超高壓微霧抑塵技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)

劉文東

摘 要：現(xiàn)有的除塵技術(shù)主要有機(jī)械式除塵、干式除塵、濕式除塵和靜電除塵四大類。目前對(duì)大面積、產(chǎn)塵點(diǎn)多的無組織排放環(huán)境中粉塵治理一直缺少有效的辦法。微霧抑塵裝置具有超乎想象的抑塵能力:在污染的源頭對(duì)起塵點(diǎn)進(jìn)行粉塵治理；適合控制密閉或半密閉空間的污染源，在抑塵時(shí)形成濃而密的霧池；抑塵效率高，是企業(yè)清潔生產(chǎn)的首選。

關(guān)鍵詞：粉塵治理；無組織排放；微霧

1 現(xiàn)有除塵技術(shù)的特點(diǎn)及局限性

目前廣泛應(yīng)用的除塵技術(shù)主要為四大類：機(jī)械式除塵、干式除塵、濕式除塵和靜電除塵。

（1） 機(jī)械式除塵技術(shù)

機(jī)械式除塵是利用除塵器的結(jié)構(gòu)來改變氣流的速度、運(yùn)動(dòng)方向?qū)⒎蹓m與氣體分離沉降的裝置，包括：重力沉降室、慣性沉降室、旋風(fēng)除塵器三大類型。機(jī)械除塵器的缺點(diǎn)為效率低、占地面積大、造價(jià)高、設(shè)備粗糙、使用壽命短。機(jī)械式除塵器可使用于高溫、腐蝕、濕度大的煙氣粉塵中，但對(duì)粒徑在15μm以下的塵粒去除效率低。一般只用作除塵系統(tǒng)的初級(jí)除塵器中。

（2） 干式除塵和靜電除塵技術(shù)

干式除塵和靜電除塵兩種技術(shù)都是先將含塵氣體吸收到除塵器中，經(jīng)過凈化處理后將潔凈的空氣排放到大氣中。對(duì)已進(jìn)入吸收風(fēng)室的含塵氣體除塵效果比較好。但對(duì)開放式或半開放式無組織排放的污染源就無法有效地吸收含塵氣體，整體除塵效果偏低。

（3） 濕式除塵技術(shù)

濕式除塵技術(shù)是以噴淋滌塵和藥劑除塵為主。藥劑除塵也屬于噴淋滌塵的延伸，將抑塵藥物添加到噴淋的水中，可提高抑塵效果。其原理為：對(duì)起塵點(diǎn)噴水，使物料濕度增加，而不易飛揚(yáng)，同時(shí)對(duì)飛揚(yáng)出來的粉塵作洗滌沉降。對(duì)無組織排放的粉塵有一定的作用，但對(duì)顆粒細(xì)的飄塵處理能力比較低，造成整體效果差。同時(shí)，耗水量大，以及噴淋后的污水處理難，使用戶難于接受。

通過對(duì)現(xiàn)有的抑塵技術(shù)深入分析，發(fā)現(xiàn)目前廣泛應(yīng)用的粉塵治理難點(diǎn)集中在以下三點(diǎn)：

（1） 粉塵處理主要對(duì)象是粒徑150μm以下的可吸入粉塵，但對(duì)10μm以下的飄塵現(xiàn)有的抑塵技術(shù)根本無法治理。

（2） 目前國(guó)內(nèi)粉塵的勞動(dòng)作業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)為3.5mg/m3，與10mg/m3的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)。

（3） 煤礦、煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)場(chǎng)、電廠和鋼廠等對(duì)水分含量敏感的企業(yè)，寧可粉塵飄逸污染，也不愿采用噴淋滌塵方法處理粉塵。

2 超高壓微霧抑塵技術(shù)的介紹

2.1超高壓微霧抑塵技術(shù)的原理

超高壓微霧抑塵初創(chuàng)理論是基于加拿大滑鐵盧大學(xué)與美國(guó)科羅拉多礦業(yè)學(xué)院的一項(xiàng)共同研究，其主要內(nèi)容為:水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時(shí)，吸附、過濾、凝結(jié)的幾率最大。以及研究粉塵散發(fā)問題的流體力學(xué)作為理論基礎(chǔ)，研發(fā)出超高壓微霧抑塵系統(tǒng)。

超高壓微霧抑塵裝置系統(tǒng)將水直接加壓（80～150kg/cm3）能夠產(chǎn)生直徑為1～10μm的水霧顆粒，對(duì)懸浮在空氣中的粉塵——特別是直徑在5～10μm可吸入粉塵顆粒進(jìn)行有效的吸附而聚結(jié)成團(tuán)，受重力作用而沉降，從而達(dá)到抑塵作用。

2.2超高壓微霧抑塵實(shí)驗(yàn)分析

當(dāng)水滴顆粒直徑大于粉塵顆粒時(shí)，粉塵僅跟隨水滴周圍的氣流運(yùn)動(dòng)，水滴和粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有機(jī)會(huì)接觸，達(dá)不到抑塵的作用。如果霧珠顆粒和粉塵顆粒大小相接近，水的表面張力就會(huì)降低，容易使粉塵顆粒和霧滴碰撞、接觸粘結(jié)在一起（如圖1所示）。隨著霧滴粒徑越來越小，凝聚的幾率就越來越大，水霧對(duì)粉塵的“過濾”作用就形成了(如圖2所示)。

超高壓微霧抑塵系統(tǒng)將水直接加壓到最佳值（80～150kg/cm3），水在超高壓力的作用下以微霧(直徑<10μm的水霧顆粒)的形式從設(shè)備噴出。當(dāng)水霧顆粒與粉塵顆粒大小相當(dāng)時(shí)，水霧顆粒與粉塵顆粒最容易聚結(jié)成團(tuán)，在重力的作用下開始沉降，最終落到地面。

當(dāng)有大量細(xì)小的水滴組成霧團(tuán)，完全覆蓋住起塵點(diǎn)時(shí)，就會(huì)達(dá)到非常好的抑塵效果。微霧抑塵系統(tǒng)利用超高壓把水霧化為10μm以下的水霧，在起塵點(diǎn)上方形成霧團(tuán)完全罩住起塵點(diǎn)，這樣在物料起塵時(shí)，粉塵完全進(jìn)入霧團(tuán)，與水霧充分結(jié)合，并且逐漸加大，在重力的作用下落到地面（如圖3～6所示）。

3 超高壓微霧抑塵的實(shí)際應(yīng)用

本文主要闡述卸煤場(chǎng)超高壓微霧抑塵的應(yīng)用情況，當(dāng)翻車機(jī)卸煤作業(yè)時(shí)，在開始卸煤之前開啟噴霧系統(tǒng)。電控系統(tǒng)自動(dòng)打開電磁閥、控制器、超高壓泵，潔凈的水經(jīng)主機(jī)泵站單元加壓成80～120kg的壓力后，將其輸送到各塵點(diǎn)的上方，由特制的鈦合金噴嘴噴出成千上萬的1～10μm的水霧，水霧均勻噴射在翻車機(jī)煤簏子處，使煤簏子附近充滿水霧，持續(xù)噴霧30s。霧珠能附著在粉塵之上，粉塵顆粒聚結(jié)成團(tuán)后沉降，直致將粉塵完全抑制在卸煤斗中。

3.1超高壓微霧抑塵效果

2011年8月3日，當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)部門對(duì)翻車機(jī)微霧抑塵裝置進(jìn)行了采樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示。

由表1可知，運(yùn)行超高壓微霧抑塵技術(shù)后翻車機(jī)廠房平均粉塵濃度為:3.25mg/m3，停止超高壓微霧抑塵裝置，翻車機(jī)廠房平均粉塵濃度為:11.85mg/m3，抑塵效率高。

3.2超高壓微霧抑塵裝置耗水量的分析

翻車機(jī)超高壓微霧抑塵裝置供水壓力為0.3～0.8MPa，耗水量為53.2L/min，翻車機(jī)平均每3min翻卸一節(jié)車廂，從開始翻轉(zhuǎn)到煤卸出車廂需要20S，翻卸一節(jié)車廂需要噴霧持續(xù)時(shí)間為30s。翻卸一節(jié)車廂耗水28.9kg，每節(jié)車廂煤以60000kg計(jì)算，因此，煤增加水分為:

28.9÷60000×100%=0.048%

可見超高壓微霧抑塵裝置耗水量很小，對(duì)燃煤輸送和燃燒沒有影響。

目前，超高壓微霧抑塵裝置已經(jīng)運(yùn)行9個(gè)多月，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、性能可靠、抑塵能力強(qiáng)。并且能夠在冬季正常使用，徹底解決了原噴淋系統(tǒng)冬季不能使用的問題。

4 超高壓微霧抑塵的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)除塵裝置相比，超高壓微霧抑塵稱得上除塵領(lǐng)域的革命，具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1） 在污染的源頭對(duì)起塵點(diǎn)進(jìn)行粉塵處理；

（2） 抑塵效率高，針對(duì)10μm以下的可吸入粉塵治理效果達(dá)到96%以上，避免矽肺病危害；

（3） 水霧顆粒細(xì)膩，對(duì)物料濕度增重比為0.02%～0.05%，基本可忽略不計(jì)。在抑塵點(diǎn)形成濃密的霧池，對(duì)物料(煤)無熱值損失；

（4） 耗水量小、無二次污染；

（5） 占地面積小、耗能?。ê碾娛莻鹘y(tǒng)布袋除塵的20%，耗水是傳統(tǒng)噴淋除塵的20%）；

（6） 設(shè)備投入小、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低；

（7） 可使用于無組織排放、密閉或半密閉空間的污染源；

（8） 大大降低煤塵的爆炸幾率；

（9） 夏季使用，對(duì)車間溫度有降溫效果。

超高壓微霧抑塵系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是突破了傳統(tǒng)的抑塵方法，省去了粉塵的收集、管道運(yùn)輸和粉塵的后期處理過程。直接在粉塵的起塵位置進(jìn)行抑制，從粉塵的源頭進(jìn)行治理。微霧抑塵適用于任何工礦、任何性質(zhì)的粉塵。開放或半開放式無組織排放污染源(如翻車機(jī)房、裝車簍、落渣、堆取料機(jī)、卸船機(jī)、裝船機(jī)、堆取料機(jī)、喂煤機(jī)等)治理后現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度能穩(wěn)定低于10～50mg/Nm3以下(視不同物料初始粉塵濃度而定)，甚至在封閉式無組織排放粉塵的污染源(如破碎機(jī)房、篩分樓、皮帶運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)站等)可達(dá)到3.5～10mg/Nm3以下(視封閉良好與否而定)。該技術(shù)填補(bǔ)了我國(guó)在抑制5μm以下可吸入粉塵治理的空白。

5 結(jié)語

超高壓微霧抑塵裝置的功能、性能各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和抑塵效果均大大優(yōu)于各種傳統(tǒng)抑塵設(shè)備，節(jié)能環(huán)保，耗水量小、運(yùn)行費(fèi)用低。該裝置的推廣應(yīng)用對(duì)提高我國(guó)抑塵設(shè)備技術(shù)含量、治理粉塵污染、推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步都具有重要意義，其綜合經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)已獲得國(guó)家授予的具國(guó)際先進(jìn)水平證書的認(rèn)可。