洁净煤干压生产系统除尘技术研究与应用

毛维龙 孙学峰 冯 超

（1.兖煤蓝天清洁能源有限公司，山东 邹城 273500；2.兖州煤业股份有限公司，山东 邹城 273500）

1 概述

兖煤蓝天清洁能源洁净煤项目是优化煤炭燃烧三端控制技术，采用先进的干压成型工艺生产改性洁净煤，为实现“高碳能源低碳化、有烟煤炭无烟化、高硫煤炭低硫化、黑色煤炭绿色化”探索出了一条新途径，对烟煤清洁高效利用具有重要经济和社会意义。随着洁净煤项目调试生产的不断推进，在型煤压制生产过程中，出现了粉尘外溢的突出问题，极大制约了洁净型煤安全清洁高效生产，同时对职工身心健康造成一定危害。为解决试生产过程中出现的粉尘外溢问题，兖煤蓝天清洁能源有限公司成立了综合除尘攻关研究小组，多次召开粉尘分析治理专题会，认真研究生产系统煤粉外溢的现象，找出问题根源，积极研究探索解决方法，目前，基本形成了一套解决粉尘外溢问题的方案。

2 主要问题

洁净煤厂生产型煤采用煤粉干压成型工艺，成型工艺系统中由于干压成型机转载环节较多，各设备之间连接处难以密封，因此各个环节都存在煤尘外溢的可能，造成工作现场粉尘弥漫，给职工作业环境造成很大隐患。洁净煤项目经过几个月的试运行，通过对成型车间现场存在的粉尘外溢点进行深入细致的摸排，目前系统中主要存在以下问题。

2.1 成型机除尘器及管路系统

（1）系统设计为3 台成型机使用一台收尘器，同时一台成型机又有多路收尘分支管。主管路及各支管路均无阀门，各管路风量风速无法调节，存在管路风速与实际需求不匹配，且同一收尘器所带的3 台成型机不同时运转时，造成不运转设备收尘管路风量浪费。

（2）成品小皮带机头无负压收尘，造成回程皮带粘带的细煤粉在清扫器和底托滚处落下形成扬尘。

（3）部分收尘管道由于受条件限制大都水平布置，部分管路风速较低，且部分管路有盲端，存在煤尘堆积堵塞管道和煤尘自燃风险。

（4）收尘器收下的煤粉通过气力输送返回其中一个缓冲仓内，当接受返料的成型机停运时，由于停运的系统中不能长时间存料（煤尘易发生自燃），无法再继续返料，影响另外2 台成型机运行。

从成型机系统工艺图中看出，主要收尘点如图1。

图1 成型机系统工艺图

2.2 成型车间成型机系统

（1）10 t 成型机一次筛分振动分级筛采用钢丝绳吊挂方式，振动筛周围挡板较低，两侧及后部做到全密封较困难，振动筛落料口处吸风罩设计不合理，且采用的密封材料强度低，易损坏造成漏料扬尘，对工作环境污染严重。且该振动筛故障率较高。

（2）斗提机、给料螺旋、返料螺旋等设备间的软连接密封材料强度低，极易损坏造成漏料。

（3）成品小皮带为敞开式运输，在产品转载输送过程中，溢尘严重，不符合环保要求。

3 改进方法

3.1 煤粉气力输送缓冲消尘系统

目前气力输送设计能力为40 t/h，设计输送气体压力为0.3 MPa。根据实际运行发现单罐输送时间约240 s，单次消耗压缩空气量约50 m3。根据计算得出进入缓冲仓的常压气体的体积为150 m3，短时间内大量气体进入缓冲仓，造成仓内正压。实际运行过程中为减少气力输送时目标仓形成的正压，工艺上采取降低输送气体压力（由0.3 MPa 降低至0.2 MPa）运行，降低系统的输送能力，但仍未能解决正压冒粉的问题。经过研究，拟增加一级缓冲仓消尘系统。

（1）在原缓冲仓前面增加一个容积为50 m3的密封钢制缓冲仓，将气力输送煤粉物料管改至此仓，气力输送的煤粉首先进入此钢仓暂存。同时为此钢仓设计增加一路负压收尘，合理设置物料最高仓位，上部保留适度的缓冲仓容（约为总仓位的二分之一）。通过缓冲仓容空间和负压收尘吸收气力输送气体，仓体内设置物料和收尘管隔离室，避免过多煤粉直接被负压管路吸走，造成物料内循环消耗。

（2）仓下设置锁风阀，将煤粉与设备和下级缓冲仓隔离，通过螺旋给料将煤粉送入成型机原返料斗提，和返料混合后一并被送入下一级缓冲仓。由于返料斗提设计能力不能同时满足进料和返料的要求，拟对斗提机进行产能提升研究。一是增加提料斗容积，根据斗提机实际，20 t/h 成型机斗提机料斗优化后容积由4.8 L 变为8.6 L，10 t/h 成型机斗提机料斗宽度可由250 mm 增加到300 mm，料斗倾斜角度适当增大；二是在现有功率不变的基础上，更换皮带轮降低减速比，适当提高斗提机料斗的运行速度。通过以上两个方案，斗提机运输能力可以提高约80%以上，可以满足成型机连续运行要求。

3.2 成型负压除尘系统

系统设计1 台除尘风机服务3 台成型机，总管路及分支管路均为并联式无调节设计，按照配风设计确定管路直径。由于空间受限，每台成型机的总管路约有10 m 为水平布置，极易出现积尘。实际运行过程中，经常出现3 台成型机中1 台运行，造成风量浪费。同时各分支管路风量无法调节，存在风量分配不合理的问题。

原设计主管路中不同的三段内风量和风速分别为：53 700 m3、19 m/s；35 800 m3、12.6 m/s；17 900 m3、6.3 m/s。由此可以看出，第一段内满足粉尘最低风速要求，第二段特别是第三段内风速明显低于带走粉尘的最低风速，极易造成积尘。同时管路中弯头多为直角转弯，系统阻力较大。

根据各管路所需的最小风速重新进行配风计算，重新设计确定分支管路管径。经验证，收尘系统风机的综合收尘能力偏小，不能满足3 台成型机同时生产需求，为此提出以下方案。

（1）根据原设计的“一带三”负压收尘系统实际，在三条分支管路上分别加装气控蝶阀，设计一套控制系统安装在室外的收尘风机处。当有成型机不运行时，可以关闭该分支管路的阀门，剩余分支管路的风量将加大。将该控制信号上传至中央控制室，可以实现就地和远程开关该阀门。每个支管设置一个测风速孔，以方便监测风管风速。

（2）针对主管路积尘的现状，在主管路原盲端加装一个阀门，同时在主管路内底部全长布设一根2"压风管路。在压风管路上每隔200 mm 均匀钻5 排2 mm 小孔，设置压风控制阀门，定时开启进行分段吹扫，防止煤尘滞留在管道内发生自燃。

（3）室内分支管进行管径优化，做到风量和风速配置合理，具备条件的改为倒“V”形布置，防止管内积尘，并在550 mm 分支管路末端设置可用于定期观察清理的阀门。各支管上分别增加手动蝶阀，可根据需要调节各阀门开度，使各点通风量得到合理分配。

（4）成品小皮带机头回程底皮带下部增加毛刷机械扫尘装置，并在下部设置积尘罩，同时增加一路收尘管路与每台成型机分支管路相连，可大大减少回程皮带的带粉量。

4 效果

4.1 经济效益

（1）根据生产统计数据，对比消耗原料煤与产出洁净型煤数量，除去原料煤干燥水分蒸发的影响，计算得出生产系统粉尘损失比率为0.51%。各项方案实施后，在改善工作场所作业环境的同时，减少煤粉（含添加剂）跑冒漏损失。

（2）项目实施后，大大减少煤粉在系统内循环数量，提高设备运行效率，节省电能5%以上。

4.2 社会效益

（1）生产场所的煤粉得到有效控制，杜绝生产车间煤粉积聚引发的自燃和爆炸事故。同时，生产场所的粉尘浓度符合工作场所有害因素职业接触限值相关标准，大大降低职工患职业病的风险。

（2）实现系统全封闭负压运行，减少颗粒物无组织排放，降低污染环境的风险。