选煤厂粉尘综合治理措施
我国是一个煤炭生产大国，煤炭资源丰富且成为国民经济发展的重要支柱产业，但近些年，能源结构的变化，要求煤炭生产企业由粗放型生产向安全、高效生产方向转变。2018年，煤炭市场虽有所好转，但产能过剩的情况依旧存在，尤其动力煤生产企业的经营依然面临较大压力。如何提高煤炭企业安全、环保管理水平，降低生产、经营风险，已成为煤炭企业面临的一个重要课题。选煤厂原煤破碎、筛分及洗选过程中的主要污染物是煤炭粉尘颗粒物，同时也是导致煤炭洗选加工作业现场以及造成周边环境污染的重要因素。粉尘治理一直是选煤厂安全生产、文明生产中的重点和难点。因此，煤尘治理需结合选煤厂生产工艺、入洗煤的性质等实际情况，采取有效的防尘、降尘措施。
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粉尘的危害
我国近些年工业在迅速发展的过程中，一定程度上忽略了对环境的保护，造成了环境的恶化，粉尘颗粒物也是造成环境问题的主要污染物之一。煤矿五大自然灾害其中之一就包含粉尘颗粒物，粉尘污染是煤炭行业环境防治工作的重点。煤尘给煤炭生产企业员工和企业的安全生产造成极大危害：首先，煤尘污染的作业环境严重危害煤炭生产企业员工的身体健康，可造成肺病。煤矿粉尘颗粒物特有的性质决定了其具有非常大的危害性，容易诱发职业病尘肺病；其次，粉尘颗粒物进入机械运转部件内部，加速机械设备磨损，使精密仪器损坏，甚至因煤尘浓度积聚导致爆炸事故的发生。因此，控制煤炭采掘及洗选企业粉尘的产生，对于确保从业人员身体健康、预防事故的发生尤为重要。
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煤尘产生原因
（1）原煤经露天开采后水分散失较大，大块煤表面粘附的微细颗粒物在生产运输过程中脱落，导致微细颗粒物分离出来形成粉尘。
（2）普通喷淋洒水装置的水流与煤流运动不同步，喷水量不能及时进行调整，导致降尘效果不够明显。
（3）现使用的布袋式机械除尘器系统除尘能力有限，设计不够合理，引风能力不足，漏风严重，且不能形成合理的流场，导致含尘气体不能按预定密闭通道流动，造成粉尘在整个筛分破碎车间的扩散与沉降。
（4）包括转载点在内的主要煤尘起源点没有安装相应的降尘或除尘设施。
（5）大部分出入料溜槽落差过大，溜槽内未设置缓冲区，导致撒煤或皮带跑偏时，加大了煤尘飞扬程度。
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粉尘产生区域
大量煤尘是在原煤分级筛振动、破碎、胶带输送机转载过程中产生。实际生产中较难对地面、设备、厂房结构表面积聚的煤尘进行及时、彻底的清理，由设备振动等原因引起的二次扬尘非常严重，从选煤的具体加工工序说，以运输、破碎、粉碎、筛分等环节产生粉尘最多。其原因有：来煤外水量低（当煤的含水量低于8%时，煤尘飞扬严重）；个别原煤分级筛、破碎机所安装的除尘设备处理能力较小，不能有效的控制粉尘；胶带输送机转载点地面、胶带输送机栈桥钢结构件和一些电缆桥架等卫生死角煤尘堆积，并产生二次粉尘飞扬；胶带输送机运行不正常（跑偏、密闭不严）也会造成胶带洒煤起尘。通过分析可以得出结论，各胶带输送机转载点落煤会产生的大量的扬尘，其次是煤炭洗选加工设备本体密封性能差，导致粉尘外溢及输送机转载点、栈桥地面和一些卫生死角的煤产生二次粉尘飞扬。经过对选煤厂主要煤尘起源点及其分散情况进行实际查看，起尘点主要分布在毛煤缓冲仓、筛分破碎车间、胶带输送机转载站、产品煤仓及装车站等地点。
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煤尘防治原则及方式
4.1
煤尘防治原则
（1）抑制煤尘产生，提高破碎站原煤水分，减少原煤中能被尘化的微细粒含量。
（2）煤尘扩散降低，用微米级喷雾洒水装置，可使形成的煤尘或浮游煤尘从空气中沉降，沉降率可达9%以上。洒水装置可采用水和水汽混合等方法，如干雾抑尘装置。
（3）除尘设备使用机械式除尘器除尘，是目前应用比较广泛的一种方法，即局部通风除尘方法。机械式除尘器是利用各类集气罩捕收尘源处含尘气流，送至除尘器净化后排空。
（4）防尘作业时，工作人员要配带防尘罩，提高自身防护意识。
（5）不定点喷雾，在胶带输送机溜槽上方安装压力软管嘴，随机行走喷雾降尘，在末煤煤仓上方安装压力软管喷雾降尘，随移动皮带移动喷雾。
4.2
控制煤尘产生的方式
（1）当原煤含水量小于8%时，为控制水量加湿外来煤，可在胶带输送机转载点处设置干雾抑尘喷水装置，可较大降低筛分厂房、输送机转载点的煤尘污染。
（2）当带式输送机转载煤炭产生煤尘时，采用机械式布袋除尘器负压排风控制尘源，除尘器与胶带输送机联锁控制，除尘器延迟15min退出运行。
（3）当转载通风不良时，采用离心风机加强排尘风速、风量。
（4）对各转载点无除尘器的尘源处用喷雾洒水定点喷雾，在所有原煤和末煤胶带输送机的头、尾部安装适量的喷水嘴，使其形成水幕，从不同角度喷雾降尘。
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传统除尘降尘措施
5.1
除尘方式
黑岱沟选煤厂投产后，当初的粉尘治理主要是针对筛分破碎车间。采用旁插扁布袋除尘器和防爆离心通风机相结合的方式。该除尘装置布置不合理，管网结堵严重，设计风量不能有效吸尘，庞大的管网系统和安装在地面的除尘器占据了巨大空间，且给设备检修、物料运输等都带来了不便。
根据粉尘分布特征，选择微负压除尘方式。对胶带输送机，采用双密封弓形导料槽结合复膜扁袋除尘器进行治理。安装在胶带输送机上，且由导料槽、挡尘帘所形成的密闭空间，可在皮带运转时对粉尘完全控制。通过合理布置导料槽长度，使绝大部分大粒径粉尘自然沉降落回皮带。安装在导料槽出口的除尘器，对整个密闭空间进行微负压抽风处理。对于筛分机机体与筛子防尘罩的缝隙，采用专门设计的伸缩橡胶密封带进行密封，结合除尘器进行治理，确保整个防尘罩内的微负压状态。除尘器出口风满足排放标准，就地排放在室内，不影响室内温度。收集起来的粉尘通过间断机械振打的方式落回设备上。
5.2
微负压除尘治理方案
（1）转载点粉尘治理：在落料点和机头转载点两处，采取局部密闭控制、消除正压与负压诱导的治理措施，并且局部密闭控制装置采用弓形导料槽。负压诱导装置采用除尘器。为进一步提高粉尘治理效果，在导料槽尾部出口处加装自控式干雾抑尘喷水装置。
（2）煤仓上粉尘治理：包括落料转载点粉尘治理和仓顶落煤处并在原煤仓上行走皮带中段安设弓形导料槽和加装除尘器。仓顶落煤处粉尘治理方案则采用封堵—卸压降尘，皮带头部安设弓形导料槽和除尘器，同时对落煤口安装仓间密封箱和除尘器，实现仓内泄压，并对每座煤仓的4个卸煤口中的2个进行封堵，而另外2个作为卸料口。
（3）煤仓下粉尘治理：对煤仓下给料机与溜槽的结合部，采用特种橡胶密封带进行密封，并在皮带机上安设弓形导料槽和装除尘器。
（4）筛分破碎车间煤尘防治：为防止原煤分级筛煤尘溢出、扩散，采用绝对封闭结合负压控制方案，上部加装除尘器进行负压除尘处理；破碎机采用特制的密封橡胶系统修复、替换破碎机的密封失效部位。
5.3
破碎站和储煤场防风抑尘墙抑尘
风导致地面上的固体颗粒物运动的首要决定因素是风速，防风抑尘墙是根据空气动力学原理，结合现场环境的风洞试验结果加工成一定几何形状的防风板，并将防风板组成“防风抑尘墙”，使通过它的强风（空气）在墙体内侧形成上下干扰的气流，以达到外侧强风、内侧弱风；外侧小风、内侧无风的效果。最大限度降低来流风的动能，避免来流风的明显涡流，从而达到减少起尘的目的。合理设置的防风抑尘墙，其综合防尘效果能达到85%以上。
黑岱沟选煤厂储煤场堆容量100万t，场地南边和东南面是高24m的土崖，形成自然屏障，储煤场主体形状接近矩形。储煤场内布置2台堆取料机进行煤炭堆取作业。由于设备运行与自然风的共同作用，煤料中较小颗粒的煤被带入大气中形成煤尘。
储煤场粉尘治理，采取主体设置防风抑尘墙与局部利用自然地形屏障相结合的方式。根据场地实际情况，充分利用土崖作为自然屏障，仅在北边和东西两边的局部设计抑尘墙，与土崖构成一个完整的防风抑尘体系。防风抑尘网高度为17m，墙体材料选用开孔率为40%的高密度聚乙烯螺旋编织网。
破碎站为坑式建筑，破碎机和配套胶带输送机都设置在坑内。破碎站的粉尘主要由重型自卸卡车卸煤、破碎机工作转动等所引起。破碎站粉尘治理采取防风抑尘墙和洒水相结合的方法。防风抑尘墙为全包围结构，墙高17m，施工技术措施与储煤场相同。
挡风抑尘墙可有效抑制粉尘散发，抑尘效率达到75%～90%。使用寿命长，建成后不需任何维护，适合露天矿场，可以较好解决粉尘污染的扩散问题。但仅能消除和减弱外界风的影响，将粉尘抑制在抑尘墙包围的区域之内，但无法根除设备工作时产生的粉尘。风大时，扬尘还可以越过抑尘网向周围扩散。
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新型降尘及抑尘设施
6.1
室外破碎站化学抑尘剂抑尘
2009年，准能集团公司将选煤厂生产厂房内粉尘治理经验推广到原煤输送系统的胶带输送机转载点，并在各个转载点安装扁袋式除尘器和弓形导料槽结合的微负压除尘装置，有一定效果，但不能完全控制粉尘。特别是对粉尘产生源头的原煤破碎站不能处理。为此，2012年，通过与北京某科技公司对破碎站及原煤输送系统研究采用化学抑尘剂进行粉尘治理新方式。
抑尘剂是一种表面活性剂，水中添加抑尘剂后，水雾表面张力降低，吸附、团聚粉尘微粒的能力提高，从而把尘粒充分湿润，使煤粉与水雾迅速结合，将物料颗粒彼此充分粘合在一起并凝结下落，起到瞬间降尘的效果，而且还可以减少用水量。这种方法，比普通喷物体降尘降低用水量50%。抑尘剂可生物降解，不损害生态环境。
2012年，准能公司对选煤厂破碎输煤系统进行整体设计，在每套破碎站受料斗的左、右及前三面，各设计安装一排喷头。当卡车卸煤时，3排喷头同时工作，喷射出按比例稀释的抑尘剂，产生一个很大的抑尘水帘来控制卸车时产生的煤尘。另外，在每套破碎站的第一个胶带输送机转载点，设计安装一排喷头，持续不断的对胶带输送机上的煤炭喷射稀释的化学抑尘剂。抑尘剂和水的混合比率目标值为1：600，原煤新增水分控制在0.5%以内。
实施该技术，可以安全有效地减少卸车、破碎系统85%以上的煤尘外逸，降低煤炭转运系统90%以上粉尘。最终将破碎及转运系统附近的粉尘浓度降低至20mg/m³以下，卸车点的粉尘浓度降低至30mg/m³以下。抑尘效果最远可在经过4个转载点、2km输送距离内保持，无需在其他转载点设除尘装置，具有较好的长效性。但成本费用较高，喷洒成本0.5～0.7元/t煤。抑尘效果受风影响较大，风力达到3～4级时，由于风吹致使喷头形成的水帘飘摇，影响抑尘效果。
6.2
原煤系统无动力除尘溜槽
准能选煤厂及哈尔乌素选煤厂原煤系统部分溜槽目前使用了“无动力除尘溜槽”，其结构形式如下。
（1）集料斗及集料斗调节机构。集料斗及集料斗调节机构主要由U型弧形集料斗、支撑座、调节机构等组成，各部件母材选用钣金材料及工艺。集料斗内衬铺设16mm厚的BTW耐磨板；耐磨板焊接方式采用四周满焊加中间塞焊（满焊）的方式固定，每块耐磨板的塞焊孔数量为4个，布置在耐磨板四个角上，塞焊孔为矩形，矩形塞焊孔的长X宽为30×50mm。塞焊孔设置在耐磨板上，耐磨板与耐磨板中间的焊缝填满，每块耐磨板的尺寸为550×550mm，主要受料点设“田”字型方格筋板，用于积存煤料，以降低物料对耐磨板的磨损，采用上位截料，自带式输送机机头滚筒处开始最大落差≤0.5m。集料斗为圆弧形变径结构，其曲线经过仿真模拟，保证物料通过落料管的速度均匀、柔和、冲击小。
（2）给料匙及给料匙支架。给料匙及给料匙支架主要由“匙”型的溜槽和溜槽支架组成，其中各部件母材选用钣金材料及工艺，集料斗内衬铺设16mm厚的BTW耐磨板。给料匙设计成角度可以调整，用于保证在各种复杂的工况下，更好的实现给料匙的功能，保证料流从落料管转移至受料输送带时，料流沿输送带运行方向的分速度与输送带的运行速度尽量接近（两者速度差低于10%），以减小物料流摩擦冲击对输送带造成的损害，并且降低了由于过度冲击产生的破碎和粉尘。同时，给料匙控制输送带垂直方向料流分速度，将此速度控制在较小范围内，以减少物料流对胶带输送机造成的垂直冲击，延长输送带使用寿命，并且降低了由于过度冲击产生的破碎和粉尘。
（3）头罩。头罩主要由Q345钢板钣金焊接而成的结构件，其中头罩侧面预留清扫器安装孔，并安装配有清扫器，同时安装有挡尘帘和密封橡胶板，保证溜槽密封。是收容物料，安装集料斗及集料斗调节装置，安装清扫器和挡尘帘，收集皮带清扫器物料和阻止诱导风进入溜槽，头罩外壳采用8mm厚的Q345板。
（4）沉降式导料槽。沉降式导料槽主要由导料槽主体、挡尘帘、挡尘帘盒、防溢裙板、快速夹持器及角铝及导料槽两侧耐磨衬板组成。通过扩容和设置挡尘帘逐渐降低气流速率，来稳定含尘空气和优化含尘空气，从而使悬浮颗粒物脱离空气逐渐沉积下来，使粉尘得到降压、减速、沉降，返回至物料层上而不会逃逸，使洁净的气流在导料槽出口流出。
（5）防溢裙边。防溢裙边由纯天然橡胶（NＲ）添加半凝固润滑剂的方式制成。用于输送带与导料槽之间、缓冲床与导料槽之间的密封。防溢裙板采用“裙边双层密封+直板”的一体化结构，导料槽侧帮紧贴直板，底部与胶带接触，防止溢出物料；裙边外翻起，可在一定角度内旋转，靠橡胶板弹力，自动跟踪皮带，始终与皮带保持紧密接触，密封性能优异。
（6）挡风帘。采用优质橡胶材料制作圆柱型的挡风帘，挡风帘从导料槽的外部安装，为可抽出式结构，安装方便。具有阻挡、过滤粉尘的作用。由于惯性原理，当含尘的气流通过挡风帘时，粉尘被吸附在胶条上后抖落在皮带上，从而降低了风流煤尘浓度，净化了风流，达到除尘的作用。挡风帘采用微波硫化工艺一次成型，表面光洁具有良好的弹性，耐磨损，柔软韧性好，冬季使用不变硬、不开裂，使用寿命长；挡风帘主要参数为每道两层，每层为直径6mm的圆柱橡胶条组成。
6.3
干雾抑尘系统
微米级干雾抑尘是基于科学界的研究理论“尘埃颗粒与水雾颗粒大小相近时产生过滤、吸附、凝结的机率最大”。干雾抑尘原理就是用微米级干雾抑尘机产生雾状水，将空气中颗粒进行吸附和包裹后受重力影响落下。微米级干雾抑尘装置由空压机、微米级干雾抑尘机、储气罐、汽水分离器、喷雾箱总成和PLC控制系统等组成。微米级干雾抑尘装置能够产生直径在1～10μm的水雾颗粒，将悬浮在空气中的粉尘吸附包裹。尤其对于直径＜5μm的可吸入颗粒物粉尘有很好的效果，当干雾与粉尘颗粒相互碰撞时，使粉尘颗粒相互粘结凝聚成团，受重力作用下沉降，从而达到抑尘效果。
微米级干雾抑尘装置是将气、水过滤后，以设定的气压、水压、气流量、水流量，经管道输送到喷雾器总成中去，实现喷雾抑尘。空气压缩机的作用是为微米级干雾抑尘系统提供标准气源。喷雾器总成接收由干雾抑尘机输送来的气、水并将其转化成干雾喷向抑尘点。
干雾抑尘主要特点是水雾颗粒为干雾级，抑尘点形成浓密的雾池，抑尘效率高，针对＜2.5μm的可吸入及可入肺粉尘治理效果可达96%。耗水量小，物料水分增加＜0.1%，物料无热值损失。
准能选煤厂8.0Mt/a系统筛分车间干雾抑尘为：在入选胶带机机头、原煤一次筛、原煤二次筛、带式给煤机、破碎机、刮板机、入洗胶带尾部分别加装喷雾箱，对原煤分级筛、破碎机、给料机、给煤机产生的煤尘进行抑制。干雾抑尘系统与洗选系统连锁控制，并与上下游设备进行连锁启动。当入选胶带带料启机时，抑尘系统主机开启，喷雾组件启动，开始抑尘作业。干雾抑尘系统抑尘率可达90%，可吸入性颗粒物浓度达到国家卫生标准，降低了自然排放对环境的污染，减少了煤炭损失，也减轻了员工劳动强度。与喷雾洒水比较，耗水量相对减少，使煤炭热值损失。
干雾抑尘系统属于煤炭洗选加工企业采用的最为有效一种降尘技术。但要想取得最佳的降尘效果，需在设计中仔细考虑空压机选型、管路布置、喷头选型、喷水水压限定、安装位置以及水过滤等级等参数。如有些煤炭企业喷雾降尘系统运行不正常，主要是由于水质不能满足使用要求或对过滤器使用维护不当，另外，喷头堵塞不及时清理，也会造成整个系统瘫痪。
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结 论
煤炭洗选加工企业粉尘综合治理的效果是由原煤的性质，抑尘系统设计方案的合理性，抑尘装置选型及安装施工水平及系统运行维护、管理水平等多种因素决定的。要想达到预期的设计效果，就需要设计前必须深入调査研究，和相关专业密切配合，选择合理方案，认真测算。煤炭洗选加工企业的粉尘综合治理实践表明：煤炭洗选加工企业的粉尘治理必须根据不同的煤种、洗选工艺、筛分及洗选设备、运行工况、产尘环节、现场环境、气象状况等因素科学分析其产尘机理，选择有针对性的、适用的治理工艺技术、方案措施和设备设施，实施单点源头治理、多方式综合治理、全过程系统治理相结合的方案，才能取得理想的效果。
粉尘污染的治理也是我国环境治理的重要目标之一，煤炭粉尘污染在煤炭行业具有相当的普遍性。抑尘技术在黑岱沟露天煤矿选煤厂的成功实施，不仅可带来相当的经济和社会效益，且可作为治理煤炭行业粉尘的思路和方法，具有行业推广价值。
原文引自
作者简介
廉凯（1973—），男，内蒙古通辽人，2009年毕业于内蒙古科技大学机械工程及自动化专业，神华准格尔能源有限责任公司选煤厂洗选二车间主任，高级工程师。
引用格式
廉凯，郭磊．动力煤选煤厂粉尘综合治理措施［J］．煤炭加工与综合利用，2019（2）：28－32．
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