無動力除塵技術在原煤運輸中的應用

神華準能選煤廠 于龍

摘要：分析了粉塵產生機理、對人身的傷害，論述了通過對煤流的控制、誘導風量防塵、新型無動力除塵裝置工作原理，對比分析了無動力除塵技術和布袋除塵技術的優缺點。

關鍵詞：膠帶輸送機;粉塵污染;無動力除塵;轉運點

1前言

粉塵污染的作業環境嚴重危害工人的身體健康，可引起肺部病變，造成塵肺病。在我國實際的嚴重塵肺病患者有120萬之多，占到全世界塵肺病患者的一半以上，每年因此死亡的人數超過4000人，每年由此引起的直接損失超過80億元。而在所有因各種粉塵引起的塵肺病中，煤礦工人占到的比例最高。

另一方面，粉塵濃度過高潛伏著爆炸的危險，懸浮的煤塵也是造成煤礦爆炸的主要原因之一。高濃度粉塵還會加速機械設備磨損，縮短精密儀器的使用壽命。國家規定，人員在8小時工作時間能吸入的粉塵量不得超過2.5mg/m3，因此，控制煤礦粉塵的產生，對于確保從業人員生命健康、預防事故的發生尤為重要。

準能選煤廠原煤車間負責物料運輸的工作環境多為室外，使用膠帶運輸機進行運輸，在運輸的過程中，易產生粉塵，尤其是在膠帶運輸機的備轉運點，揚塵現場嚴重。為減少粉塵的產坐，2006年在膠帶運輸機的各轉運點上安裝布袋式除塵器，以此起到減少粉塵排放的目的，但布袋除塵器對運行的原煤濕度有較嚴格的要求，當原煤過于干燥時，不能將全部煤塵吸完，如果原煤濕度過大時，導致吸附量過小，影響除塵效果;將吸附的粉塵振打卸料時還會發生二次粉塵污染;在冬季布袋式除塵器因受潮的原因，經常會出現布袋凍僵而無法正常使用的情況，嚴重的影響了除塵效果;由于除塵器需要電動機帶動設備進行工作，當設備啟動時在廠房內增加很大的噪聲;設備安裝體積大、部件多，安裝需要有一定的空間，設備工藝復雜、輔助系統多，給設備的維修增加了工作量。

同時，現在原煤車間使用的膠帶運輸機落料溜槽因落差高無緩沖，對溜槽耐磨板和膠帶造成很大的沖擊，嚴重降低了溜槽耐磨板和膠帶的使用壽命，而且因煤溜沖擊大造成噪音和粉塵嚴重超標。為了解決這些問題，經過綜合比較，決定應用無動力除塵技術。

2膠帶輸送機轉運點粉塵產生原因分析

粉塵產生的基本原因可以用以下公式來表達：

a=空氣流速/粒度·粘著性

從這個公式可以看出，粉塵的產生除了和物料的特性有關(煤種)，最為主要的是和空氣的流速即誘導風有關。轉運過程中主要誘導風來源于三種，置換空氣(吸入空氣)，導入空氣，設備產生空氣。

置換空氣來自于開機后物料對落煤管中空氣的擠出，帶來的影響是設備剛開機時會產生大量粉塵，但運行時就沒有了。設備產生的空氣是指破碎機等設備產生的空氣，這和所選的設備有關，有一個固定的值。

這三種誘導風來源中最重要的是導入空氣。導入空氣是指，每個單獨物料顆粒或物料集團向下移動時周邊會帶動空氣向下移動，這些空氣稱為導入空氣。當物料撞擊到皮帶會擠壓出這些空氣，形成巨大的誘導風。顆粒和顆粒之間空隙越大，顆粒數量越多則帶動的導入空氣量就越大。下圖為一個典型的轉運過程中導入式空氣的形成過程。

其中Au為頂部溜槽有效篩孔面積，R物料流速，S物料自由落下的高度，D平均物料直徑，k轉換因數。

從公式可知，這部分誘導風和以下因素相關：落煤管的密封性——隔絕空氣的來源;物料流速有關——物料流速越大，則顆粒之間的叢向空隙就越大;落差有關——落差越高則流速越快;顆粒的直徑代表了顆粒的數量也和物料集中程度有關。

因此，如果能夠控制物料以盡可能緊密連貫的方式減緩流動的速度，增加落煤管密封性，減少落煤內的空氣量，則可以大大降低誘導風的產生。如果再能夠控制物料對皮帶的撞擊，則更加有助于減少誘導風的產生以及因為撞擊后揚起的粉塵。

3晃動力除塵技術應用特點

3.1工藝概況

無動力除塵技術通常采用一種叫作“集料斗和接料匙”的輸送設計。該設計包括一個位于系統頂部的“集料斗”卸料裝置，過渡段落煤管和一個將物料放在荷載膠帶上的“接料匙”接收轉運物料。

完整的控制物料流動轉運槽項目包括送集料斗、藩料管、接料匙、耐磨襯板、皮帶支承托架、皮帶糾偏系統、皮帶清潔系統、少量物料轉運槽、檢查門、防溢裙邊、尾部密封箱和沉積區。

無動力除塵技術是通過引導物料流經具有一定的摩擦表面來進行細微的調整，以控制物料流的方向和速度。過程逐漸改變可盡量減少粉塵的產生，這種方法使得能量在摩擦過程中的損失可以計算和量化。物料以緊密且連貫的物料流形式在輸送溜槽中連續運動，可最大程度地減少物料流所攜帶的引入空氣且產生的浮塵也會減少。

通過對溜槽(落煤管)形狀的專門設計，來控制物料以緊密且連貫的物料流形式在?留槽中連續相對勻速運動。此外，控制物料流以相同方向和相似的速度輕放在皮帶上，減少沖擊。物料以“液狀流”的形式移動，而不像在傳統的“臺球流”模式中那樣互相碰撞。

3.2各部件設計原理

3.2.1集料斗

目的是將離開卸載滾筒向下散開落下的物料集中起來向下移動;通過圖示可以看出，當物料經過膠帶運輸機卸載滾筒后，位于卸料裝置上方卸料口處的頭部集料斗首先接觸運輸的物料，在接觸的瞬間，由于膠帶運輸機帶的運轉帶速為4.5m/s，使得物料具有一定的沖擊動能，在轉運中，正是由于物料具有的沖擊動能，使得煤塊對卸料溜槽的耐磨板及下方膠帶運輸機的膠帶造成損傷和磨損，降低設備的使用壽命，同時，由于之前使用布袋式除塵器時未對物料進入導料槽的進口面積進行限制.使得大量空氣隨物料進入導料槽中，這部分空氣使得物料在轉運后到達下一膠帶運輸機的膠帶時所產生的粉塵量大大增加。

頭部集料斗如下圖所示：

新設計的頭部集料斗，采用低沖擊角度收集并限制物料流的運動，使物料主體的膨脹最小化，這樣可將物料離開卸料滾筒時所攜帶的對落煤管的沖擊動能轉化為向下動能，將物料從之前對卸料斗的撞擊轉變為對卸料斗的“沖刷”，從而減少物料對耐

磨板的沖擊力，降低耐磨板的損耗。同時，在垂直方向改變物料流動的方向，將物料由水平方向運動變為垂直方向運動，降低物料攜帶的動能，減緩物料的運動速度，減小物料在接觸下方膠帶時對膠帶的沖擊。

并且，頭部集料斗減小了開口面積，這樣就減少了進入落煤管的導入空氣量，同時也是降低物料在轉運后到達下一膠帶運輸機的膠帶時所產生的粉塵量。

3.2.2過渡段落煤管

目的是保證物料以集中和連續的方式以可控制的速度沿著落煤管的一側壁向下移。

實際上落煤管沒有所謂的固定形狀，其形狀主要是為保證物料能夠集中，連續;能夠保證物料能夠沿著壁移動;能夠有一定的曲折來控制物料移動的速度。

從以上模擬截圖可以看到，最佳形狀來滿足這種狀況是槽形，因為這種狀況一方面容易集中物料，另一方面也容易改變形狀以幫助物料改變移動方向。而如果是圓形，則一方面物料還是容易散開，另一方面圓形也不容易改變形狀以改變物料移動方向。

曲線落煤管和普通落煤管不同在于物料是集中沿著落煤管壁移動，而普通落煤管則物料基本上在落煤管內憑空移動，是在幾個撞擊點對物料產生巨大撞擊和磨損。因此，曲線落煤管耐磨內襯對耐磨性要求較高，而對耐撞擊方面只是在幾個擅擊點有要求。經驗表明，陶瓷是最佳的耐磨材料，而只需在撞擊點選用耐撞擊的耐磨材料。

另外，耐磨板基本上以內襯方式襯在基板。因為，耐磨性較高的耐磨板其硬度較大，因此其加工性非常差，根本無法按控制物料流動的要求來加工成各種異型形狀。因此如果用整塊耐磨板來作為耐磨側面，則其加工出來的形狀根本無法滿足控制物料流動的要求，也根本達不到曲線落煤管的應用目的。陶瓷的連接方式為陶瓷塊和基板之間再用一層高韌性環氧樹脂膠水，目的是加強粘結力，同時起到一定緩沖作用。

由于物料是以集中方式移動，因此同樣的通過率，其管徑要比普通落煤管小。另外，管徑越大，則管道中空氣的量就越大，則可以帶來的誘導風的空氣來源的數量也會增大。這對控制誘導風的產生不利。同時，因為曲折的原因，要達到效果的曲線落煤管長度要比普通長許多，一般情況下要長30～40%。

3.2.3給料匙

目的是將物料以和皮帶移動相同的方向、和皮帶運行速度相似的速度放置到皮帶上。

為了將物料逐漸卸載到下方膠帶輸送機上，以便物料的移動方向與膠帶輸送機的運行方向相同，而且其速度接近皮帶的速度，它可以以適當的速度、從適當的角度將聚集的物料流引歪接收皮帶的中心，從而減少對膠帶的沖擊、膠帶的磨損、粉塵產生、偏心加載以及其它問題。在某些具有較大落差的復雜轉運點處，可能需要多個“集料斗和給料匙”以控制物料，如下圖所示：

3.2.4導料槽

因為一方面落煤管可以減少大部分的誘導風，但不能解決全部，只要有誘導風，粉塵就需要導料槽來幫助最后沉降。另一方面由于煤種變化，會導致誘導風的控制程度差別很大。這需要優良設計的導料槽來起輔助作用。

新設計的導料槽采用沉降式導料槽，高度達到1120mm，導料槽兩側采用雙層防溢裙板密封，安裝固定活扣襯板為可調式。另加外置可調節高度的襯板，底部距離膠帶高度不大于19mm，保證大顆粒不會溢出損壞防溢裙邊，延長裙邊壽命。在落煤管后導料槽尾部設有尾箱長度不小于500mm。導料槽外側密封能方便快速地拆卸和安裝，導料槽的沉積區設計應穩住氣流，降低氣流速度，以優化含塵空氣的穩定以及浮塵的沉積。在沉積區內，設置S型的抑塵擋簾，使浮塵脫離空氣沉積下來，且大部分粉塵將返回至主要物料層上，而不會泄漏到外面。

下圖為導料槽內部沉降區擋簾俯視布置圖：

下圖為導料槽邊部設置，其外置式耐磨板可以上下調節。

4實施效果及結論

在設備整體改造完成后，通過設備實際運轉時的觀察發現，膠帶輸送機轉運點的煤塵液度大幅度下降，同時生產過程中的噪音也有明顯降低，達到或接近國家相關標準規定。

通過本次粉塵治理改造實踐證明：煤炭生產企業的粉塵治理必須根據不同的煤種、生產工藝、生產設備、運行工況、現場環境、氣候條件等因素科學分析產生粉塵機理，選擇有針對性的治理方案和設備設施，才能取得良好的效果。