fēng)網(wǎng)減塵效果最好。例如當(dāng)使用V>V0的某一風(fēng)速時(shí)，無任何風(fēng)障時(shí)，煤堆起塵量為100%，設(shè)擋風(fēng)墻起塵量仍有10%，而設(shè)擋風(fēng)網(wǎng)時(shí)起塵量只有0.5%。此試驗(yàn)結(jié)果說明僅僅降低風(fēng)速，不損失風(fēng)的動(dòng)能，也不能最大限度地減少煤堆起塵。 在近地層由于氣象、地形及堆場物料等因素地影響，堆場風(fēng)具有陣發(fā)性，易形成漩渦風(fēng)，使煤堆起塵量增加，擋風(fēng)網(wǎng)對(duì)較大地漩渦風(fēng)有破碎作用。減小風(fēng)的脈動(dòng)速度，從而減少煤堆起塵，就擋風(fēng)網(wǎng)而言，雙層擋風(fēng)網(wǎng)的脈動(dòng)速度降低的程度更大。 通過以上所述可以看到，防風(fēng)抑塵網(wǎng)是一種很好的煤場防塵措施，目前防風(fēng)抑塵網(wǎng)已經(jīng)在多個(gè)電廠、煤化工的煤場得到了應(yīng)用，效果良好。 3.機(jī)械除塵 機(jī)械除塵主要有如下幾種形式：水沖擊式除塵器、布袋式除塵器、高壓靜電除塵器等。 3.1 水沖擊式樣除塵器 水沖擊式除塵器是濕式除塵器中效果比較好的一種，其原理是將含塵氣體用水洗的辦法，通過粘附或相互凝聚將粉塵從空氣中分離出來，以達(dá)到除塵的目的。除塵器工作時(shí)，水位自控系統(tǒng)自動(dòng)沖水至工作水位，含塵氣體進(jìn)入除塵器內(nèi)，氣流向下沖擊水面，較大的塵粒落入水中，塵氣達(dá)到初凈化。然后塵氣通過“S”型彎道使水和含塵氣體充分接觸，細(xì)微粉塵被水捕獲，凈化后的氣體由塵霧室的擋水板除掉水滴后排出。該除塵器除塵效率高，一般可達(dá)99%以上。不足之處在于對(duì)憎水性粉塵除塵效率低，對(duì)水硬性粉塵的泥漿和污水處理較難，除下的粉塵如不回收將造成浪費(fèi)或處理不好造成二次污染。 3.2 布袋式除塵器 布袋式除塵器是利用濾料過濾粉塵分離捕集進(jìn)行除塵的。它的工作原理是當(dāng)含塵氣體通過濾袋時(shí)，撞擊到濾布纖維的粉塵便附著在其表面上，一些極細(xì)小的粉塵由于受到氣體分子的布朗運(yùn)動(dòng)所提供的動(dòng)力的影響，也跟著做布朗運(yùn)動(dòng)。這樣，就增加了粉塵與纖維的碰撞和附著的機(jī)會(huì)。含氣體通過濾袋時(shí)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，從而增加濾袋對(duì)粉塵的吸附能力，附著的粉塵層也是一個(gè)過濾層，這樣對(duì)細(xì)小粉塵的阻留作用更大。凈化后的空氣由上部排出，除下的粉塵經(jīng)過振打裝置定期由集灰斗、卸灰管排出或直接排至皮帶上或煤斗中。該除塵器的除塵效率也較高，能達(dá)到99%以上，可滿足排放要求。缺點(diǎn)是布袋的維護(hù)量較大，需要定期更換。濾料的性能需要進(jìn)一步提高，才能發(fā)揮其作用。另外粉塵含濕量較大會(huì)影響袋式除塵器的效率。 3.3 高壓靜電除塵器 高壓靜電除塵器是建立在電除塵原理和塵源控制方法基礎(chǔ)上的一種局部除塵裝置。它的工作原理是將電暈線裝在塵源點(diǎn)延長的導(dǎo)煤槽或垂直風(fēng)筒中央，電暈線是正極，導(dǎo)煤槽或垂直風(fēng)筒是負(fù)極。粉塵粒子荷電以后就附著在負(fù)極的外殼上，從而阻止了粉塵的飛揚(yáng)。但這種除塵器不是所有煤種都適用，只有當(dāng)粉塵的性質(zhì)滿足以下條件時(shí)才適用：一是煤的比電阻值在104～1012歐姆/厘米之間；二是煤塵的可燃質(zhì)揮發(fā)份小于46%；三是煤塵的初始濃度不大于30克/立方米；并且當(dāng)清除附著在殼壁上的粉塵時(shí)，振打產(chǎn)生的粉塵回落到皮帶上，又增加了粉塵的二次飛揚(yáng)。如不能將這部分粉塵除下來，必然要排到室外去，這樣增大了排放空氣的含塵濃度，不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。 3.4 影響除塵器效率的因素 除了上述提到的影響除塵器效率的因素外，還有如下一些因素影響除塵器的效率。 3.4.1 除塵器風(fēng)機(jī)風(fēng)量的選擇設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)除塵器風(fēng)機(jī)風(fēng)量時(shí)套用有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范得出的數(shù)據(jù)帶有一定的普遍性，有時(shí)不一定能很好地適應(yīng)于現(xiàn)場的具體情況。事實(shí)上即使針對(duì)某一具體的除塵點(diǎn)也很難準(zhǔn)確地計(jì)算出它的誘導(dǎo)風(fēng)量。因此，比較理想的作法是在風(fēng)機(jī)風(fēng)量選擇時(shí)先根據(jù)現(xiàn)場具體情況計(jì)算出一近似值并以此為依據(jù)把風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)成風(fēng)量方便調(diào)節(jié)的風(fēng)機(jī)。 對(duì)于除塵器風(fēng)機(jī)風(fēng)量的選擇常存在這樣的認(rèn)識(shí)誤區(qū)即認(rèn)為風(fēng)機(jī)風(fēng)量選擇時(shí)偏大些好。事實(shí)上風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏大與偏小同樣不好：風(fēng)量太小不足以形成負(fù)壓以平衡誘導(dǎo)風(fēng)的正壓，導(dǎo)致粉塵外冒；風(fēng)量太大，則負(fù)壓太大，除了不能有效地使較大塵粒（直徑100μm以上的塵粒）自然沉降，還會(huì)使揚(yáng)塵量大為增加，從而降低除塵器的除塵效率。 風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)試的一個(gè)比較好的經(jīng)驗(yàn)是：當(dāng)靠近除塵點(diǎn)周圍的煙霧輕飄進(jìn)除塵器的吸塵罩時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為最佳值。 3.4.2 除塵器吸風(fēng)口的合理布置 D-YM96明文規(guī)定除塵器的吸風(fēng)罩邊緣距導(dǎo)煤槽出口的距離為1.5倍的皮帶寬度，吸風(fēng)罩邊緣距落料口的距離為1倍的皮帶寬度，在現(xiàn)場調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，許多電廠中的除塵器的吸風(fēng)口的布置極不合理，有的吸風(fēng)口距導(dǎo)料槽出口太近，距離不到500mm，有的吸風(fēng)口距落料點(diǎn)的距離僅有100～200mm，前者必然導(dǎo)致嚴(yán)重漏風(fēng)，影響負(fù)壓形成，造成吸塵能力的明顯下降，后者導(dǎo)致落料點(diǎn)的揚(yáng)塵來不及自然沉降就被除塵器的風(fēng)機(jī)吸走，從而大大降低了除塵器的出力和效率。 3.4.3 導(dǎo)煤槽的規(guī)格、結(jié)構(gòu)形式與密封 根據(jù)TD75標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)煤槽的結(jié)構(gòu)形式主要有矩形和喇叭形兩種，但是這兩種類型的導(dǎo)煤槽并不是最理想的導(dǎo)煤槽。這是因?yàn)槊毫鬓D(zhuǎn)運(yùn)過程中產(chǎn)生的誘導(dǎo)風(fēng)在這兩種類型的導(dǎo)煤槽形成的氣壓分布不均勻，加劇空氣的流動(dòng)，不利于懸浮粉塵的穩(wěn)定和沉降。一種新型的圓弧頂導(dǎo)煤槽更有利于誘導(dǎo)風(fēng)的穩(wěn)定、揚(yáng)塵的自然沉降，從而提高除塵效率。 關(guān)于導(dǎo)煤槽的密封，傳統(tǒng)的做法是采用帆布膠帶來制做導(dǎo)煤槽擋皮。這種密封方法不但密封效果不好而且缺陷較多:導(dǎo)煤槽與運(yùn)輸膠帶的摩擦大、磨損快、維護(hù)工作量大。一種新型的迷宮式擋煤皮不但密封好而且耐磨、壽命長、維護(hù)工作量小，對(duì)防止導(dǎo)煤槽中正壓誘導(dǎo)風(fēng)產(chǎn)生的粉塵外冒相當(dāng)有效。 3.5除塵器效率的適用范圍 采用除塵器除塵只能適用于粉塵的產(chǎn)生相對(duì)集中而且固定的地方，如膠帶輸送機(jī)頭部落料斗、尾部受料槽、原煤倉等。它不適用于如葉輪給煤機(jī)、螺旋卸車機(jī)、斗輪堆取料機(jī)等移動(dòng)塵源和貯煤場、汽車卸車處等大面積開放性塵源。 4.抑塵 抑塵的主要方式主要是噴水抑塵，噴水抑塵是一種最簡單的降塵方式。煤之所以揚(yáng)塵是由于煤的表面水份低，如果煤的表面水份達(dá)到一定程度，那么，在堆放和運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的粉塵就極少。噴水抑塵就是向煤噴水或注水，使其增加表面濕度。但如果濕度太大，又會(huì)影響后續(xù)工序的效率，同時(shí)影響工廠的經(jīng)濟(jì)效益。所以噴水抑塵的噴水量的控制成為關(guān)鍵的部分。在進(jìn)行噴水抑塵的設(shè)計(jì)過程中需要注意以下幾個(gè)問題：一是噴嘴距皮帶的高度要適中，使水的噴射范圍在煤料以內(nèi)，不能噴到皮帶上，那樣會(huì)使皮帶打滑，影響運(yùn)行；二是噴水除塵的水源選擇問題，因?yàn)閲娮斓膰娝妆容^小，如果水質(zhì)不好，極易堵塞噴嘴，使噴水抑塵處于癱瘓狀態(tài)；三是噴水抑塵系統(tǒng)的控制問題，噴水裝置應(yīng)在輸煤皮帶運(yùn)行產(chǎn)生粉塵時(shí)開始工作最佳，如果提前工作，噴出的水存在皮帶上，一部分煤粉將粘在皮帶上，如果滯后，會(huì)造成粉塵飛揚(yáng)。所以建議采用噴水裝置就地手動(dòng)和落煤自動(dòng)啟閉的方法，即皮帶上有煤時(shí)噴水裝置啟動(dòng)，無煤時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。 噴水抑塵系統(tǒng)操作方法簡單，啟動(dòng)方便，安全省力。但在寒冷地區(qū)，冬季室外溫度很低，存放室外的煤運(yùn)到室內(nèi)，噴水勢(shì)必造成水與煤的凍結(jié)現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)造成皮帶與煤凍結(jié)。為保證冬季安全運(yùn)行，往往要關(guān)閉除塵系統(tǒng)，這樣噴水除塵如同虛設(shè)。噴水抑塵系統(tǒng)的噴嘴水孔比較小，如果水質(zhì)不好，極易堵塞噴嘴，如不及時(shí)維護(hù)，使噴水除塵處于癱瘓。 5.其他輔助的綜合治理措施 5.1 采用水力沖洗 水力沖洗是所有撒、漏煤清理中最簡便、高效的處理方式，為提高水力沖洗的效率可以考慮在輸煤系統(tǒng)沿線安裝一定數(shù)量的快速水沖洗接頭（以每隔20m布置一個(gè)接頭為佳），水力沖洗還可以使轉(zhuǎn)運(yùn)站和棧橋的地面經(jīng)常保持濕潤(不是積水)，可以避免地面粉塵在自然風(fēng)、外界擾動(dòng)或下皮帶抖動(dòng)的影響下而產(chǎn)生的粉塵二次污染。 5.2 在回程皮帶頭部加強(qiáng)清掃并進(jìn)行密封 在膠帶輸送機(jī)的下層皮帶頭部設(shè)置3～4組膠環(huán)式自清掃托輥，制作一密封箱將合金清掃器未清除干凈而由自清掃托輥清除下來的煤渣碎片及粉塵集中、封閉，用以消除整條回程皮帶抖動(dòng)產(chǎn)生的粉塵。這部分集中封閉起來的煤渣碎片和粉塵，不能采用水沖洗，要用真空吸塵車清除。 5.3 加強(qiáng)貯煤場周圍的綠化 由于封閉的貯煤場造價(jià)較高且貯煤量較小，在我國大部分燃煤電廠均采用開放式貯煤場，這種開放式的貯煤場尤其在春、秋季節(jié)，粉塵相當(dāng)嚴(yán)重，在這種煤場的四周栽上成長較快的數(shù)種，地面種草加以綠化，再加上噴水，可以取得不錯(cuò)的效果。 6.結(jié)論 以上所述的各種粉塵治理方法皆不能“包治百病”，所以粉塵治理工作要因地制宜，不同的地區(qū)、不同的煤種采用不同的防塵、除塵方式，才能達(dá)到更好的防治效果。另外，電廠的運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)設(shè)備的維護(hù)管理也很重要?？傊?，輸煤系統(tǒng)粉塵綜合治理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)采取標(biāo)本兼治的原則，簡單實(shí)用的原則。 參考文獻(xiàn)： (1) 防風(fēng)抑塵墻在黑岱溝露天礦中的應(yīng)用研究 作者:李晉旭,李克民,楊明,楊賀, 期刊《金屬礦山》 2010年 第01期 (2) 秦皇島港煤堆場防風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)分析 作者: 劉現(xiàn)鵬，王元戰(zhàn)，洪寧寧，孫熙平，期刊《港工技術(shù)》2008(5) (3) 輸煤系統(tǒng)粉塵綜合治理 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