选煤厂高压喷雾除尘系统研究

2021-06-05李欣

机械管理开发 2021年4期

李欣

（汾西矿业集团洗煤厂，山西介休 032000）

引言

选煤厂在原煤洗选时受到生产工艺影响会产生大量的粉尘，不仅恶化了选煤厂生产环境，而且给选煤厂作业人员带来了一定的健康威胁[1-3]。根据现场测试发现，带式输送机转载点、机尾处以及机尾落料管等位置是粉尘的主要产生点，附近粉尘质量浓度最高可达到100 mg/m3以上，远超国家相关标准要求[4-5]。现阶段选煤厂除尘方式主要有干式除尘、湿式除尘两种方式，其中湿式除尘具有投入小、除尘效率高、适应性强等优点，在粉尘治理中表现出显著优势。但是普通的湿式除尘对大颗粒粉尘降尘效果显著，但是对粒径在0.7μm以下的呼吸性粉尘治理效果不佳，分析原因主要是降尘用水水滴过大[6-7]。为此，文中提出将高压雾降尘系统应用到选煤厂粉尘防治中，从而达到提升选煤厂粉尘防治效果的目的。

1 高压喷雾系统结构

选煤厂采用的高压细喷雾系统结构见图1，喷雾系统首先对喷雾用水进行过滤、软化，通过增压泵加压后从喷嘴喷出。

图1 高压喷雾系统结构

1）喷雾水过滤及软化。喷雾系统喷出的水雾粒径在微米级，采用喷嘴精煤，若喷雾用水中含有较多的杂质不仅容易产生水渍而且容易堵塞喷嘴，从而影响喷雾效果。为此，在喷雾系统中选用5芯前置高精度过滤器对喷雾用水进行过滤。由于水中的钙、镁离子等容易引起喷雾系统零部件锈蚀，为此采用软水机清除喷雾用水中的活性金属离子。

2）蓄水箱。在喷雾系统中外接长、宽、高均为1.5 m的储水箱，用以存储处理好的软化水，从而为喷雾系统提供足够的水量。

3）电控箱。电控箱可依据蓄水箱内水位控制高精度过滤器、软水机运行，确保蓄水箱内软化水始终在合理范围内。由于选煤厂粉尘具有爆炸危险性，为此，选用的电控箱应进行隔爆处理。

4）增加泵。增压泵主要作用是为喷雾降尘系统提供高压水，根据现场喷雾用水压力、流量需要，并结合其他选煤厂采用的增压泵型号，决定采用型号3WZ-180增加泵对喷雾用水进行增加，具体采用的增压泵技术参数见表1。

表1 增压泵技术参数

2 高压喷雾系统关键技术参数

高压喷雾系统中喷雾压力、喷嘴孔径、流量等参数直接影响喷雾后粉尘处理效果，应合理选择喷雾参数，从而达到高效喷雾降尘目的。

2.1 喷嘴

具体喷嘴布置见图2，将喷嘴均匀地布置在弓形导料槽上，导料槽长、截面宽以及高度分别为10 m、1.0 m、1.6 m，喷雾布置间距为2.0 m。高压水经过雾化后有效喷雾覆盖半径达到1.3 m以上，从而布置的喷嘴间距可实现全覆盖降尘。

图2 喷嘴布置示意图

2.2 喷雾压力

喷雾压力是喷雾降尘效果的关键之一，若喷雾水压过低则无法有效捕捉呼吸性粉尘，甚至出现降尘水射流显现；喷雾压力过高虽然可达降尘需要，但是对喷雾系统中各承压结构要求较高。因此，合理地选择喷雾压力不仅可达到降尘需要，而且可减少不必要的资源浪费。喷雾系统水压通过调整增压泵输出水压实现，为此文中对不同喷雾压力下喷嘴雾化效果进行分析，具体0.5～4.0 MPa下喷雾用水形成的小于10μm的雾滴占比结果见图3。

图3 不同压力下小于10μm雾滴占比变化曲线

从图3看出，当喷雾水压在2 MPa以内时，小粒径水雾占比对水压变化较为敏感，随着水压增加小粒径水雾占比增加明显；但当喷雾水压超过2 MPa后，粒径小于10μm的小粒径水雾占比增加不明显。同时随着水压增加，增压泵在运行时产生的噪音量也显著加大，设备磨耗以及功率等也呈增加趋势。为此，文中将供水压力选择为2 MPa。

2.3 喷嘴口径

喷嘴口径是影响雾化效果的因素之一，口径越小，形成的雾滴粒径越小、雾化效果越高，但是当雾滴过小时则容易被风流影响。因此，应根据现场实际需要选择合理的喷嘴口径。现场测试时将供水压力设定为2 MPa、喷嘴流量设定为0.65 L/min，0.1～0.5 mm不同口径喷嘴形成的小于10μm的雾滴占变化曲线见图4。