煤矿储煤场喷雾降尘机技术应用

更新时间:2016-10-01 21:23:00   来源:    点击:
储煤场是煤炭转运的重要环节,其规模由转运能力决定。在我国,大多储煤场为露天作业,在转运作业过程中,所产生的粉尘弥漫整个储煤场,粉尘随风飘扬,严重污染周边环境。为了解决对外部环境的污染问题,一些具有前瞻意识和环境保护观念的企业开始设计封闭作业的储煤场。随着地区经济的升级发展和国家环境保护的要求,这一设计理念必然会成为未来储煤场设计的方向之一。
 
   某煤炭装车基地穹顶仓储煤场即是这一设计理念的具体应用。储煤场设计有(D126×40米穹顶仓三个,储量8—10万吨,汽车进入储煤仓后在封闭情况下卸煤,可20辆车同时作业;仓与仓之间有地下输煤暗道相连,每个穹顶仓的地面上设置三个2.4米的圆盘式振动给煤机.将煤送入仓底下6米深暗道中的1#皮带输送机(宽2米、带速4.5米/秒、长度440米)上,在临近南绕城公路的1号仓北侧出地面,经转载后,由封闭架空输煤廊内的2#皮带输送机(宽2米、带速4.5米/秒、长度277米)跨越南绕城公路运入装车塔装车。装车部分采全封闭、精确快速定量装车塔,列车在慢速机车牵引下,匀速通过装车塔。装车塔计量仓内的煤炭通过装车溜槽均匀装入车厢,基地日装煤能力为30000吨/天。根据上述方案的设计,如果对粉尘不进行有效地控制,封闭式储煤场虽然解决了煤场对外部环境的污染问题,但是其封闭空间内部由于体积有限,作业频繁,导致粉尘污染严重,浓度增加,不但危害现场作业工人的身体健康,而且带来安全隐患。我们对储煤场卸煤的产尘机理及运移规律,作了深入的科学研究,并对储煤仓内粉尘的析出机理与逸散规律和煤尘自燃爆炸,作了深度分析
   1、北方地区的气候条件与储运煤的供应煤种的煤质(小煤窑)是直接导致粉尘产生的客观自然因素之一。由于北方地区干旱少雨,煤炭在生产、运输和装卸过程中,外在水分蒸发较多。煤炭入场时实际含水量约在9.6%,外在水分仅为3.8%左右。所以煤质变脆、易碎,原煤失水后,可增加粉尘产生的几率。主要体现在以下两个方面
  (1)原煤失水后,在自然干燥状态下,细颗粒粉尘在生产、运输和装卸过程中,不能黏附在粗颗粒上而从粗颗粒上脱落、分离出来形成粉尘。原煤中过碎煤粉组分含量过大,而过碎煤粉组分(粒级<74m)是粉尘的主要来源;
  (2)对于煤质较差(小煤窑)的煤种,由于原煤失水后,煤质变脆、易碎、机械性能下降,在采掘、运输、装储和装卸过程中,多次跌落破碎,小于13mm粒级含量由约40%增至60%,其中:小于74μm级粉尘量约为3.5~5%,粉尘含量增大,起尘的量也随之加大。
 
   2、穹顶仓内产生大量粉尘的主要原因:
  (1)运输机械和车辆频繁出入带动煤场表面小颗粒煤尘,造成扬尘;
  (2)转运和卸车时产生的落差使得物料互相挤压,碰撞,以及气流使得煤块破碎、且随着上升气流在空间漂浮;
  (3)密闭空间穹顶、墙壁以及其他建筑结构及设备吸附细小颗粒粉尘,在受N#I-部扰动后重新激活,造成扬尘。针对上述产尘的原因,我们先后与多家环保除尘设备企业、有关设计院进行了深入接触和研究分析.上述企业先后提出了干式、湿式通风除尘及喷雾降尘多套方案,针对以上原因和投资收益情况,我们在深入比选的基础上,确定以喷雾降尘技术为基础,结合现场特点设计封闭式储煤场自动喷雾降尘系统。有针对性地进行技术与设备创新。这样既可改善运行工人的现场劳动环境,减少职工矽肺病率,又可摆脱一次环境污染,节省人力,节约资金,实现经济、社会效益双丰收。
 
一、喷雾降尘系统的技术特点
 
   1、在仓内距地面15—20米高度沿进车通道平行布置9条喷雾管道,管道上均匀布置喷雾喷枪,可以保证其喷出的水雾可能的覆盖整个煤场,其特殊设计的收紧式弧线喷嘴在设计工作压力下,水流经过喷嘴时,其截面积瞬时缩小,使得水流速度加大,形成薄膜式水雾。喷出的水雾形成大张角锥形,对扬尘范围内的粉尘形成收集和喷雾捕捉两种作用,相邻的喷枪所喷出的锥形水幕在一定水平距离以后相互交叉,可以确保粉尘在受到喷淋雨雾的包络和压制作用后沉降到地面,而达到降尘之效果;除此之外,由于湿度的增加和表面水分的加大,增加了煤尘相互之间的黏附力度,降低了表面扬尘,防止二次扬尘的出现;
 
  2、每条管道都安装电动蝶阀可以任意调整其中一条管线喷枪的开闭和流量,使系统达到限度的工作效率。
 
  3、每条管道都由多部电动葫芦悬挂在穹顶仓内的相应挂点上,可自由升降调整高度,保证喷雾效果,同时方便了管道及喷枪的维修。
 
  4、按照水幕降尘所需的设计工序,整个系统在PLC控制下实现程度的自动化,减少了工作人员的劳动强度。喷枪的作业次序以及作业方式实现自动控制;自动控制系统可以实现与现场作业工艺相统一的定时、定区域自动喷雾作业。其工作方式包括自动控制、手动控制和应急操作。
 
  5、在选用水幕降尘状态时,喷雾水量≤5mm/h,不会对煤场造成地面积水和煤堆厚冻层而影响安全或供煤。
 
  6、由于喷出的水雾以极快的速度向空中喷射,加之其本身具有很高的供水压力。因此。喷出的水雾不会在下降的过程中产生雪花或冰柱。在煤场喷淋结束以后,供给水管全部实现抽空处理,保证管道内无冰源,确保下次喷淋的供水畅通,确保冬季正常使用。
 
  7、设计煤场堆积煤自燃消防供水与水幕降尘系统合为一体的全自动统一供水保障系统,能确保防火与降尘的共同使用目的。沿供水管道每隔50米设置一消防井,安装符合消防要求的消防设备,在泵房安装常闭的消防旁路通道,使得在煤场发生火灾的时候,可以自动打开消防旁路通道,切断喷雾系统管道,满足消防用水的需要。这样既节约了消防所必需的设备和管道开支,又可消除火灾隐患。
 
  8、整个管道系统均选用复合工程塑料管材及管件。并选用优质进口工程塑料和不锈钢管材基料,通过特殊工艺进行复合加工,其优越的工程性能有效保障流畅的供水。
 
  9、整个系统包括水源、泵房过滤器、供水设备、供水管道、稳压装置,区域控制阀、水雾专用喷头、控制系统、升降系统等。
 
二、水幕降尘设备的主要优点
 
  1、通过科学应用本系统,储煤场内部的粉尘达到20mg/m³.达到国家卫生标准。改善了工作环境,达到煤场无粉尘飘扬、降尘率100%。
 
  2、冬季可以实现水幕降尘,不会因结冰而堵塞管路,影响水幕降尘效果。
 
  3、在堆积煤上发生自燃时,可以调节管线集中水量进行灭火,消除火灾隐患。在发生大的火灾时,可以立即切断喷雾系统的运行,进入消防灭火状态,使整个管道系统得以优化运行。
 
三、储煤场水幕降尘设备的技术质量
 
  1、喷雾系统的所有管道和管件均选用新型的复合工程塑料。本产品具有耐腐蚀性强、不结垢、长期露置空气中不会发生氧化而引起管道老化,从而保证很好的柔韧性和弹性。寿命可达50年;耐寒、耐高温能力强,可以在零下40℃,零上120℃的条件下仍保持良好的工作状态。管道膨胀及收缩系数极小,不会造成管道的破裂、爆管、漏水等现象;重量轻、抗压、抗冲击强度高,产品比重仅为金属管材的1/8,抗冲击强度达到50MPa/cm².采用同质热熔连接方法,安装方便可靠,强度可达到一体产品的效果;管道内外壁流水顺畅,阻力小、噪音低、而且保温节能性能好,导热系数仅为金属管材的二百分之一;本产品属绿色环保产品,可达到废物回收利用,在施工、使用过程中无任何污染。
 
  2、所有的电磁阀均选用铜质阀体,电磁阀使用性能可靠,反应灵敏,功率低,耐腐蚀,工作用水无需特殊处理。
 
  3、管道升压泵和真空抽水泵均选用铸钢卧式泵、安装方便、占地小、运行平稳、噪音极低、滴水不漏,对水质没有特殊要求。
 
  4、回转喷枪选用合金铝压铸制造。具有耐腐蚀、高压无泄漏,重量轻、经久耐用、使用寿命3年以上。
 
  5、整个系统使用日本三菱公司的超小型PIC程控器控制,电器元器件均选用国内知名公司产品,所有工作条件都采用手动和自动两种控制方式,安全可靠、自动化程度高,电气控制柜使用防水、防尘的双防特种控制箱,可以保证在恶劣工作环境下正常工作。
 
四、喷雾降尘系统技术的几点说明
 
  1、冬天喷雾作业所产生的水雾是否会凝结成雪花。由于本系统设计的应用背景即是满足北方地区的寒冷作业环境,喷出的水雾具有很高的初速度(初步设计喷嘴出水压力在10—20kg/cm)、在空间停留时间小于0.6秒,且喷雾用水一般具有5℃以上的初始温度,因此,在落地以前不具备凝结成雪花的物理条件,不会产生雪花凝结现象。当作业结束后,即对全部过水管道、阀门以及喷嘴进行吸空防冻处理,保证冬季作业,在非寒冷季节,控制系统自动取消这一作业程序,以达到节能的效果。
 
  2、喷雾降尘系统对能见度的影响,喷出的水雾是否会影响现场操作工人的正常作业,如何实现分区域自动喷雾降尘作业。由于本降尘系统为定时、定区域作业,只有在全部作业完成后,全部工人退出储煤场或者交班时间才对整个空间同时作业。正常工作时间内.其作业的空间只针对粉尘产生的区域和空间。因此,不会对现场作业的工人造成影响。降尘系统所喷出的水雾在落地凝结后,吸附在煤尘表面,由于其流量设计按照地面落水5mm/h的标准,相当于微小雨滴在同样时间的作用,不会淋湿工人的衣服。喷出的水雾以喷嘴为中心,形成一个高速水雾锥,在同一作业区域内,互相交互,覆盖整个产尘区域。细水雾滴平均直径小于1000,um,按照计算结果,每次喷雾时间3分钟5分钟,即可压制35米高度内的全部粉尘,逐步按次序的喷雾作业方式不会影响现场能见度。其分区域自动喷雾降尘作业根据现场作业以及工艺特点进行确定,以工作效率高以及现场储存量作为优化目标,制定调度指挥汽车进入不同区域的规划和转运工艺次序,即可确定不同时间段中作业和产尘的区域,从而利用自动控制系统和区域控制阀门进行分区域自动喷雾降尘作业。
 
  3、管道及水枪重量及其对穹顶仓结构的影响按照初步设计的结果,每条管线设计22个喷枪,每个喷枪及其附属设施设计重量小于3kg,且近似均匀的布置在同一高度,多处挂点共同承担重量。管道材料为轻质PE管道,在满载时,管道自重及水重量为400kg:对设计结构的影响可以忽略不计。
 
  4、喷嘴是否会截堵本设计使用的喷嘴材质全部是黄铜,一方面,其与煤粉的亲和力较小,另外,每次降尘作业的高压水流对其有清洗作用,不会发生截堵.对于一段时间不用的喷嘴,可以定期检修,保证其畅通。

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