湿式纤维栅除尘器在露天矿潜孔钻防尘的应用.pdf

湿式纤维栅除尘器在露天矿 潜孔钻防尘 的应用 冶 金部 安全 环 保研究院 梁国 焕 钟 孝贤 白银露天矿因含硫粉尘烧坏除尘器的布袋，致使潜孔钻除尘系统失效。本文介绍了一种可替代布袋 除尘器与潜孔钻配套使用的湿式纤维栅除尘器。其体积仅为布袋除尘器的二十分之一，对呼吸性粉尘的 除尘效率达 9 7 ． 3 ～9 8． 1 ％，除尘系统总除尘效率为 9 9 ． 9 6 ％， 较好地解决了潜孔钻的粉尘污染问题。 白银露天矿已成为深 凹露天矿，生产环境 空气污染 日益严重。 据测定，其主要污染物是 粉尘。 可见， 防尘问题已成为露天矿山环境保护 的一个突出问题，其中潜孔钻产尘则是主要的 尘 源 之一 。 该矿采用的 7 3 - 2 0 0型潜孔钻机已 配 备 有 布袋除尘系统。但是， 由于非冰冻季节． 特别是 夏季钻孔时，造成含硫粉尘 自燃烧毁布袋和严 重污染作业环境等问题。 为解决这 些问题，冶 金部安全环保研究院、 白银露天矿和 白银劳研 所共同研制 了与 7 3 - 2 0 0型潜孔钻机配 套 使 用 的湿式纤维栅除尘器，解决了原有除尘系统的 f H] 题， 取得了一定的社会效益和经济效益。 一 、湿式纤维栅 除尘器 的 结构及原理 该除尘器是 由起粉尘凝聚增重作用 的纤维 栅作前置装置与起风水分离作用的直流旋风器 作后置装置组合成的综合除尘器。除尘器主要 由纤维栅嵌板、直流旋风分离器和供水喷雾系 统组成， 其结构如图 1所示。 当含尘气流通过嵌板时，一方面尘粒直接 与气流中的水雾及金属纤维 上 的 水 滴 膜相 撞． 使粉尘润湿增重和凝聚；另一方 面，由于纤 维栅板的作用，使含尘汽流的运动状态发生变 化， 结果使尘粒之间、 尘粒与气流中的水雾之间 水 图 l 湿式纤维栅除尘器示意 I 一喷雾器 牙 一 净水器 了 一供水管 一 纤维栅 嵌板6 一直流旋风分 离器 的碰撞机会大为增加，使尘粒润湿或 增 粗 凝 聚 而增重。这样， 一部分尘粒或尘团直接被嵌 板捕获，其余部分直接穿过嵌板进入旋风分离 器；在离心力 的作用下，尘粒进入筒壁的水膜， 并随污水从排污孔排出，洁净空气从除尘器 出 口排出。 嵌板是用不锈钢丝通过特殊加工而成。金 属纤维的这种编制与一般 的填充法或经纬编织 法比较， 具有两个优点 一是纤维层 内部各处充 填率比较均匀， 有 利于提高除尘技术性能； 二是 每根纤维由于气流的冲击将会发生振动，从而 有利于提高捕尘性能。 直流旋风分离器 由导流叶片、 脱水筒、 排气 管和排污管等组成。 通过试验 比较 选用了阻 力较小的而分离效率较高的扇形叶片作为该分 离器的导流叶片。 湿式纤维栅除尘器的供水喷雾系统由供水 管、 净水器、 实心喷雾器等组成。净水器由内外 金属矿山 5 1 9 9 0 维普资讯 双层 圆筒构成，它能够防止工业用水中大颗粒 杂物堵塞喷雾器。 二 、潜孑 L 钻 除尘系统及其 存在 的问题 7 3 2 0 0型潜孔钻机原装备有 二级 粗 效 旋 风一 布袋除尘系统，该干式除尘系 统 如 图 2所 示 。 有大量的、比表面积十分大的含硫粉尘积集在 布袋除尘器的布袋上和有流过粉尘层的气流为 含硫粉尘氧化提供充足的氧化条件，加速了含 硫粉尘氧化生热过程，引起布袋被烧毁。 烧坏 的快慢与气温有关，一般每年五月初前后便出 现烧布袋现象。到了夏季 ， 气温较高， 大大加剧 含硫粉尘的氧化过程， 布袋烧毁频繁发生， 其中 5至 9月份， 平均每 4天要全部更换一次布袋。 在气温较高的时期，以致刚刚更换 的新布袋 仅 经过一个班的钻孔生产时间就会将布 袋 烧 毁。 结果， 一方面排出大量的呼吸性粉尘， 严重污染 作业环境， 另一方面还因更换布袋而影响生产。 另外，即使在正常条件下，布袋除尘器 由于人 工清灰，不 仅工人们会大量接触呼吸 性 粉 尘， 而且落灰堆的二次扬尘仍严 重 污 染 环 境。 这 是 白银露天矿 潜 孔 钻 防 尘 中 急 待 解 决 的 问 题。 图 2 7 3 - 2 0 0型潜孔钻原有干式除尘系统 旧 级 ． s - z 二 5 三、湿式纤维栅除尘器 的应用 尘 器 一 布 袋 除 尘 器 5 一 离 心 风 机 4 G 型 二、i 亚] r 佣I埘 ，二 E H ．J 卫 ， 扫 据测定，该钻机在钻孔过程中除尘系统 的 进 口风量为2 7 0 0 m。 ／ h ， 出口风量为3 5 0 0 m。 ／ h ， 进 口粉 尘 浓 度 为 5 O ． 9 g ／ ma ，出 口 浓 度 为 0 ． 3 g ／ m。 ，总除尘效率为 9 9 ． 2 。 经过两级旋风除尘器后进入布袋除尘器的 粉尘浓度与钻孔速度有关，有时是很高的。 实 测结果表明，布袋除尘器入 口浓度 范 围 为 3． 5 2 4 g ／ m。 。在布袋除尘器落灰堆取样， 用生物 显微镜测得布袋 除尘器捕集粉尘 的 分 散 度 见 附表。 附表 布袋除尘器捕集粉尘的分散度 计数 从附表可知， 进入布袋 除尘器的粉尘 穿过 布袋谓失的粉尘未计算在 内 绝大部分 是 呼 吸 性粉尘， m 的占 9 6 ． 8 。 钻机在含硫的黄铜矿矿体上钻孔时， 由于 为解决上述潜孔钻原有除尘系统烧布袋的 问题，需要研究适合净化呼吸性粉尘浓度高达 2 4 g ／ m。 的除尘设备。 这种 除尘设备必需具有 较高的除尘效率， 结构简单、 工作可靠和体积小 等特点。 只有这样，才能适应这种移动性产尘 设备 的防尘需要。湿式纤维栅除尘器基本具备 这些特点。 所 以，把 它在潜孔钻防尘上进行应 用研究。 一 冬、 夏季节潜孔钻除尘方案 白银 露 天 矿 冬 季 日平 均 最 低 气 温 达 一 1 3 ． 4 。 C， 气温为 0 。 C以下的年平均天数为Z 5 3 天，冬季不宜采用湿式除尘。 为使潜孔钻除尘 系统全年可靠地工作并收到 良好的效果， 在冬， 夏不同季节中分别采用以下不同的两种除尘系 统。 两种系统并存而又极易转换的方案为非 冰冻期采用干式旋风一 湿式收尘系统， 即用湿式 纤维栅除尘器取代原有布袋除尘器；冰冻期仍 沿用原有的干式旋风一 布袋收尘系统， 这时气温 低， 不存在烧毁布袋问题。 金属矿 山 5 1 9 9 0 维普资讯 二 潜孔钻的除尘系统 潜孔钻除尘系统中的立式湿式纤维栅除尘 器， 其直流旋风分离器的内径 为 2 5 0 i n r n ， 纤维 栅有效过滤面积为 1 7 5 1 7 5 m ， 用两个喷雾 器喷雾。在粉尘浓度甚高的条件下所用的立式 纤维栅除尘器， 其分离筒 的底面必需做成斜面， 以顺利排出高浓度的污水，可避免 因粉尘沉淀 造成堵塞。 经过实验室试验和实际应用改进后， 潜孔钻用的湿式纤维栅除尘器如图 3所示。 图 3 立式纤维栅除 尘器示意 I 一 喷雾器 一嵌 板箱3 一分 离器 一检 查孔 6 一排浆管 6 布套 简 7 一冲洗 管 8 一嵌板 9 一 阀门 一 净水 器 根据上述确定缒潜孔钻冬夏季 干 旋 风一 布 袋除尘与干旋风一 湿式收尘系统交替使 用 的要 求，将立式纤维栅除尘器与布袋除尘器并联安 装于潜孔钻除尘系统中，借助两个蝶阀及一个 电器换向开关的控制，构成可以随时交替使用 的除尘系统 图4 。 在图 4的除尘系统 中，冰冻期关 闭蝶阀 1 ， 打开蝶阀 2 ， 含尘气流由孔 口捕尘罩经一， 二级 旋风除尘器， 由布袋收尘后， 从离心风机排入大 气；非冰冻季节关闭蝶阀 2 ，打开蝶 阀 1 ，含尘 风流由捕尘罩经一、 二级除尘器， 由湿式纤维栅 除尘器收尘后， 从离心风机排入大气。这样， 实 现冬、 夏季除尘方式的转换十分方便， 而且整个 图4 潜孔钻冬、 夏季轮换使用的除尘系统 I 一 孔 口捕尘罩 一 一级旋风 除尘器3 一二级 旋风 除 尘器 一 湿式纤维栅 除尘器 一布袋 除尘器 6 一 离心风机7 一蝶 阀 2 8 一 蝶阀 1 除尘系统 比较 紧凑。 根据该矿采场采用在钻机上安装水箱、水 泵供钻机用水 的特殊情况，潜孔钻上湿式纤维 栅除尘器的供水喷雾系统，主要 由水箱、 水泵、 净水器、 液位变送器和数字显示报警仪等组成b 供水喷雾系统及水箱水位、水泵和风机运转的 联锁控制，保证了在有水条件下才能使用湿式 纤维栅除尘器。 在上述的除尘系统中，湿式纤维栅除尘器 处在负压状态下工作。 - 在排污管末端接一个布 套筒，可以避免因通过排污管吸入风流而降低 除尘效果。在负压状态 下， 布套筒被吸扁时， 可 以阻止排污管吸入风流； 当排污管中的污水水 柱压力大于除尘器的负压时， 布套筒张开排污。 将湿式除尘器排出的污水，引送到旋风除 尘器落灰堆上润湿粉尘，可以减少二次扬尘对 环境的污染。 三 潜孔钻除尘系统入口风量与纤维栅除 尘 器 喷雾 水量 潜孔钻干式旋风一 湿式收尘系统中 起 收 尘 作用的是孔 口捕尘罩、两级旋风除尘器和湿式 纤维栅除尘器等部分。第一级旋风除尘器入 口 风量的大小是影响各部分协调地发挥收尘效果 的一个重要参数。 当入 口风量过大时，孔 口捕 尘罩将排 出粒度过大、 浓度过高的大量粉尘， 从 而增加旋风除尘器的粉尘处理量。当入 口风量 过小时，会造成孔 口捕尘罩大量粉尘外逸和严 重污染作业环境的问题。 试验表明，潜孔钻除 金属矿山 1 9 9 o 3 3 维普资讯 尘系统的入 口风量大约以 2 5 0 0 m。 ／ h为宜。 喷雾水量的大小是影响纤维栅除尘器在粉 尘浓度很高的条件下能否充分润湿和顺利排出 粉尘污水的重要参数。 然而，增加喷雾水量受 到钻机水箱贮水容量的限制。 经试验，在潜孔 钻入 口风量约为 2 5 0 0 m。 ／ h 、进入纤维 栅 除 尘 器的粉尘浓度为 3 ． 5 2 4 g ／ m。时， 喷雾水量 以 5、6L ／ rai n为宜。在这种条件下， 湿式纤维栅 除尘器可以达到 良好的运转状态和收尘效果。 在 潜孔钻冬、 夏季除尘系统转换时， 会因除 尘系统阻力改变引起风量的变化。这 时需进行 适当的调试，调到使孔 口捕尘罩的粉尘不外逸 讨 的风量， 并在喷雾水量恰当时， 除尘系统便可 投 入使用。 四 潜孔钻干式旋风一 湿式收尘系 统 应 用 情况及主要技术性能 湿式纤维栅除尘器在潜孔钻防尘的应用研 究过程中， 首先在实验室进行除尘性能 测试， 然 后安装到潜孔钻机除尘系统中应用。 在实验室试验 中，采用武钢大冶铁矿矿石 粉尘作试验粉尘， 粉尘真比重为 3． 5 3 g ／ o m3 ， 小 于 5 m 的粉尘颗粒数 占 8 2 ． 1 ，大于 m 的 占1． 7 。 除尘器试验中_ 的通 风 方 式 负 压 与在潜孔钻 应 用 时 一 致，嵌 板 过 滤 风 速 为 1 5 ． 4m／ s ．粉尘浓度为 8 8 mg ／ m。 时，除尘效 率为 9 4 ％。 湿式纤维栅除尘器安装到潜孔钻除尘系统 图 4 后， 在除尘器正常运转条件下进 行 数 次 测定。 实际应用表 明， 湿式纤维栅除尘器对呼 吸性粉尘具有较高 的捕 尘 效 率， 可 达 9 7 ． 3 9 8 ． 1 ， 并且 比实验室测定的结果还高， 其原因 是在潜孔钻应用时的粉尘浓度，嵌板过滤风速 和直流旋风分离器 的风速都比较大，有利于提 高除尘效率；干式旋风一 湿式纤维栅除 尘 系 统 的总除尘效率为 9 9 ． 9 ，略高 于 潜 孔 钻 原 有 干式旋风一 布袋除尘系 统 正 常 使 用 的 总效 率 9 9 ． 2 。 潜孔钻干式旋风一 湿式纤维栅除尘 系 统 投 入使用后， 只要保持正常供水， 湿式纤维栅除尘 器就正常运转， 是解决烧布袋 的较好方法， 具有 较好的社会效益和经济效益。 五 社会效益和经济效益 干式旋风一 湿式纤维栅除尘系统与 原 来 的 除尘系统相 比， 具有更高的除尘效率， 降低了排 放粉尘浓度， 对改善采场环境污染有明显作用， 除尘器排 出的粉尘污水不存在二次扬尘污染问 题，而且可利用这些粉尘污水浇湿干式旋风除 尘器排出的粉尘，可以抑制落地岩粉的二次飞 扬， 从而进一步控制粉尘对采场环境的污染。 采用这种除尘系统的 1 0号钻机， 每年可以 节约包括来 自更换布袋 的材料费、 劳动力开支、 机械作业费等 5 0 0 0元。同时因增加了 纯 钻 孔 时间， 每年每台钻机可多生产矿石 7 0 0 0 如果 在全矿推广使用 ， 则可能获得更大的经济效益。 四、结 语 通过湿式纤维栅除尘器在潜孔钻除尘系统 中的应用， 可以得到以下结论 1．该除尘器能够在粉尘浓度很高 的 潜 孔 钻除尘系统中正常运转，对呼吸性粉尘有较高 的除尘效率， 完全可以替代布袋除尘器， 较好地 解决 白银露天矿潜孔钻除尘 中的烧布 袋 问 题。 此外，还可利用湿式纤维栅除尘器排 出的污水 来润湿旋风除尘器落灰堆粉尘， 减少二次飞扬， 提高环境清晰度， 改善生产环境 的劳动条件。 所 以，湿式纤维栅除尘器的应用是有供水的露天 矿潜孔钻 的一种新的有效收尘方法。 2 ．白银露天矿冬季气温低、结冻时间长， 为使潜孔钻除尘系统全年可靠地工作和收到 良 好的除尘效果，在冬、 夏季分别采用干式旋风一 布袋收尘与干式旋风一 湿式收尘交替使 用 的 除 尘方案，实施这两种除尘系统交替篦用十分简 便。 3．湿式纤维栅除尘器体积小 仅为布袋除 尘器的二十分之一 ， 结构紧凑， 处理风量较大， 是一种新型中高效除尘器 ，有着广泛的应用前 景 。 金属矿山 5 1 9 9 0 维普资讯