Serial No. 512
现 ꢀ 代 ꢀ 矿 ꢀ 业
2011年总 第125月12第期 12 期
December. 2011
MODERN MINING
瞬 态 物 流 条 件 下 半 封 闭 空 间 除 尘 系 统 的 设 计 与 研 究
李 ꢀ 刚 1 ꢀ 候 玉 强 3
, 2
(
1. 中 钢 集 团 马 鞍 山 矿 山 研 究 院 有 限 公 司 ; 2. 金 属 矿 山 安 全 与 健 康 国 家 重 点 实 验 室 ;
3
. 贵 州 金 益 煤 炭 开 发 有 限 公 司 )
ꢀ
ꢀ 摘 ꢀ 要 ꢀ 针 对 某 原 料 车 间 翻 车 机 瞬 态 物 流 产 尘 特 点 , 在 原 有 除 尘 系 统 的 基 础 上 进 行 除 尘 技 术
改 造 , 结 合 现 场 实 际 情 况 , 提 出 了 翻 车 机 瞬 态 物 流 条 件 下 通 风 除 尘 系 统 的 总 体 设 计 方 案 。 经 现 场 试
运 行 , 该 技 术 方 案 可 有 效 解 决 翻 车 机 的 粉 尘 污 染 问 题 , 投 资 少 , 效 果 好 , 可 达 到 环 保 要 求 。
关 键 词 ꢀ 瞬 态 物 流 ꢀ 通 风 除 尘 ꢀ 翻 车 机 ꢀ 改 造 方 案 ꢀ 除 尘 效 果
ꢀ
ꢀ 所 谓 瞬 态 物 流 通 风 除 尘 是 指 物 料 在 运 转 过 程 中
现 在 以 下 几 个 方 面 : ①除 尘 方 法 不 当 。 翻 车 机 将 物
料 翻 卸 进 入 矿 槽 时 灰 尘 最 大 , 除 尘 难 度 也 最 大 , 此 处
却 未 设 任 何 通 风 除 尘 设 施 , 呈 敞 口 式 扬 尘 污 染 ; ②除
尘 方 法 单 一 , 湿 式 除 尘 效 果 不 好 ; ③布 袋 除 尘 器 为 横
插 扁 袋 机 械 回 转 反 吹 除 尘 器 , 由 于 三 通 阀 开 闭 不 到
位 漏 风 , 造 成 反 吹 清 灰 压 力 不 足 , 既 增 加 了 系 统 阻
力 , 又 减 少 了 除 尘 点 风 量 , 除 尘 效 率 下 降 ; ④板 式 给
矿 机 扬 尘 点 抽 风 量 偏 小 ; ⑤板 式 给 矿 机 吸 尘 点 设 置
⑥
物 流 瞬 间 集 中 下 落 或 翻 卸 时 , 伴 随 着 产 生 大 量 的 瞬
时 诱 导 气 流 和 粉 尘 , 相 应 采 取 的 通 风 除 尘 方 法 。 而
瞬 态 物 料 通 风 除 尘 方 面 的 理 论 研 究 在 国 内 尚 属 空
白 , 其 技 术 也 就 很 不 完 善 。
翻 车 机 翻 卸 物 料 时 为 瞬 态 , 产 生 的 扬 尘 机 理 较
复 杂 。 列 车 产 生 的 “ 活 塞 风 ” 效 应 、 建 筑 物 高 差 产 生
的 气 流 效 应 、 各 种 尘 化 作 用 产 生 的 气 流 效 应 等 , 都 是
产 生 扬 尘 的 重 要 因 素 , 也 是 计 算 除 尘 风 量 的 重 要 组
成 部 分 。 如 何 量 化 这 些 参 数 是 除 尘 的 关 键 和 难 点 ,
偏 远 ; 送 风 系 统 由 于 管 理 不 善 , 一 直 未 运 行 。
3
ꢀ 瞬 态 物 流 通 风 除 尘 系 统 设 计
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也 是 国 内 同 行 业 在 此 处 除 尘 一 直 未 能 攻 克 的 原
[ 15] 。
由 于 翻 车 机 离 矿 仓 有 一 定 的 高 度 ( 列 车 轨 道 标
因
高 距 矿 仓 底 板 11 m) , 粉 状 物 料 在 翻 卸 的 过 程 中 , 产
生 粉 尘 飞 扬 。 粉 尘 在 下 落 的 过 程 中 由 于 相 互 碰 撞 ,
破 碎 造 成 更 细 粉 尘 , 该 粉 尘 更 易 于 随 风 飘 扬 及 扩 散 ,
是 随 气 流 飘 走 的 主 要 原 因 。 且 部 分 粉 尘 不 容 易 采 取
拦 截 等 方 法 处 理 , 需 集 中 收 集 和 处 理 。
1
ꢀ 环 境 概 况
某 公 司 烧 结 厂 原 料 车 间 翻 车 机 自 投 产 以 来 , 由
于 通 风 除 尘 系 统 设 计 选 型 不 合 理 , 一 直 处 于 瘫 痪 状
态 , 岗 位 粉 尘 浓 度 最 高 达 700 mg / m3 , 远 远 超 过 国 标
3
1
0 mg / m , 岗 位 操 作 环 境 十 分 恶 劣 , 给 周 边 环 境 也
另 外 , 有 3 个 方 面 的 气 流 作 用 引 起 粉 尘 的 二 次
飞 扬 : 翻 车 机 在 翻 转 的 过 程 中 , 扰 动 一 部 分 气 流 进 入
矿 仓 , 同 时 细 微 颗 粒 下 落 诱 导 一 部 分 空 气 进 入 矿 仓 ,
使 矿 仓 形 成 瞬 态 正 压 , 积 聚 了 气 流 ; 另 一 方 面 物 料 在
下 落 的 过 程 中 占 据 矿 仓 一 部 分 容 积 , 排 出 矿 仓 一 部
分 空 气 , 形 成 一 股 垂 直 向 上 的 气 流 , 造 成 细 微 尘 粒 的
二 次 飞 扬 ; 室 外 风 流 对 粉 尘 飞 扬 有 作 用 , 使 粉 尘 沿 轨
道 线 分 布 极 不 均 匀 , 造 成 下 风 向 粉 尘 浓 度 极 大 , 污 染
最 为 严 重 , 这 是 处 理 的 重 点 。
造 成 了 粉 尘 污 染 。 尤 其 是 每 年 的 4 月 、 5 月 , 环 境 污
染 更 为 严 重 。 在 翻 卸 返 矿 粉 时 , 数 公 里 以 外 就 能 见
到 长 长 的 “ 红 龙 ” 。 因 此 , 迫 切 需 要 采 取 措 施 , 改 善
环 境 。 采 用 传 统 的 通 风 除 尘 方 法 虽 然 对 改 善 作 业 环
境 起 到 了 积 极 的 作 用 , 但 无 法 满 足 现 实 的 环 境 的 需
要 。 因 此 , 需 要 研 究 与 现 有 环 境 相 适 应 的 最 佳 通 风
除 尘 方 法 和 系 统 , 来 降 低 室 内 外 环 境 中 的 粉 尘 浓 度 ,
改 善 工 作 和 生 活 环 境 67] 。
[
2
ꢀ 除 尘 系 统 现 状
本 研 究 从 4 个 方 面 入 手 : ①控 制 尘 源 , 降 低 矿 粉
下 卸 落 差 , 板 式 给 矿 机 和 漏 斗 处 采 用 密 闭 过 滤 网 , 矿
仓 上 部 采 用 密 闭 罩 、 隔 挡 及 喷 雾 等 综 合 措 施 加 强 粉
尘 颗 粒 的 自 凝 聚 ; ②采 用 气 流 导 向 , 主 要 控 制 扬 尘 颗
粒 的 流 动 方 向 ; ③局 部 采 用 除 尘 系 统 收 尘 来 解 决 严
重 的 环 境 污 染 问 题 , ④改 变 物 流 的 方 向 , 减 少 物 流 对
据 测 试 , 原 料 在 翻 卸 的 过 程 中 , 矿 仓 附 近 100 m
3
范 围 内 的 瞬 间 粉 尘 浓 度 高 达 400 ~ 800 mg / m 。 分
析 其 原 因 , 原 通 风 除 尘 系 统 设 计 选 型 不 合 理 , 主 要 体
ꢀ
ꢀ
李 ꢀ 刚 ( 1982— ) 男 , 硕 士 , 工 程 师 , 243000 安 徽 省 马 鞍 山 市 经 济
开 发 区 西 塘 路 666 号 。
1
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ꢀ
ꢀ 李 ꢀ 刚 ꢀ 候 玉 强 : 瞬 态 物 流 条 件 下 半 封 闭 空 间 除 尘 系 统 的 设 计 与 研 究 ꢀ
ꢀ
ꢀ ꢀ 2011 年 12 月 第 12 期
矿 仓 粉 料 的 直 接 冲 击 , 减 少 粉 尘 的 飞 溅 。 根 据 需 要 ,
上 述 综 合 措 施 各 设 备 实 行 自 动 和 手 工 操 作 相 结 合 的
联 动 装 置 。
水 平 方 向 呈 一 定 的 角 度 ( 设 计 为 15°) , 栅 格 大 小 为
300 mm × 300 mm, 栅 格 的 横 挡 板 呈 垂 直 布 置 。
根 据 实 地 观 测 和 现 场 测 试 及 理 论 分 析 , 仅 依 靠
单 一 的 措 施 很 难 解 决 该 车 间 粉 尘 问 题 , 需 要 采 取 多
项 措 施 , 依 靠 多 种 除 尘 方 法 , 才 有 可 能 取 得 较 好 的 除
尘 效 果 。 为 此 , 对 该 原 料 车 间 翻 车 机 除 尘 项 目 提 出
如 下 改 造 方 案 。
3
. 1ꢀ 设 置 隔 栅 板
在 矿 仓 口 - 3. 5 m 水 平 设 置 隔 栅 板 , 隔 栅 板 由
纵 向 和 横 向 的 钢 板 ( 30 mm) 通 过 焊 接 组 合 而 成 , 见
图 1。 隔 栅 板 作 用 主 要 有 3 个 方 面 : ①降 低 下 落 粉
尘 的 高 度 , 减 少 下 落 粉 尘 的 速 度 , 从 而 减 少 对 矿 仓 内
空 气 的 压 缩 , 起 到 缓 冲 的 作 用 , 减 小 因 剪 切 压 缩 所 产
生 的 尘 化 作 用 ; ②对 下 落 的 粉 尘 及 其 引 起 的 诱 导 气
流 进 行 导 向 , 限 制 粉 尘 的 飞 溅 和 扩 散 ; ③防 止 大 块 度
的 物 体 掉 入 矿 仓 , 保 证 粉 尘 物 料 的 粒 度 和 正 常 分 配 。
为 此 , 隔 栅 板 的 设 计 要 有 一 定 的 要 求 : ①刚 度 较 大 ,
承 载 受 扭 ; ②能 使 矿 仓 口 内 整 个 断 面 均 匀 地 卸 料 , 并
保 证 落 料 平 稳 ; ③耐 磨 , 维 护 方 便 。 隔 栅 板 的 安 装 与
图 1ꢀ 隔 栅 板 示 意
3
. 2ꢀ 加 强 密 闭
在 +0. 25 m 水 平 增 设 挡 板 , 在 保 证 翻 车 机 安 全
运 行 的 前 提 下 , 尽 可 能 地 减 少 翻 车 机 两 侧 的 间 隙 , 减
少 粉 尘 向 人 员 活 动 区 内 的 扩 散 及 上 升 气 流 的 横 截 面
面 积 。 同 时 , 该 挡 板 还 起 到 了 改 变 气 流 的 运 动 方 向 的
作 用 , 从 而 增 加 了 粉 尘 与 障 碍 物 的 碰 撞 几 率 , 通 过 撞
击 作 用 , 实 现 粉 尘 的 现 场 去 除 。 挡 板 的 设 置 见 图 2。
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图 2ꢀ 挡 板 设 置 示 意
3
. 3ꢀ 完 善 喷 雾 装 置
出 , 形 成 一 道 水 幕 , 可 以 起 到 隔 尘 的 作 用 。 因 此 , 改
造 方 案 决 定 对 原 有 的 喷 水 装 置 进 行 检 修 、 改 造 、 完
善 , 选 用 低 压 、 雾 化 效 果 好 的 喷 嘴 , 发 挥 其 湿 式 除 尘
的 作 用 。
翻 车 机 进 行 卸 矿 作 业 时 , 由 于 落 差 、 重 力 和 快 速
落 入 矿 仓 的 冲 击 力 等 原 因 , 在 卸 矿 过 程 中 不 间 断 地
从 矿 仓 底 部 扬 起 大 量 粉 尘 。 用 双 排 接 力 及 悬 喷 形 式
喷 雾 , 对 整 个 扬 尘 面 进 行 全 方 位 密 封 喷 雾 除 尘 。 翻
车 机 作 业 开 始 , 当 矿 车 倾 斜 25° ~ 30°后 , 矿 流 逐 步
随 煤 车 倾 斜 落 入 矿 沟 中 , 自 动 控 制 器 发 出 指 令 , 实 施
喷 洒 作 业 , 水 量 逐 步 加 大 ; 当 矿 车 倾 斜 60°时 , 矿 流
全 部 注 入 卸 矿 沟 , 此 时 矿 量 和 尘 量 最 大 , 实 施 最 大 水
量 喷 雾 作 业 。 对 粉 尘 喷 雾 , 有 利 于 粉 尘 加 湿 , 增 加 粉
尘 的 凝 聚 性 , 促 进 粉 尘 的 除 去 。 另 外 , 水 雾 高 速 喷
3. 4ꢀ 局 部 排 风 和 局 部 送 风 系 统
对 于 负 一 层 的 尘 源 需 要 采 用 局 部 收 尘 , 除 尘 风
管 沿 - 3. 5 m 水 平 楼 板 布 置 , 设 在 人 行 走 道 一 侧 ,
吸 尘 罩 中 心 距 离 楼 板 1. 8 m, 吸 尘 罩 口 尺 寸 为
400 mm × 400 mm。 对 于 负 二 层 的 板 式 给 矿 机 和 负
三 层 的 皮 带 转 运 点 采 用 密 闭 罩 , 除 尘 风 管 布 置 在 翻
车 机 一 侧 。 为 了 加 强 通 风 , 在 负 二 层 和 负 三 层 设 置
1
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总 第 512 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 现 代 矿 业 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 12 月 第 12 期
送 风 系 统 。 负 二 层 和 负 三 层 的 送 风 合 为 一 个 系 统 ,
风 机 布 置 在 负 二 层 , 原 通 风 除 尘 立 管 作 为 设 计 的 进
风 管 , 其 他 维 持 原 系 统 不 变 , 只 需 要 稍 加 修 复 。 负 一
层 、 负 二 层 、 负 三 层 的 通 风 除 尘 合 为 一 个 系 统 , 原 进
风 井 设 计 作 为 除 尘 风 管 。
4ꢀ 结 ꢀ 论
此 次 所 研 究 和 设 计 的 除 尘 系 统 , 最 终 选 择 综 合
防 尘 措 施 , 其 结 构 简 单 , 耗 水 量 和 耗 电 量 少 , 对 呼 吸
性 粉 尘 除 尘 效 率 高 , 易 于 推 广 应 用 , 从 而 带 来 很 好 的
社 会 效 益 和 经 济 效 益 。 系 统 运 行 后 , 矿 物 粉 尘 回 收
400 t/ a, 按 250 元 / t 计 算 , 产 生 效 益 10 万 元 ; 岗 位 粉
3
. 5ꢀ 设 备 型 号 选 择
3
原 料 车 间 的 除 尘 系 统 确 定 以 后 , 设 备 的 确 定 也
尘 浓 度 小 于 10 mg / m , 低 于 国 标 。
是 至 关 重 要 的 。
除 尘 风 机 的 选 择 取 决 于 风 量 和 风 压 。 风 量 的 确
由 于 地 面 水 平 设 置 了 密 封 挡 板 以 及 矿 仓 口 设 置
了 栅 格 板 , 有 效 地 阻 止 粉 尘 飞 溅 , 地 面 水 平 和 负 一 层
地 板 上 的 落 尘 基 本 消 失 ; 由 于 采 用 了 通 风 除 尘 系 统 ,
降 尘 器 的 除 尘 效 率 达 90% 以 上 , 因 此 浮 尘 对 环 境 的
污 染 大 大 降 低 。 同 时 , 加 强 负 二 层 和 负 三 层 的 通 风 ,
不 仅 设 置 了 排 风 除 尘 系 统 , 还 设 置 了 送 风 系 统 , 更 加
有 利 于 粉 尘 和 有 毒 有 害 气 体 的 排 除 和 稀 释 , 大 大 有
利 于 作 业 环 境 的 卫 生 与 环 保 , 有 利 于 作 业 人 员 的 身
心 健 康 , 提 高 作 业 效 率 , 形 成 更 大 的 潜 在 的 社 会 效 益
和 经 济 效 益 。
定 以 完 全 吸 收 翻 车 机 卸 料 时 产 生 的 风 量 和 负 二 层 、
负 三 层 密 闭 罩 的 风 量 为 基 础 , 翻 车 机 卸 料 时 产 生 的
3
风 量 经 计 算 得 32 911 m / h; 负 二 层 、 负 三 层 密 闭 罩
3
的 风 量 是 20 000 m / h。 按 设 计 图 布 置 管 道 、 吸 气 罩
3
和 密 闭 罩 , 最 后 确 定 风 机 的 风 量 为 62 000 m / h, 计
算 的 通 风 阻 力 为 2 400 Pa。 目 前 选 择 的 风 机 型 号 为
3
4
79No12E, 风 量 为 53 000 ~ 88 000 m / h, 通 风 全 压
为 1 600 ~ 2 400 Pa; 电 动 机 型 号 为 Y280S4, 功 率 为
7
5 kW。
选 择 除 尘 设 备 时 必 须 全 面 考 虑 各 种 因 素 的 影
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
[
1] ꢀ 国 家 环 境 保 护 总 局 . 钢 铁 工 业 废 气 治 理 [ M] . 北 京 : 中 国 环 境
科 学 出 版 社 , 1992.
响 , 如 处 理 风 量 、 阻 力 、 粉 尘 的 物 理 化 学 性 质 、 一 次 性
投 资 、 回 收 、 维 护 和 运 行 成 本 等 。 由 于 该 原 料 车 间 翻
车 机 翻 卸 的 物 料 多 种 多 样 ( 粉 尘 的 性 质 和 粒 径 不 确
定 ) , 经 比 较 , 选 择 气 箱 脉 冲 袋 式 除 尘 器 。 为 了 提 高
[
[
2] ꢀ 孙 一 坚 . 工 业 通 风 [ M] . 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 , 1985.
3] ꢀ 工 业 防 尘 专 业 委 员 会 . 工 业 防 尘 手 册 [ M] . 北 京 : 劳 动 人 事 出
版 社 , 1989.
WWW. KY114. CN
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[
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袋 式 除 尘 的 综 合 效 果 , 建 议 布 袋 采 用 覆 膜 滤 料 。 因
为 它 除 尘 效 率 高 , 清 灰 彻 底 , 过 滤 风 速 高 , 压 力 损 失
稳 定 且 保 持 较 低 水 平 , 对 滤 袋 的 磨 损 小 , 适 应 的 粉 尘
范 围 广 , 寿 命 长 , 能 耗 低 , 成 本 低 。 选 择 PPW968 型
出 版 社 , 1984.
5] ꢀ 宁 佐 阳 , 刘 和 云 , 蒋 爱 华 , 等 . 翻 车 机 室 除 尘 系 统 的 设 计 与 研 究
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3
气 箱 脉 冲 袋 式 除 尘 器 , 风 量 为 55 200 m / h, 阻 力 为
( 5) : 4445.
1
500 ~ 1 700 Pa, 过 滤 风 速 为 1. 2 m/ min。 实 际 上 过
[ 7] ꢀ 王 凤 岩 . 翻 车 机 粉 尘 的 治 理 [ J] . 辽 宁 城 乡 环 境 科 技 , 2006, 26
(
2) : 3132.
滤 风 速 可 加 大 。
送 风 风 机 沿 用 老 送 风 风 机 型 号 。
(
收 稿 日 期 20110820)
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9] ꢀ
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(
ꢀ
[
上 接 第 127 页 )
2
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( 收 稿 日 期 20111028)
1
30
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