輸煤係統煤粉塵的危害與治理

陝西渭河煤化工集團有限責任公司是國內首家煙煤為原料，年產合成氨30萬t，尿素52萬t的大型化肥生產企業。設計年消耗原煤，燃料煤83.95萬t。這些煤在卸車、轉運和供給過程中，煤產生大量的煤粉塵。諸如導料槽密封不嚴，造成煤塵逸散；1#皮帶和3#皮帶的8台葉輪給煤機取煤時，在取煤口也會產生大量煤塵；輸煤皮帶上的煤被卸人煤倉時，由於落差較大，落煤時掀起大量粉塵，隨著倉內煤位的升高，含塵氣體就會從落煤口排出並擴散，造成汙染。另外，由於通風不暢，卸煤底槽，輸煤轉運站、備煤筒倉頂部及皮帶走廊等處，都是煤塵產生較為密集的地方。

1、粉塵主要有兩大類，無機粉塵和有機粉塵，煤粉塵屬無機粉塵中的一種。從廣義上來說，無機粉還包括金屬粉塵、石英、沙塵等等。嚴重的粉塵汙染不僅造成大氣環境汙染，帶使電氣設備絕緣水平下降，給企業安全生產和職工的身心健康帶來極大危害。煤粉塵是人體健康的大敵，其中直徑0.5~5µm之間的飄塵對人的危害最大，它可以直接到達肺細胞而沉積，並可能進入血液布滿全身。
粉塵粒子表麵有各種有毒物質，進入人體後可引起呼吸道、心肺等方麵的疾病。長期在粉塵超標的環境中工作，一方麵從業人員易患塵矽肺等職來病，同時也會給企業帶來了沉重的經濟的負擔。
2、煤粉塵同金屬粉塵（如鋁粉、鎂粉）、合成材粉塵（如塑料粉、染料粉）、林業品粉塵（如紙粉、木粉）等可燃粉塵一樣，屬於爆炸危險品。當可燃粉塵與空氣混合的濃度達到一定的值（爆炸臨界濃度）時，若遇有火星、電弧或適當的溫度，其氧化反應即在瞬間完成，產生的熱量和火焰迅速傳給相鄰的粉塵，又引起周圍的粉塵燃燒放熱。一般的燃燒火焰傳播速度隻是在每秒零點幾米，而密集的粉塵燃燒時，火焰傳播速度可達幾十米乃至幾百米。粉塵一旦燃燒時，一連串的連鎖反應便在瞬間完成，立即釋放出巨大在能量，溫度迅速上升，空氣急劇膨脹，接下來便會發生可怕的爆炸。粉塵爆炸的最大特點是多次爆炸，因初始爆炸會將沉積的粉塵揚起，在新的空間形成更多的爆炸混合物而再次爆炸。連續爆炸會給企業帶來慘重的損失。
自1985年意大利發生第一起粉塵爆炸之後，世界各國特別是一些發達的工業國都對粉塵問題進行了大量的研究，采取越來越嚴密的防範措施，而國內在這方麵的研究卻相對落後，以至於粉塵爆炸02manbetx.com 時有發生。

粉塵爆炸實質上是一種特殊的燃燒，它是粉塵粒子表麵和氧化作用的結果。在日常生活中，人們都有這樣的經驗，生爐子時，開始要放一些容易著火刨花或紙片，由它們引來燃木塊和煤餅。因為燃燒是燃料的氧化合的過程，燃料越薄越細，表麵麵積就越大，與氧化接觸機會越多就容易燃燒。刨花之所以比木塊容易燃燒，就是因為它的表麵積要比木塊大的多。據計算，1塊1cm3的木塊，其表麵積隻有6cm2;如果把它粉碎成1nm(1nm=10-9m)大小的細屑，那麼，這些細屑總的表麵積可達6000m3。又比如直徑為0.03μm(1μm=10-6m)的1g超細鋁粉，表麵積約有72m2。粉塵的表麵上吸附了空氣中的氧，而氧在這種情況下具有極大的活力，易與霧經的可燃物分子發生化學反應。此時，隻要有不多的熱，不多的空氣，就能使可燃粉塵完全足夠地用來燃燒自己。
1986年3月15日淩晨39分，黑龍江省哈爾濱市亞麻廠發生特大亞麻粉塵爆炸02manbetx.com ，並引發大火。爆炸中心區約0.3m多厚的水泥磚被炸碎，鋼筋水泥澆注的防爆牆被爆炸被爆炸產生的強大氣浪衝擊變形、倒塌、地溝蓋板和地下庫房樓板嚴重破壞。梳麻車間和前紡車間內的機器設備及電器設備被燒毀。準備車間前半部與中央換氣室相鄰的承重牆倒塌，廠房主梁和屋頂塌落，鋸齒形房項被強大的氣浪衝到廠外。爆炸產生的火焰高達到20m以上，據02manbetx.com 後統計，當時在崗的生產工人共計447名，其中受傷住院83名，死亡58名，4個生產車間的3000m2廠房及89台生產設備遭到嚴重毀壞。
1987年10月4日，青島第六棉廠粗工車間，因濾塵器粉塵爆炸而引發火災，燒毀了1個車間主150台紡織機器，直接損失92萬元，3名工人死亡。
2000年1月21日，杭州佳木有限公司發生一起木屑粉塵引起的重大爆炸02manbetx.com ，造成4人死亡7人受傷。
2001年8月21日，位於廣州市白雲區龍歸鎮的邦盛白馬食品化學有限公司一生產麵粉增白劑的車間發生粉塵爆炸事故，造成1人死亡7人受傷。
慘痛的事故教訓應該引起我們對粉塵危害的高度重視，影響粉塵爆炸的因素主要包括：粉塵的物理化學性質（如燃燒熱、氧化速度、帶電性、凝聚性、附著性以及所含揮發物等）、顆粒大小、浮遊狀態、在空氣中的含量以及點火源的強度等。一般來說可燃粉塵越細小、越幹燥、發生爆炸的可能性越大。應當注意的是，引起粉塵的爆炸並不一定要在所有場所的整個空間都形成具有爆炸危險的粉塵濃度，一般隻要粉塵在房屋中密集地附著於牆壁、房頂、設備上就可能引起爆炸。
1、渭河煤化工集團有限責任公司輸煤係統轉運過多，轉運點落差過大是造成粉塵濃度大的主要原因，如遇天旱煤幹，作業過程中粉塵量會大增。
2、皮帶機導料槽處密封不嚴，向外逸散煤塵。
3、除塵器吸塵點不合理，除塵效果不佳。
4、皮帶走廊地麵積較多，處理起來極不方便，而且在清掃時造成二次揚塵。
5、回程皮帶粘煤嚴重，造成拋灑、揚塵。
6、輸煤係統共有大小揚塵點20餘處，尤其以原煤、燃料煤卸車、職煤口、皮帶輸送機之間的轉運及進倉落料口等處煤塵最為密集，汙染較重，濃度最高時達1000mg/m3，遠遠超出工作場所最高容許濃度200mg/m3的標準。原設計並安裝有14台布袋除塵器，煤底槽每側各設計有2個引風口並裝有4台機械排風機。渭河煤化工集團有限責任公司輸煤係統1995年開始運行，隨著時間的推移，暴露出許多原設計、安裝的不合理之處。特別是除塵設備，經過幾年的實踐驗證，多處存在問題，如：安裝位置不合理，造成吸風管及排灰管彎角太多，且多為90°直角，造成落灰不暢，容易積灰。粉塵積聚過多就會因高溫而自燃。1996年4#皮帶頭部除塵器就發生過自燃，由於發現及撲救及時，才未造成大的損失。
7、由於除塵器的吸、排灰管材質缺陷，1999年開始已有多處風化鏽蝕，使除塵效果大大降低，個別除塵器實際上已喪失了除塵作用。
8、由於除塵安裝的門式注水機，不合實際，已閑置。
9、設計安裝的倉頂輸送帶。是將物料以傾角90°提升4.69m後，分別落料至各備煤筒倉。這樣的設計，總體上比較美觀，但由於輸送帶負載上下顛簸，不僅增加能耗，加大了工藝人員的巡檢難度，而且造成多次揚塵，成為粉塵擴散較嚴重的區域。
由於以上問題的存在，煤塵汙染已嚴重地威脅到員工和生產設備的安全，煤塵治理已是刻不容緩。
1、 工藝改造措施
（1） 輸煤係統共有17條輸送帶，對所有輸送帶導料槽、落煤鬥進行了改造，增大了
頭部的包容範圍，有效控製了堵煤和漏煤。
（2）對所有輸送帶清掃器進行改造，由一級清掃改為二級清掃，采用新型合金清掃器，並給所有皮帶的轉向滾筒加裝了自製的清掃刮板，有效地防止了皮帶粘煤，減少了粉塵二次飛揚。
（3）在揚塵點增設了水霧噴淋裝置。
　（4）封閉了暴露在外麵的倉頂皮帶拉緊器和3#皮帶拉緊器，避免了煤塵飛揚。
2、 土建措施
（1）給通風不暢、煤塵較為密集的1#皮帶崗位和倉頂皮帶崗位做了防水地麵，並增加了衝洗水。將水平地麵做成有坡度的地麵，有利於用水衝洗，防止粉塵沉積。
（2）將原有的倉頂皮帶改造為平皮帶，減少了粉塵飛揚。
3、 除塵措施
（1） 對導料槽進行密封改造，並增設多級防塵簾，防止落料時，粉塵逸散。
（2） 對破碎樓的2台除塵器進行了重點改造，重新調整吸塵點，使其更為合理。
（3） 經實踐驗證，除塵器原有排灰機械不合理，運轉不正常，落灰不暢，易造成灰塵沉積，在原基礎上進行了改造，效果良好。
（4） 在充分調研的基礎上，在倉頂皮帶導料槽處安裝了1台濕法除塵器，費用低且效果好。
（5） 對所有的除塵器吸、排灰管進行了更新。
4、管理措施
加強輸煤除塵設備的運行、維護管理，認真做好防塵除塵設備、設施的維護和保養，及時解決除塵係統存在的缺陷，做到設備配套、係統健全，使險塵設備都能穩定運行。集團公司曾就輸煤係統煤塵含量過高這一隱患，於2001年6月由1名副總牽頭，組織了跨職能、跨部門的粉塵治理防範小組，通過技術人員的群策群力，用時半年，在粉塵的治理與防範方麵取得了一定的成效。
1、 效果
治理前輸煤係統各崗位空氣中煤塵濃度每年都有超過國家衛生標準的樣品。治理後，除1#皮帶崗位粉塵的濃度稍高外，其分崗位均在國家衛生標準10mg/m3以下，治理效果十分顯著。
2、 幾點設想
經過幾年的治理，盡管取得了一定的成效，但仍有一些問題有待解決，為更有效治理粉塵，可以在條件成熟時完善以下工作。
（1）現在除塵器吸灰管長度大、分支多且存在多處90°彎角，容易造成積灰，而且不易清理，如果能將直角改為帶弧度的彎角，並在吸灰管上預留檢查口，將會極大地提高吸塵效果。並方便清理積灰，還可利用檢查口檢測風量。
（2）由於現有除塵器吸塵點較多，造成風力分散，除塵效果降低，如能在吸灰管上增加三通檔板，使風力集中，那將會大大提高除塵效果。這樣不但充分發揮了現有除塵器的效能，而且可以為企業減少因新增除塵設備而增加的費用。
（3）取煤口安裝擋煤板，以多方考察論證，對降低煤塵的產生具有積極作用，應盡快實施。
（4）經過幾年的實踐驗證，水霧噴淋裝置對降低煤塵飛揚，確有效果。如能在每個落料口及葉輪給煤機取煤口都增設水霧噴淋裝置，定能有效降低煤塵。
（5）卸煤間是煤塵產生較為密集的地方，由於原設計安裝的門式注水機已閑置，目前尚無有效的降塵設施，如能采取較為先進的荷電水霧除塵設備，那將全大大改善作業現場環境。
（6）現在導料槽由多節構成，存在縫隙。如能將導料槽改製成一個整體，且前後及側板改製為多層密封，將會有效防止煤塵逸散。
（7）今後在輸煤係統的設計中，皮帶機應盡量減少轉運點並降低轉運點落差，盡可能多地采用管式皮帶機，皮帶機頭部滾筒處應設有效的皮帶清掃或衝洗裝置，以此來降低煤塵飛揚。