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煤礦儲煤場噴霧降塵機技術應用

更新時間:2016-10-01 21:23:00   來源:    點擊:
儲煤場是煤炭轉運的重要環節,其規模由轉運能力決定。在我國,大多儲煤場為露天作業,在轉運作業過程中,所產生的粉塵彌漫整個儲煤場,粉塵隨風飄揚,嚴重汙染周邊環境。為了解決對外部環境的汙染問題,一些具有前瞻意識和環境保護觀念的企業開始設計封閉作業的儲煤場。隨著地區經濟的升級發展和國家環境保護的要求,這一設計理念必然會成為未來儲煤場設計的方向之一。
 
   某煤炭裝車基地穹頂倉儲煤場即是這一設計理念的具體應用。儲煤場設計有(D126×40米穹頂倉三個,儲量8—10萬噸,汽車進入儲煤倉後在封閉情況下卸煤,可20輛車同時作業;倉與倉之間有地下輸煤暗道相連,每個穹頂倉的地麵上設置三個2.4米的圓盤式振動給煤機.將煤送入倉底下6米深暗道中的1#皮帶輸送機(寬2米、帶速4.5米/秒、長度440米)上,在臨近南繞城公路的1號倉北側出地麵,經轉載後,由封閉架空輸煤廊內的2#皮帶輸送機(寬2米、帶速4.5米/秒、長度277米)跨越南繞城公路運入裝車塔裝車。裝車部分采全封閉、精確快速定量裝車塔,列車在慢速機車牽引下,勻速通過裝車塔。裝車塔計量倉內的煤炭通過裝車溜槽均勻裝入車廂,基地日裝煤能力為30000噸/天。根據上述方案的設計,如果對粉塵不進行有效地控製,封閉式儲煤場雖然解決了煤場對外部環境的汙染問題,但是其封閉空間內部由於體積有限,作業頻繁,導致粉塵汙染嚴重,濃度增加,不但危害現場作業工人的身體健康,而且帶來安全隱患。西瓜电影网對儲煤場卸煤的產塵機理及運移規律,作了深入的科學研究,並對儲煤倉內粉塵的析出機理與逸散規律和煤塵自燃爆炸,作了深度分析
   1、北方地區的氣候條件與儲運煤的供應煤種的煤質(小煤窯)是直接導致粉塵產生的客觀自然因素之一。由於北方地區幹旱少雨,煤炭在生產、運輸和裝卸過程中,外在水分蒸發較多。煤炭入場時實際含水量約在9.6%,外在水分僅為3.8%左右。所以煤質變脆、易碎,原煤失水後,可增加粉塵產生的幾率。主要體現在以下兩個方麵
  (1)原煤失水後,在自然幹燥狀態下,細顆粒粉塵在生產、運輸和裝卸過程中,不能黏附在粗顆粒上而從粗顆粒上脫落、分離出來形成粉塵。原煤中過碎煤粉組分含量過大,而過碎煤粉組分(粒級<74m)是粉塵的主要來源;
  (2)對於煤質較差(小煤窯)的煤種,由於原煤失水後,煤質變脆、易碎、機械性能下降,在采掘、運輸、裝儲和裝卸過程中,多次跌落破碎,小於13mm粒級含量由約40%增至60%,其中:小於74μm級粉塵量約為3.5~5%,粉塵含量增大,起塵的量也隨之加大。
 
   2、穹頂倉內產生大量粉塵的主要原因:
  (1)運輸機械和車輛頻繁出入帶動煤場表麵小顆粒煤塵,造成揚塵;
  (2)轉運和卸車時產生的落差使得物料互相擠壓,碰撞,以及氣流使得煤塊破碎、且隨著上升氣流在空間漂浮;
  (3)密閉空間穹頂、牆壁以及其他建築結構及設備吸附細小顆粒粉塵,在受N#I-部擾動後重新激活,造成揚塵。針對上述產塵的原因,西瓜电影网先後與多家環保除塵設備企業、有關設計院進行了深入接觸和研究分析.上述企業先後提出了幹式、濕式通風除塵及噴霧降塵多套方案,針對以上原因和投資收益情況,西瓜电影网在深入比選的基礎上,確定以噴霧降塵技術為基礎,結合現場特點設計封閉式儲煤場自動噴霧降塵係統。有針對性地進行技術與設備創新。這樣既可改善運行工人的現場勞動環境,減少職工矽肺病率,又可擺脫一次環境汙染,節省人力,節約資金,實現經濟、社會效益雙豐收。
 
一、噴霧降塵係統的技術特點
 
   1、在倉內距地麵15—20米高度沿進車通道平行布置9條噴霧管道,管道上均勻布置噴霧噴槍,可以保證其噴出的水霧可能的覆蓋整個煤場,其特殊設計的收緊式弧線噴嘴在設計工作壓力下,水流經過噴嘴時,其截麵積瞬時縮小,使得水流速度加大,形成薄膜式水霧。噴出的水霧形成大張角錐形,對揚塵範圍內的粉塵形成收集和噴霧捕捉兩種作用,相鄰的噴槍所噴出的錐形水幕在一定水平距離以後相互交叉,可以確保粉塵在受到噴淋雨霧的包絡和壓製作用後沉降到地麵,而達到降塵之效果;除此之外,由於濕度的增加和表麵水分的加大,增加了煤塵相互之間的黏附力度,降低了表麵揚塵,防止二次揚塵的出現;
 
  2、每條管道都安裝電動蝶閥可以任意調整其中一條管線噴槍的開閉和流量,使係統達到限度的工作效率。
 
  3、每條管道都由多部電動葫蘆懸掛在穹頂倉內的相應掛點上,可自由升降調整高度,保證噴霧效果,同時方便了管道及噴槍的維修。
 
  4、按照水幕降塵所需的設計工序,整個係統在PLC控製下實現程度的自動化,減少了工作人員的勞動強度。噴槍的作業次序以及作業方式實現自動控製;自動控製係統可以實現與現場作業工藝相統一的定時、定區域自動噴霧作業。其工作方式包括自動控製、手動控製和應急操作。
 
  5、在選用水幕降塵狀態時,噴霧水量≤5mm/h,不會對煤場造成地麵積水和煤堆厚凍層而影響安全或供煤。
 
  6、由於噴出的水霧以極快的速度向空中噴射,加之其本身具有很高的供水壓力。因此。噴出的水霧不會在下降的過程中產生雪花或冰柱。在煤場噴淋結束以後,供給水管全部實現抽空處理,保證管道內無冰源,確保下次噴淋的供水暢通,確保冬季正常使用。
 
  7、設計煤場堆積煤自燃消防供水與水幕降塵係統合為一體的全自動統一供水保障係統,能確保防火與降塵的共同使用目的。沿供水管道每隔50米設置一消防井,安裝符合消防要求的消防設備,在泵房安裝常閉的消防旁路通道,使得在煤場發生火災的時候,可以自動打開消防旁路通道,切斷噴霧係統管道,滿足消防用水的需要。這樣既節約了消防所必需的設備和管道開支,又可消除火災隱患。
 
  8、整個管道係統均選用複合工程塑料管材及管件。並選用優質進口工程塑料和不鏽鋼管材基料,通過特殊工藝進行複合加工,其優越的工程性能有效保障流暢的供水。
 
  9、整個係統包括水源、泵房過濾器、供水設備、供水管道、穩壓裝置,區域控製閥、水霧專用噴頭、控製係統、升降係統等。
 
二、水幕降塵設備的主要優點
 
  1、通過科學應用本係統,儲煤場內部的粉塵達到20mg/m³.達到國家衛生標準。改善了工作環境,達到煤場無粉塵飄揚、降塵率100%。
 
  2、冬季可以實現水幕降塵,不會因結冰而堵塞管路,影響水幕降塵效果。
 
  3、在堆積煤上發生自燃時,可以調節管線集中水量進行滅火,消除火災隱患。在發生大的火災時,可以立即切斷噴霧係統的運行,進入消防滅火狀態,使整個管道係統得以優化運行。
 
三、儲煤場水幕降塵設備的技術質量
 
  1、噴霧係統的所有管道和管件均選用新型的複合工程塑料。本產品具有耐腐蝕性強、不結垢、長期露置空氣中不會發生氧化而引起管道老化,從而保證很好的柔韌性和彈性。壽命可達50年;耐寒、耐高溫能力強,可以在零下40℃,零上120℃的條件下仍保持良好的工作狀態。管道膨脹及收縮係數極小,不會造成管道的破裂、爆管、漏水等現象;重量輕、抗壓、抗衝擊強度高,產品比重僅為金屬管材的1/8,抗衝擊強度達到50MPa/cm².采用同質熱熔連接方法,安裝方便可靠,強度可達到一體產品的效果;管道內外壁流水順暢,阻力小、噪音低、而且保溫節能性能好,導熱係數僅為金屬管材的二百分之一;本產品屬綠色環保產品,可達到廢物回收利用,在施工、使用過程中無任何汙染。
 
  2、所有的電磁閥均選用銅質閥體,電磁閥使用性能可靠,反應靈敏,功率低,耐腐蝕,工作用水無需特殊處理。
 
  3、管道升壓泵和真空抽水泵均選用鑄鋼臥式泵、安裝方便、占地小、運行平穩、噪音極低、滴水不漏,對水質沒有特殊要求。
 
  4、回轉噴槍選用合金鋁壓鑄製造。具有耐腐蝕、高壓無泄漏,重量輕、經久耐用、使用壽命3年以上。
 
  5、整個係統使用日本三菱公司的超小型PIC程控器控製,電器元器件均選用國內知名公司產品,所有工作條件都采用手動和自動兩種控製方式,安全可靠、自動化程度高,電氣控製櫃使用防水、防塵的雙防特種控製箱,可以保證在惡劣工作環境下正常工作。
 
四、噴霧降塵係統技術的幾點說明
 
  1、冬天噴霧作業所產生的水霧是否會凝結成雪花。由於本係統設計的應用背景即是滿足北方地區的寒冷作業環境,噴出的水霧具有很高的初速度(初步設計噴嘴出水壓力在10—20kg/cm)、在空間停留時間小於0.6秒,且噴霧用水一般具有5℃以上的初始溫度,因此,在落地以前不具備凝結成雪花的物理條件,不會產生雪花凝結現象。當作業結束後,即對全部過水管道、閥門以及噴嘴進行吸空防凍處理,保證冬季作業,在非寒冷季節,控製係統自動取消這一作業程序,以達到節能的效果。
 
  2、噴霧降塵係統對能見度的影響,噴出的水霧是否會影響現場操作工人的正常作業,如何實現分區域自動噴霧降塵作業。由於本降塵係統為定時、定區域作業,隻有在全部作業完成後,全部工人退出儲煤場或者交班時間才對整個空間同時作業。正常工作時間內.其作業的空間隻針對粉塵產生的區域和空間。因此,不會對現場作業的工人造成影響。降塵係統所噴出的水霧在落地凝結後,吸附在煤塵表麵,由於其流量設計按照地麵落水5mm/h的標準,相當於微小雨滴在同樣時間的作用,不會淋濕工人的衣服。噴出的水霧以噴嘴為中心,形成一個高速水霧錐,在同一作業區域內,互相交互,覆蓋整個產塵區域。細水霧滴平均直徑小於1000,um,按照計算結果,每次噴霧時間3分鍾5分鍾,即可壓製35米高度內的全部粉塵,逐步按次序的噴霧作業方式不會影響現場能見度。其分區域自動噴霧降塵作業根據現場作業以及工藝特點進行確定,以工作效率高以及現場儲存量作為優化目標,製定調度指揮汽車進入不同區域的規劃和轉運工藝次序,即可確定不同時間段中作業和產塵的區域,從而利用自動控製係統和區域控製閥門進行分區域自動噴霧降塵作業。
 
  3、管道及水槍重量及其對穹頂倉結構的影響按照初步設計的結果,每條管線設計22個噴槍,每個噴槍及其附屬設施設計重量小於3kg,且近似均勻的布置在同一高度,多處掛點共同承擔重量。管道材料為輕質PE管道,在滿載時,管道自重及水重量為400kg:對設計結構的影響可以忽略不計。
 
  4、噴嘴是否會截堵本設計使用的噴嘴材質全部是黃銅,一方麵,其與煤粉的親和力較小,另外,每次降塵作業的高壓水流對其有清洗作用,不會發生截堵.對於一段時間不用的噴嘴,可以定期檢修,保證其暢通。

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