ZM矿物高效分离机除尘工艺的应用实践

王海生

(开滦(集团)东欢坨矿业分公司 选煤厂，河北 唐山 064002)

东欢坨矿井隶属于开滦(集团)有限责任公司，是车轴山煤田开发建设的第一对矿井，位于河北省唐山市路北区韩城镇以西，东距唐山市区约15 km，交通便利。东欢坨矿井于1984年开工建设，1997年投产，2001年产煤1.0 Mt。2004年8月开始3.0 Mt/a矿井的续建工程，2014年矿井生产核定能力4.5 Mt/a，目前矿井生产能力达到4.5 Mt/a。

1 原干选系统存在的问题

东欢坨选煤厂原有复合式干选系统建于2014年3月，主要分选大于50 mm粒级原煤，主要生产设施包括：干选车间、干选车间变电所、矸石堆场、相关带式输送机栈桥及转载点。原干选系统只能入选1号、2号仓上弛张筛分选之后的筛上产品，在应用过程中存在如下问题：

(1)旋风除尘器处理能力低，系统循环风中粉尘浓度大，加快了鼓风机叶轮及循环风管路的磨损程度，降低了设备的使用寿命；

(2)布袋除尘器处理能力低，系统运行一段时间后，外排风压减弱，生产车间内不能达到负压运转，导致粉尘四溢，作业环境差，无法达到环保要求；

(3)布袋除尘器收集的煤粉在转载和卸料转运过程中产生扬尘，影响作业环境。

2 ZM600矿物高效分离机循环风系统

ZM600矿物高效分离机主要包括煤流系统和风力系统，工艺流程如图1。原煤通过入料胶带进入给煤机，给煤机给入风选床进行分选，分选出精煤、中煤、矸石3种产品；精煤与原煤分级筛的筛下物混合调控煤质，精煤包含风选床直接分选出的精煤产品和除尘器收集的煤粉，掺入精煤提高回收率，中煤则可根据煤质变化，通过中煤胶带输送机机头刮板运输机卸料孔的开闭选择中煤回掺或回选，矸石通过排矸口进入矸石胶带直接运输至矸石棚落地。

图1 ZM干选系统工艺流程示意

ZM600矿物高效分离机循环风系统由鼓风机、重力沉降室、旋风除尘器、螺旋输送机、压风管路组成，工艺流程如图2。循环风系统是闭路循环，通过启动鼓风机后产生风压；主风阀控制保护风机启停，分风板调节进入筛床下各风室的风量。循环风透过分选床板，通过吸风罩进入重力沉降室预先除尘，然后进入旋风除尘器二次除尘。旋风除尘器的出风管与鼓风机进风管相连，形成闭路循环。风力系统的另一路为外排风系统，通过启动引风机产生负压，外排风通过吸风罩进入重力沉降室，然后均匀进入2台布袋除尘器进行除尘，经过除尘器净化后的外排风排至车间外大气中。

图2 循环风系统工艺流程示意

2.1 重力沉降室

重力沉降室是原理简单且效果良好的除尘设备，由室体、进气口、出气口、收集槽及粉尘螺旋输送机组成。当含煤尘气流进入沉降室后，因沉降室的截面积远远大于进气管道的截面积，在气体总体积不变的情况下，扩大的截面积使气体流速降低；流速降低后，提升了粉尘自身重力作用下的自然沉降速度，从而被分离捕集下来。重力沉降室对于密度大、颗粒大(50 μm以上)的粉尘沉降效果好，同时对于除去气流中的塑料白色垃圾也有一定的作用。其优点是设备结构简单、造价低、施工容易、维护管理方便、阻力小(一般为50～150 Pa)，可处理较高温气体(最高使用温度能达到350～550 ℃)，可回收干灰等；缺点是除尘效率低(约50%)，占地面积大，因此，通常作为除尘系统中的预除尘器使用。

东欢坨选煤厂ZM干选系统重力沉降室作为预除尘设备，分别安装在旋风除尘器和布袋除尘器之前，将系统循环风和外排风中的粗颗粒粉尘和部分塑料白色垃圾沉降排除，起到预排粉尘和稳定风压、风量的作用，同时也可保护设备，减小粉尘对风机叶轮部位等设备的磨损，延长设备使用寿命。

为提高沉降室除尘效率，ZM600矿物高效分离机在沉降室内加装了垂直挡板和皮帘，在保证沉降室气体流速的前提下，通过改变气流方向，迫使惯性较大的粉尘，来不及同气体一起改变方向，而与挡板和皮帘接触，失去继续飞行的动能，从而沉降到收集槽中，同时延长了粉尘的通行路程，使粉尘气流在重力作用下的沉降时间变长，提高了沉降效果，并且气体在改变方向的角落位置会产生一些小股涡旋流，尘粒受到离心作用会被富集，且与气体分开，最终沉降下来。

ZM600矿物高效分离机通过加装重力沉降室，可以起到预先除尘的作用，降低旋风除尘器的入风粉尘浓度。实践证明：ZM600干选系统使用重力沉降室之后，预除尘效率为60%，降低了进入旋风除尘器和布袋除尘器的粉尘浓度，减轻了旋风除尘、布袋除尘的除尘压力。

通过对比，ZM600矿物高效分离机重力沉降室的预先除尘可以有效降低进入除尘器的入风粉尘浓度及白色污染物，减少风选床板开孔堵塞次数，降低循环风对鼓风机叶轮及风道的磨损程度，保证干选机正常运转，使外排风更符合环保要求。

2.2 布袋除尘系统

原有的FGX-24型复合式干选机每个系统仅有一套布袋除尘器，在生产过程中布袋除尘器定时反吹除尘卸料。由于布袋除尘器处理能力有限，系统负压并不能始终满足工艺要求，有时会出现系统为正压风，分选车间产生大量粉尘，污染环境，并且不能达到环保要求。

ZM600矿物高效分离机在每个单元增加一套布袋除尘器，采用双布袋除尘器，捕获粉尘微粒可达0.1 μm，并且加大了布袋除尘器的处理能力，使系统风压始终处于稳定的负压状态，车间内无溢风现象，保证了外排风粉尘指标小于25 mg/m3，满足了环保要求。

为充分利用布袋除尘器的处理能力，在矸石胶带卸料点增加了吸风装置。经管路将卸料点次生粉尘收集至外排风沉降室进行沉降，在引风机产生的负压风作用下，次生细颗粒粉尘通过布袋除尘器集中处理，从而进一步降低了干选车间的粉尘浓度，提高了车间环境质量(空气粉尘指标要求小于10 mg/m3)，消除了粉尘爆炸的危险性。表1为干选主厂房各点粉尘浓度实测结果。

表1 干选主厂房各点粉尘浓度实测结果

3 ZM600矿物高效分离机粉尘反吹及加湿搅拌排料系统

布袋除尘器反吹卸料产出粉尘的处理和运输是关键问题。因为粉尘颗粒小、密度低，在转载过程中极易产生大量扬尘，导致整个生产流程都会受到次生粉尘的影响。因此，如何从源头上解决次生粉尘污染问题是重中之重。

通过实验发现，煤粉尘颗粒小，密度低，有疏水性，但疏水性不强，通过充分加湿搅拌后可消除扬尘现象。为此，在布袋除尘器的螺旋卸料器下方加装双轴搅拌机，对煤粉进行加湿搅拌。此系统分为双轴搅拌机和清水喷雾两个部分。清水喷雾部分主要由接管、接头及喷嘴组成，喷嘴采用不锈钢雾化锥喷嘴，布置在搅拌机机壳内部上方，沿螺旋轴轴向排列，使喷出的水雾形成雾帘，以利于物料的充分润湿。煤粉搅拌机是利用装有叶片的两个呈对称状的旋转轴旋转，搅拌运输物料。搅拌、清水喷雾与卸料装置通过远程集控系统连锁运行，开启搅拌装置连锁开启的供水管路电磁阀，并且根据煤粉量来控制喷雾量，使物料水分适中，从而有效降低次生粉尘量。

4 ZM600矿物高效分离机启动程序的优化

ZM600矿物高效分离机原设计为启车即启动布袋除尘器进行清灰，胶带输送机在转运时只有煤粉一种产品，造成了转载点次生粉尘爆发现象。通过对现场试车生产的调研，对系统启车软件程序进行了优化，延时启动清灰系统，在干选系统带料运行之后再启动清灰系统，使精煤在运输和转载过程中覆盖部分粉尘，从而降低次生粉尘浓度对整套运输系统的影响。

5 结 语

目前国内干法分选设备的应用量较大，在自动化方面尚不能实现智能分选。从国内外煤炭洗选加工现状和市场需求来看，实现ZM矿物高效分离机的智能分选是发展趋势。未来的干法分选可根据入料和产品质量在线监测数据(包括入料粒度组成、入料量、水分、灰分)，达到自动调节分选过程参数(包括翻板的角度、排料高度、床面的角度、风压、风量)的目的，从而实现智能分选。ZM矿物高效分离机空气粉尘净化回收系统也未实现自动控制，对于重力沉降室、旋风除尘器、布袋除尘器的风压、风速、粉尘浓度、湿度等参数还不能自动测定，尚不能评定重力沉降室、旋风除尘器及布袋除尘器的除尘效果。随着技术的发展，今后要逐渐加装带有测定功能的传感器和控制装置，实现相关参数的有效控制，更好的提高除尘效率。