矿山潜孔钻作业扬尘特点分析与袋式除尘器的研制

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矿山潜孔钻作业扬尘特点分析与袋式除尘器的研制

　　【摘要】本文通过对潜孔钻作业岗位扬尘特点的分析以及潜孔钻用除尘器存在的问题,而研制开发了潜孔钻用气箱脉冲袋式除尘器,且对其工作原理与特点进行了详细阐述。在实际工作中与其它除尘器相比,说明了袋式除尘器应用效果良好,值得推广。
　　【关键词】潜孔钻作业特点;袋式除尘器;研制;应用
　　
　　随着社会的不断进步,节能减排和环境保护工作越来越受到人们的重视,工业企业的环保工作将由污染全面达标排放,转向ISO14000体系认证。因此,过去被人们忽视的,象矿山潜孔钻这样的小污染源的治理工作将被列入到议事日程上来。
　　
　　1 潜孔钻作业岗位扬尘特点
　　
　　潜孔钻作业采用压缩空气,气压越大,潜孔钻钻孔速度越快;随着压缩空气压力增大,钻杆处扬尘加大,使得钻机附近粉尘弥漫,不仅危害操作人员的身体健康,而且影响潜孔钻作业速度,加快机械和电器设备的损坏。其作业岗位的扬尘特点是:
　　1.1 潜孔钻作业时不仅岗位粉尘浓度高,而且粉尘颗粒级配分布广。根据现场观察,有微细粉尘,也有粗颗粒粉尘,微细粉尘有的小于5μm,对人体健康危害较大;有的颗粒达到5mm,如瓜子片大小,粉尘颗粒多数呈棱状外形,对除尘设备、风管和风机磨损较大。
　　1.2 由于是露天作业,潜孔钻粉尘受天气、风向和风力影响较大。如果风向迎向潜孔钻,其操作室笼罩在粉尘中,为了减少粉尘污染,岗位人员只得远离潜孔钻,不仅不利于设备操作管理,而且也使得潜孔钻钻杆不能及时调整,造成工作效率下降。如果遇到雨天,矿山工作台面物料潮湿,在钻孔作业开始阶段,粉尘含湿量较大,影响除尘器的工作效果,甚至出现风管和除尘器堵塞现象。
　　1.3 由于潜孔钻作业时产生大量的瓜子片状颗粒,如不能及时处理,因这些较大颗粒受到颗粒本身重力作用,瓜子片状颗粒容易在钻杆与钻孔之间停留,当瓜子片状颗粒沉积到一定数量时,造成“抱杆”现象,这时,只得停止作业,抽钻杆后再进行重新钻孔作业。当钻孔越深时,瓜子片状颗粒“抱杆”现象越严重,影响钻孔作业的工作效率,增加生产成本。
　　
　　2 潜孔钻用除尘器存在问题
　　
　　在矿山钻孔作业的潜孔钻粉尘点因是野外作业,常被大多数水泥企业忽视,而过去用于这类除尘的设备大多是非专业环保厂制造,其技术水平较落后,除尘效果欠佳,运行也不经济。
　　当前比较常用于潜孔钻的除尘器有:
　　2.1 多管旋风除尘器。它结构简单,除尘效率低;一般开始使用时,潜孔钻的钻孔处能显负压作业,但多管旋风除尘器出口粉尘排放较大,矿山开采面粉尘弥漫。由于粉尘颗粒进入旋风除尘器的速度较快,使用半年后,风机风叶和壳体磨损较大,除尘器风量开始下降,潜孔处扬尘增大。使用一年半后,风机外壳磨破,风叶磨损加剧,需更换风机。在钻孔的开始阶段,如果遇到雨天,物料潮湿,粉尘湿度较大,旋风筒易堵塞,加剧粉尘排放和风机磨损。
　　2.2 单机反吹袋式除尘器。尽管使用单机反吹袋式除尘器其出口粉尘排放能达标,但因通常它为两状态清灰在线清灰,清灰力较弱,滤料上粉尘层较厚,易形成滤袋肥大、板结现象,久而久之,单机反吹袋式除尘器通风量下降,潜孔钻钻孔处扬尘较大。由于该类除尘器为内滤式除尘,遇到雨天粉尘湿度较大时,容易造成滤袋结料柱现象,使得除尘器的通风能力下降,影响除尘效果。
　　由于多管旋风除尘器和单机反吹袋式除尘器得实际运行阻力大,不仅影响除尘效果,而且选用风机较大,其电动机功率大,电耗大,很不经济。
　　2.3 水除尘器。尽管它的除尘效果较好,但由于矿山地理位置较高,供水很不方便,容易出现二次污染问题,大多水泥企业已经废弃水除尘器设备。
　　根据潜孔钻作业产尘的特点,结合潜孔钻操作,我们研制开发了潜孔钻用气箱脉冲袋式除尘器(为了便于叙述,以下简称QK除尘器),并应用成功。
　　
　　3 QK除尘器结构、工作原理及主要特点
　　
　　3.1 QK除尘器技术参,见表1。
　　
　　3.2 QK除尘器结构组成
　　3.2.1 设备组成:QK除尘器由箱体、进风口、出风口、灰斗、滤袋、清灰管路系统及阀门(包括脉冲阀、电磁阀、气缸组件)组成。
　　3.2.2 主体结构:QK除尘器主体由2个气箱室,每个气箱室有30条滤袋。它采用四状态离线脉冲清灰方式清灰。

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　　　3.2.3 四状态清灰特点
　　1)给落灰留有时间,减少了除尘器内部的二次扬尘,减少除尘器的运行负荷;
　　2)减少清灰时间,减少动力消耗及对滤袋的损伤;
　　3)静态清灰时,袋的附着力消失(通风),易使灰尘成片状脱落,节省清灰动力;
　　4)由于采用定时清灰,滤袋压力平稳;
　　5)缺点是离线时间稍长(根据袋长不同,离线时间不一样),但实际生产中除尘器运行综合性能良好。
　　3.3 工作原理:
　　潜孔钻工作时,潜孔钻钻头产生的含尘气体由QK除尘器进风口进入除尘器,进入QK除尘器的粉尘因风速突然大幅降低,较大颗粒粉尘在重力作用下落入灰斗,细粉尘经过滤料过滤后,被阻留在滤袋表面,洁净空气由除尘器出口经风机排出。
　　当除尘器运行一段时间后,滤袋表面捕集的粉尘层增厚,除尘器运行阻力增大;当阻力达到一定程度后,控制机构切断出风阀,使一室滤袋处于静止状态,这时脉冲阀开始工作,对滤袋进行清灰喷吹,滤袋急剧膨胀,滤袋上粉尘剥离落入集灰斗;当脉冲阀工作完毕后,滤袋又处于静止状态,打开出风阀,该室除尘个气箱又进行工作。这时,除尘器又进行另一室的清灰工作。
　　3.4 主要特点
　　3.4.1 由于潜孔钻粉尘中粗颗粒较多,将QK除尘器进风口设置在灰斗部,使含尘气体由灰斗部进入除尘器,粗颗粒粉尘靠自身重力落入灰斗;较细粉尘由滤袋捕集,在压缩空气喷吹力的作用下,滤袋上的粉尘成片状剥离落入灰斗,减少二次扬尘现象。
　　3.4.2 由于潜孔钻粉尘中粗颗粒所占比例较多(这与吸风量成正比),灰斗中的集灰只需重力排出。考虑到填炮眼需要,收集的粉尘要满足集灰存放要求。
　　3.4.3 潜孔钻为露天作业,考虑到环境和进除尘器的废气温度、湿度变化大,需选用拒油防水类滤料。因潜孔钻操作室空间小,所用除尘器的电控柜在满足控制功能要求的前提下要小型化,以便在潜孔钻操作室内摆放。
　　
　　4 应用及效果
　　
　　某水泥厂4#潜孔钻原采用水除尘器除尘,因矿山海拔较高,山上缺水,使得该除尘器无法使用,造成潜孔钻钻台平面及操作室扬尘严重,浓度达339mg/m3。粉尘浓度超标32.9倍,这不仅影响工人的正常作业,而且危害职工的身体健康,加剧机械设备的磨损和电器设备的损害。
　　为了消除粉尘污染,提高潜孔钻的工效,我们选用了新研制的QK除尘器,针对矿山爆破时需用细石粉填炮眼的特点,进一步改进集灰斗下料锁风装置,以满足生产工艺要求。通过多年的使用,除尘效果良好。主要体会是:
　　
　　4.1 QK除尘器及除尘工艺设计合理,滤料性能良好,其出口几乎看不到烟气排放;潜孔钻扬尘处环境彻底改观,操作室粉尘浓度为1.0mg/m3(见表2),达到清洁生产的要求,深受岗位工人的欢迎。随后2年多的时间内,该水泥厂其他6台潜孔钻全部采用QK除尘器,设备运行稳定,除尘效果良好,其滤袋使用寿命长。
　　4.2 过去无除尘设备(或采用旋风除尘器)时,潜孔钻钻出的爪子片状小碎石常落入钻孔,形成“抱杆”现象,不仅磨损钻杆,而且需要使钻杆频繁提钻杆。使用QK除尘器后,既使细粉尘被捕集,又能使粗颗粒(瓜子片状)也被捕集;不仅改善劳动环境,而且“抱杆”现象大幅减少,提高了潜孔钻的工作效率。
　　4.3 充分利用潜孔钻的压缩空气作清灰气源,简化了除尘工艺。根据潜孔钻作业的特点,用帆布或旧除尘滤袋制作除尘罩,不仅节省投资,而且利于潜孔钻操作。由于选型合理,除尘器系统风机的电机功率由原来的5.5kw和7.5kw改为4kw,不但节约了电能,而且除尘效果也得到改善。
　　4.4 该除尘器维护简单,人不需要进入袋式除尘器更换滤袋,滤袋更换方便。自运行以来,运行状况良好,除更换滤袋和易损配件外,未出现过一次故障。根据多年来的应用统计,其滤袋寿命超过3年。
　　
　　5 小结
　　
　　5.1 将气箱脉冲清灰技术应用于潜孔钻除尘,不仅除尘器效果好,而且造价低,节约电能,易于维护和操作,同时能够提高潜孔钻的工作效率,值得推广。
　　5.2 在除尘器制造和工艺布置时,要结合露天作业和放炮时飞石的特点,选择好配套的部件。由于除尘器收集的大颗粒粉尘较多,尤其是瓜子片状颗粒,其风罩和风罩连接管磨损严重,需选择柔性耐磨材料。
　　5.3 在除尘设施运行时,要严格按操作规程办事。潜孔钻钻孔初期要铲除钻杆四周的碎石,钻头下到一定深度时再放下除尘罩,其除尘罩要水平放置,且与地面贴紧,提高除尘罩的密闭性,以增强除尘效果,减少岗位扬尘。