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煤场抑尘剂的应用


煤场抑尘剂的应用

煤场抑尘剂的应用
奉友之
(攀枝花钢铁有限责任公司煤化工厂,攀枝花
617022



摘 要 针对攀枝花特殊的气候条件,选择了煤场扬尘治理方案,研制了适合攀钢煤场使用的煤场抑尘剂,取得了 较好效果。 关键词 煤场 扬尘治理 抑尘剂 应用

The

Application of Dust Suppression Medicament in Pangang’s Coal Field
Feng Youzhi
(Panzhihua Iron and Steel Corporation Coalification Factory, Panzhihua,617022)

Abstract

view of the special climatic conditions of Panzhihua, we chose the dust government plan,and developed the dust suppression medicament for Pangang’s Coal Field. And these has obtained a better effect. coal field, dust government, dust suppression medicament, application
In
Key words

攀钢煤化工厂煤场占地 91000m ,是专门堆放、储备煤的大型露天料场,有四台堆取料机,日供料 15000t 左右。由于攀枝花地区属典型的干热河谷气候,秋、冬、春三季均为旱季,多风少雨,气候干燥,致使煤场 煤堆表面,尤其是粒度在 0~3mm 的粉煤表面极易受自然风力的影响造成大面积扬尘,严重时,煤场内能 见度极低,给周围环境造成极大的污染,也给岗位职工的身心健康造成一定程度的影响。同时,由于扬尘造 成物料流失,带来了不小的经济损失,据不完全统计,每年由于扬尘造成的煤流失达 3000t 以上,因此,很 有必要对煤场扬尘进行治理,据攀钢研究院研究煤场抑尘剂对煤场扬尘治理效果较好,故煤化工厂在煤场使 用了煤场抑尘剂,通过近半年多的使用,对改善煤场扬尘取得了较好的环保效果。
2

1 煤场扬尘治理方案研究

抑尘剂发展现状 国内外化学抑尘剂的开发与应用一直在持续稳定的发展,该研究领域非常广阔,已从防治煤尘为主拓展 到各类非煤尘污染防治领域。近年来,强吸湿性的高分子聚合物作为化学抑尘剂组分的配方已很常见 其组 分更趋复杂 抑尘效果更加良好。在化学抑尘剂功能开发方面,为了提高抑尘剂的效果,近年来研究人员针 对粉尘产生的原因、物料特征朝着开发专用抑尘剂的方向发展,如尾矿库扬尘的抑尘剂、路面扬尘的抑尘剂 以及各种不同料堆的抑尘剂。粉尘的危害及防尘的社会效益和环境效益正得到越来越广泛的认同,随着国家 环境保护要求的提高,采用高效抑尘剂进行防尘治理势在必行。 煤场扬尘治理方案选择 煤堆防尘的传统方法是喷洒水。洒水虽具有成本低的优点,但缺点明显:有效防尘时间短、喷水工作量 大、防尘效果较差。特别对 级以上风力、存放周期长的煤堆效果非常不理想。 近年来,国内已开发出用于煤堆防尘降尘的化学抑尘剂技术并大量用于实践。抑尘剂产品已实现产品本
1.1 , , 1.2 5

中国钢铁年会论文集 质稳定安全、抑尘效果显著、有效抑尘期长,使用后降尘效率最高达 95%以上,且抗风力及雨水冲刷,使 用成本仅 0.06~0.08 元/(m d)或更低。 因此,研制采用针对性强、效果好,防尘时间长的抑尘剂治理大型露天煤场的扬尘是最佳选择。
2007
2
·

2 煤场抑尘剂的研制
2.1

抑尘剂的抑尘原理 研究表明,描述粉尘沉降的数学表达式为: 2r ρ 粒 (ρ 粒- ρ 流 ) V
t

=

2

(1
?1 + ?

+ 3?
r

θr )
2

4? θ

+

6 (? θ r )

式中 V ——粉尘沉降速度,m/s; ——粉尘粒径,m; ? ——运动粘性; θ ——外摩擦系数; ρ粒 ——粉尘密度,kg/m ; ρ流 ——气流密度,kg/m ; ——重力系数。 由以上表达式可知,粉尘的沉降速度随粉尘的密度和粉尘的粒径增大而增大。有文献表明,粉尘粒径分 布集中在 r>80 目时,粉尘沉降速度 V >0.1m/s,以此速度沉降的粉尘不易引起污染。因此,抑尘一方面要 增大粉尘粒径,另一方面是增大粉尘含湿量。据此,抑尘剂主要通过吸湿、保湿、固结凝并三种机理起到固 尘防尘的作用。吸湿、保湿使被抑尘面长时间内保持一定的湿度,固结凝并使被抑尘面形成具有一定强度和 硬度的表层,以抵抗风力等因素的破坏作用,同时将细微的粉尘凝并成较大直径的粉尘颗粒,从而达到防止 扬尘的目的。 抑尘剂的实验室筛选 针对煤场物料的物理化学特征如成分、粒径等,采用以强吸湿性树脂、固结凝并剂为主剂,辅以粉尘润 湿剂和少量添加剂在实验室复配合成 — 高效抑尘剂。 用煤场的物料进行筛分,以小于 目的物料为试验对象进行吸湿、保湿试验和固结凝并试验。 2.2.1 吸湿、保湿试验 将煤装入一组培养皿(φ100mm)中,在其表面洒上不同浓度的抑尘剂,稀释比为 30:1、40:1、50:1, 喷洒量为 2~3L/m ,待其润湿后,做吸湿、保湿抑尘试验,测定其每天含湿量的变化,同时制作溶液为自 来水的尘样做对比见图 。
t

? × ?

g

r

r

3

3

g

t

2.2

PS 80

801

2

1

试验结果表明,自来水制成的尘样静置到第 天已全部失水,而抑尘剂制成的尘样静置 5 天后含湿量降 低到 3%~4%左右,抑尘剂浓度低的尘样含湿量偏低,但放置很长时间,尘样表面仍具有一定的湿度;随 着空气湿度的变化,尘样的含湿量也随着变化。可见,抑尘剂具有较好的保湿性,能够在较长时间内锁住水 分,保持粉尘一定的含水率,从而达到抑制尘土飞扬的效果。另外,自来水的尘样随着尘土含湿量减少,尘
4

图 尘样含湿量变化图
1

煤场抑尘剂的应用 土表面越来越蓬松,用手触摸尘土,马上变成粉末状,而用抑尘剂制成的尘样,有明显的板结现象,且随着 含湿量的减少,尘样的板结现象越明显,表面强度越大。 固结凝并试验 将物料装入一组培养皿(φ100mm) ,在其表面洒上不同浓度的抑尘剂,稀释比为 30:1、40:1、50:1,喷 洒量为 2~3L/m ,并制作溶液为自来水的尘样做对比。常温下自然养护 8 天后模拟自然风力五级(8m/s) 进行风吹试验。试样试验前重为 G ,试验后重为 G ,根据下式计算物料流失率: η=(G -G ) M 式中 M——测试表面积。 试验结果见表 。
2.2.2

2

1

2

1

2

/

1

物料流失量/ g·m?2·min?1

抑尘剂稀释比

表 1 固结凝并试验指标
50:1 9.30 40:1 4.21 30:1 0.64
自来水

412.6

抑尘剂现场运用试验 使用前进行现场运用扩大试验,通过现场喷洒装置按 2~3L/m 的量均匀喷洒在煤堆表面。对稀释比、 抑尘有效期等进行验证,以形成经济、切实可行的操作规程。 试验方法:以煤场局部煤堆为试验对象,将试验煤堆分为三组,每组 30m ,其中两组喷洒 抑尘 剂,第一组稀释比为 ,第二组稀释比为 ,另一组(第三组)喷洒自来水作对比。然后利用风机进行 试验,监测下风方向 米处的大气粉尘浓度,时间为喷洒后的第 、 、 、 、 天,试验结果见表 。
2.3

2

2

PS-801

40:1 1

50:1

2

3

4

5

10

2

表 2 现场应用试验指标
组 别 一 二 三

3.0 3.5 7.6

3d 2d 5.0 8.9

大气粉尘浓度/mg·m
4d 4.1 6.9 16.0

?3

5d 5.5 5.2 42.3

10d 5.9 6.2 40.1

试验期间同时对煤堆表面抑尘剂覆盖层的变化及防尘有效期进行观察分析。 最后根据试验结果编制了规 范的操作规程。
3 煤场抑尘剂的组成
PS-801
6

为全有机抑尘剂,具有无毒、无味、高温分解不产生灰分的特点,适合露天煤堆、矿料堆的抑 尘,有效抑尘时间大于 天。配方的主要成分见表 。
3

聚乙二醇 1500
4


APG-CH200 3

3

PS-801

的主要成分(%)

JFC 2

改性 SAP
16

聚 醚
2

4 治理方案实施及效果
4.1

抑尘剂现场喷洒 抑尘剂黏度大,安装固定管网,易造成管道堵塞,且喷洒覆盖面难以达到 100%。针对攀钢煤化工厂现 场条件,采用汽车移动喷洒更加合理可靠,且操作简便、效率高、易于维护、利于管理。另外,采用一座 5m 的罐式容器和一台搅拌泵作为抑尘剂稀释配制设施;采用一辆 10t 汽车、一座 4m 贮料罐、一台 30m 射
3 3

中国钢铁年会论文集 程汽油动力泵、一座可调式喷射炮等作为抑尘剂喷洒设施。投资费用低,作业方便。 根据综合试验效果,选择合适的溶液配比。将配制好的抑尘剂装入喷洒车,按照操作规程,以 2L/m 的喷洒量对煤堆进行雾状均匀喷洒。优先对新进煤进行喷洒,然后根据喷洒记录对已超过有效抑尘时间的煤 堆进行喷洒,如有余量则对粒径较小的煤堆进行补喷。 技术指标 抑尘剂刚喷洒到煤堆上,用手指去轻压,可以发现由于抑尘剂的固结凝并作用,周围的煤一起下凹并连 成一片;随着时间的延长,煤堆表面水分逐渐蒸发变硬,最后形成有一定强度的保护层,能有效地抗击风力 的破坏,在 6~7 级风力时无影响,达到了令人满意的防尘效果。特别是在 2~5 月份风季期间,现场不再有 黄土漫天飞的现象,扬尘污染较实施抑尘技术前有明显好转,职工反映良好。使用后现场环境状况见表 。
2007
2
4.2 4

月 份
M19

表 4 喷洒前后现场粉尘浓度对比
2004 2005

机头 中部 机尾

2004

M19

2005

2004

M19

2005

M20

操作室 中部 机尾

2004

2005

2004

M20

2005

2004

M20

2005

3

号取煤机操作室 号取煤机操作室
M21

2004

2005

2004

4

2005

操作室 中部 机尾

2004

2005

2004

M21

2005

2004

M21

2005

年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年 年

5

7

8

9

10

平均
7.3 7.2 5.5

13.5

7.0

6.0

5.5

4.5

21.0

4.0

2.5

3.0

5.5

8.0

7.0

5.0

3.5

4.0

10.5

3.0

2.5

2.5

3.0

4.3

4.0

5.5

6.0

4.0

5.5

5.0

7.0

3.5

3.0

6.0

4.9

4.0

4.0

4.5

3.5

4.0

4.0

4.0

4.0

3.0

4.0

3.0

3.6

3.0

3.5

2.0

2.5

4.0

3.0

2.5

2.5

2.5

3.5

2.8

12.0

9.5

5.0

4.5

11.5

8.5

10.0

8.5

4.5

3.5

13.0

7.9

3.0

2.5

3.0

4.0

3.0

3.1

1.5

2.0

2.5

4.5

1.5

2.4

4.0

3.5

3.0

3.0

2.5

3.4

3.5

3.0

2.5

3.0

1.3

2.7

4.5

3.5

4.0

4.0

3.5

3.9

3.5

3.5

4.0

5.0

3.0

3.8

2.5

2.0

2.5

3.5

4.0

2.9

2.0

2.5

3.0

3.0

2.6

4.0

4.5

4.0

5.5

4.5

4.5

4.5

3.0

4.5

4.0

4.0

由上表可见,煤场从 2005 年 4 月份开始使用抑尘剂后,煤场附近岗位的粉尘浓度有所降低,对改善职 工作业环境起到了好的效果,但还存在岗位粉尘浓度超过国家允许排放标准的情况,有待 年进一步加 强工作。 在不受到破坏的情况下,喷洒抑尘剂后料堆表面形成的硬壳可维持 天以上,满足目前煤化工厂煤场 存放周期要求。 经济效益 目前,实施该项目年总费用为 60 万元,以平均每天有效喷洒面积 40000m 、需使用抑尘剂防尘天数为 250 天计算(6~9 月不使用) ,使用成本为:600000÷40000÷250=0.06 元/(m d) 。 据统计,应用抑尘技术前我厂原料场每年因刮风扬尘造成的原料损失达 3000t 以上,经测算,喷洒抑尘
2006 10 4.3

2

2.

煤场抑尘剂的应用 剂后年减少物料损失可达 90%,则应用抑尘技术后年可减少物料损失 2700t,按当前煤平均价格 元 计 算,每年因减少物料流失创效为: 元 × 吨= 万元。 由以上可知,在原料场应用抑尘技术后,年直接创效为 ? 万元,经济效益明显。
500 /t 500 /t 2700 138 135 60=75

5 结论

针对攀枝花气候及攀钢煤化工厂煤场特点,开发应用抑尘剂技术,大大降低了旱季、风季煤场煤堆扬尘 和物料流失,防尘效果好,综合费用低,经济效益和环境效益显著,同时通过采用汽车移动喷洒方式,使操 作简便、合理可靠、效率高、易于维护管理,有较高的推广应用价值。

煤场抑尘剂的应用
作者: 作者单位: 奉友之 攀枝花钢铁有限责任公司煤化工厂,攀枝花 617022

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