干式電除塵技術(shù)在礦井粉塵控制中的應(yīng)用研究

龐 波

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

在進(jìn)行礦井作業(yè)的過程中，極易產(chǎn)生礦井粉塵，而礦井粉塵的危害性極大，首先會(huì)損害作業(yè)設(shè)備，進(jìn)入機(jī)器部件中產(chǎn)生磨損，進(jìn)而造成設(shè)備故障，降低設(shè)備壽命，產(chǎn)生極大的損失[1]。由于礦井內(nèi)密閉，當(dāng)粉塵濃度過高后，極易發(fā)生爆炸，給生產(chǎn)安全帶來威脅，且一旦爆炸產(chǎn)生的后果不可估量。目前塵肺病是礦井工人的職業(yè)病，原因就是礦井工人吸入大量的礦井粉塵，且這些粉塵得不到排出，集聚在肺部嚴(yán)重?fù)p害呼吸系統(tǒng)，以目前的醫(yī)療水平來說，塵肺病的治愈率極低，發(fā)病痛苦，治療費(fèi)用極高。不僅是礦井工人，在相似的高粉塵環(huán)境下工作的勞動(dòng)者都極易遭受塵肺病的侵害，因此采取措施進(jìn)行礦井粉塵控制是非常必要的。

干式電除塵技術(shù)在粉塵防治中應(yīng)用許久，利用電暈放電達(dá)到去除粉塵顆粒的目的。干式電除塵器由高壓供電系統(tǒng)和電除塵器本體兩個(gè)部分構(gòu)成，具體的工作流程包括氣體電離、塵粒荷電、荷電塵粒的運(yùn)動(dòng)、荷電塵粒的捕捉和電極清灰這幾個(gè)步驟[2]，本文就是按照干式電除塵器在礦井粉塵控制中的工作流程，對(duì)干式電除塵技術(shù)在礦井粉塵的應(yīng)用進(jìn)行改良，提高除塵效率。

1 干式電除塵器在礦井粉塵控制中的應(yīng)用

1.1 氣體電離

干式除塵技術(shù)主要包括電除塵、袋式除塵和電袋復(fù)合除塵技術(shù)，干式電除塵技術(shù)具有設(shè)備阻力低、除塵效率高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，適用于礦井粉塵控制。干式電除塵器的氣體電離過程就是使礦井中的氣體在強(qiáng)電場(chǎng)情況下進(jìn)行自發(fā)性電離，產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使粉塵顆粒荷電。通過干式電除塵器的供電系統(tǒng)進(jìn)行加壓，使氣體中的電子從負(fù)極向正極運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中撞擊中性原子或分子進(jìn)而產(chǎn)生電離，形成電流。隨著電壓強(qiáng)度增大到臨界電暈電壓，在放電電極間會(huì)看到電火花，這段穩(wěn)定電壓就是電除塵器的起始工作電壓。當(dāng)放電極起暈后，電壓升高會(huì)使離子數(shù)增加，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)又會(huì)不變，所以改變放電極的施加電壓可以影響電除塵器的除塵效率。在進(jìn)行氣體電離過程中，實(shí)時(shí)測(cè)量離子數(shù)量，當(dāng)離子濃度穩(wěn)定不變后，當(dāng)前電壓即為分離效率最佳電壓。

1.2 粉塵顆粒荷電及遷移

干式電除塵器工作的基本條件就是將粉塵荷電后在電場(chǎng)力的作用下從空氣中分離出來，進(jìn)而吸附去除，因此使粉塵粒子荷電是個(gè)關(guān)鍵過程。粉塵荷電有兩種方式和途徑，通過氣體電離產(chǎn)生放熱過程，使得離子通過氣體擴(kuò)散，并與粉塵碰撞后粘附其上使之荷電，這種荷電方式我們稱之為擴(kuò)散荷電；另外一種就是離子在外加電場(chǎng)的作用下與懸浮的塵粒相碰撞并粘附在塵粒上使之荷電，叫做碰撞荷電。在干式電除塵器中，顆粒荷電小于電場(chǎng)充電的飽和充電量時(shí)，考慮電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電，當(dāng)顆粒荷電量大于電場(chǎng)充電的飽和充電量時(shí)，只考慮擴(kuò)散荷電過程。不同規(guī)格的粉塵離子需要不同的荷電機(jī)理，關(guān)系如表1所示。

表1 不同粉塵顆粒荷電機(jī)理表

礦井粉塵控制中，粉塵粒子荷電遷移是一個(gè)持續(xù)的過程，當(dāng)荷電粒子濃度過高時(shí)，粉塵的收集會(huì)受到影響，所以過程中要測(cè)量微電荷數(shù)據(jù)。此外對(duì)電壓電流瞬時(shí)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保電除塵器在伏安特性拐點(diǎn)下運(yùn)行，避免產(chǎn)生反電暈放電現(xiàn)象。

最終在電場(chǎng)力的作用下，荷電后的粉塵會(huì)向著與自身極性相反的電極運(yùn)動(dòng)，最終吸附在電極上。

1.3 電極清灰

干式電除塵器內(nèi)部分為陰陽極系統(tǒng)，陰極系統(tǒng)中陰極作為一個(gè)放電電極，主要作用就是與陽極形成電場(chǎng)，產(chǎn)生電暈電流，實(shí)現(xiàn)粉塵荷電及遷移工作。而陽極系統(tǒng)的主要作用就是進(jìn)行電極清灰和振打裝置控制。當(dāng)陽極板上的帶電粉塵積累夠厚時(shí)，觸發(fā)振打裝置，通過機(jī)械振打或者聲波震動(dòng)模式將極板表面的粉塵剝離，振落到灰斗中收集，以達(dá)到除塵的目的。因?yàn)榫哂懈街缘姆蹓m很容易粘附在電極的表面，在高電壓條件下會(huì)出現(xiàn)爬電擊穿現(xiàn)象，所以在陽極上安裝支撐瓷套，陰極使用電瓷轉(zhuǎn)軸等方式避免故障發(fā)生。

在電極清灰過程中，要避免二次揚(yáng)塵的發(fā)生，因此要研究粉塵剝離陽極板的過程，找到振打加速度與二次揚(yáng)塵的關(guān)系。粉塵比電阻越大，粉塵剝離所需要的振打加速度越大，同時(shí)對(duì)收塵的效率要求更高。當(dāng)振打裝置運(yùn)行時(shí)，將收塵運(yùn)行電壓提高可以提高收塵效率，并減少振打時(shí)的二次揚(yáng)塵。為保證陽極板清理干凈和盡可能少的二次揚(yáng)塵，應(yīng)在粉塵層厚度大于等于3mm時(shí)啟動(dòng)振打裝置，振打時(shí)運(yùn)行電壓應(yīng)高于20kV，振打加速度要大于89.4g，但不可超過135.8g。

2 實(shí)驗(yàn)論證

為了驗(yàn)證本文改良的干式電除塵器的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。使用兩臺(tái)干式電除塵器在同一個(gè)礦井中進(jìn)行粉塵控制作業(yè)，其中一臺(tái)除塵器按照本文方法進(jìn)行改良，另一臺(tái)保持不變，在相同電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，通過相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量?jī)膳_(tái)機(jī)器灰斗內(nèi)的粉塵數(shù)量進(jìn)而對(duì)比除塵效率，結(jié)果如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖可以看出，經(jīng)過方法改良后的干式電除塵器粉塵收集效率更高，證明本文進(jìn)行的改良有效。

3 結(jié)語

本文對(duì)干式電除塵技術(shù)在礦井粉塵控制中的應(yīng)用展開分析，針對(duì)干式電除塵器使用過程中氣體電離、粒子荷電遷移、電機(jī)清灰階段存在問題進(jìn)行技術(shù)改良。通過實(shí)驗(yàn)論證表明，本文提出的方法可以有效提高礦井粉塵控制效率。希望本文的研究能夠?yàn)槲磥矸蹓m控制工作提供理論依據(jù)。