选煤厂粉尘在线监测与治理技术

2015-01-12李永梅

同煤科技 2015年3期

李永梅

0 引言

粉尘是煤矿生产的五大灾害之一，因此不仅要了解粉尘的污染状况，还需采取相应的降尘措施。适时监测作业场所的粉尘，不仅能将粉尘浓度控制在安全范围之内，还能提高工人的作业效率，同时对煤矿其他产尘场所的防尘工作具有很好的借鉴意义，各个矿山都对作业场所的粉尘进行了防治和监测。粉尘监测也是管理人员掌握现场粉尘状况的重要手段，是尘害防治和科学管理的重要环节。

1 粉尘污染状况

大同煤矿集团公司塔山选煤厂多数作业场所全尘浓度和呼吸性粉尘浓度都严重超标，尤其2111、2112 两条皮带机尾处污染情况最严重，粉尘浓度130 mg/m3～180 mg/m3，呼吸性粉尘浓度38.5 mg/m3～46.6 mg/m3。

2 粉尘治理方式

粉尘治理方法可分为干式除尘、湿式除尘以及综合除尘。经过各种方法的比较和试验，选用适合塔山选煤厂的气水两路喷雾技术，在2111 与2112 皮带机尾安装喷雾除尘装置。

气水两路喷雾系统主要包括矿用螺杆式空压机、储气罐、C 级主管道过滤器、T 级精密过滤器、水泵及空气雾化喷嘴（见图1）。

图1 气水两路喷雾降尘系统原理

3 粉尘在线监测与喷雾系统及参数的选择

先在2111 和2112 两条皮带机尾安装粉尘监测与喷雾除尘系统，选用GCG1000 (A)型传感器，置于现场两条皮带机尾部上方，对粉尘情况进行检测，GKT5 矿用设备开停传感器对皮带电机进行监测，当粉尘浓度超限进行喷雾。由于作业空间粉尘浓度较高，将空压机与储气罐安装在室外，信号采集模块放在空压机房中，对现场检测数据进行采集与变换；信号传输模块置于机房内的防爆箱中，将现场采集信息进行远程传输；上位机位于监控室，安装监控系统软件，实现远程监控功能。从原煤准备车间的电源箱中引出380 V 电源，经过KJ209-D 型防爆变压器、防爆电源，为系统各设备进行供电。

3.1 监测系统

粉尘监控系统监控部分的主要功能是检测现场粉尘浓度，将粉尘浓度信息远程传输到监控室，可在监控室主机上进行现场监测数据的显示、报警、存储、查询等，并能够对现场喷雾设备进行自动或手动启停，实现有效喷雾降尘。

正常工作时，粉尘浓度传感器测得现场的粉尘浓度并上传给控制箱，控制箱判断是否达到或超过设定值，如果比预先设定的值小，不执行任何动作；如果满足条件，将给继电器一个高电平信号，使常开型的继电器闭合，从而打开电磁阀，使水路与气路畅通，开始喷雾。随着喷雾的进行，粉尘浓度不断降低，当降低至预先设定值时，输出低电平信号，使继电器恢复常开状态，从而关闭电磁阀，切断水路与气路，停止喷雾(见图2）。[1]

图2 粉尘监测系统原理

3.2 喷雾系统

气水两路喷雾除尘系统喷嘴喷雾空间见图1。喷嘴分散安装在导料槽上方，喷雾空间取决于导料槽的横截面和长度。为了避免喷雾量过大导致皮带跑偏，每套喷雾系统设置3 个喷嘴，2 个喷嘴喷射观察口，1 个喷嘴喷射导料槽。喷嘴选择0.5 m～1 m 的半球形区域作为雾粒比例测定空间。在现场喷雾除尘效果测定时，测尘点选择在导料槽两端挡尘帘附近。[2]

3.3 喷雾系统参数的选择

3.3.1 气压的选择

气压对喷雾效果影响较大。实验测试，当气压在0.1 MPa～0.3 MPa 范围内喷雾效果近似直线迅速提高，超过0.4 MPa 时喷雾效果提高微弱。水压过高，对管路系统的要求越高，且产生较大噪声。因此，水压保持在0.4 MPa 左右效果最好。

3.3.2 喷嘴孔径的选择

不同孔径喷嘴的喷雾效果不同。正常来说，孔径越小产生的雾粒越小，喷雾效果越好。但雾粒过于微小，雾粒附着在粉尘上，不足于让粉尘降落，同时水分也会被风流带走和蒸发，不利捕尘。最佳雾粒直径0.5 mm～2.5 mm。本项目选择喷嘴实现最佳捕尘雾粒粒径2 mm。孔径为2 mm 的喷嘴即能使除尘效率高达99%，且对气水两路喷雾系统等设备要求不高，可行性好。

3.3.2 水流量的选择

水流量对喷雾效果的影响也是比较大的。根据方案比较和实验测试，选择最佳水流量在0.2 L/min～0.65 L/min 范围内，当水流量超过0.65 L/min 后喷雾效果提高微弱，因此保持水流量在0.65 L/min 左右喷雾效果较好。

系统运行开始前，现场粉尘浓度较高，超过100 mg/m3。系统运行后，首先喷水，然后配合喷雾，喷雾量非常充足，能够有效对主要出尘的机尾位置进行降尘。经过2 min 左右，粉尘浓度降低到19.37 mg/m3，现场环境良好，没有明显的粉尘污染现象；经过5 min 左右，粉尘浓度已经降低到4 mg/m3的国家标准以下，系统停止喷雾(见表1、表2）。