微霧抑塵在化工行業(yè)轉運站除塵中的應用

丘 彬

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

引言

微霧抑塵技術是由DSI（DustSolutions，Inc 美國）所研發(fā)并引導的一種優(yōu)于通過傳統(tǒng)噴霧、噴水除塵技術的先進技術。它是電力、冶金、化工、港口、礦山、垃圾處理站等存在散料場所綜合抑塵方案的一個重要組成部分，已在以上各場所有了廣泛應用。

大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司原料區(qū)域，物料在轉運、卸料以及貯存等過程中易產生揚塵，為了響應國家的環(huán)保政策，改善現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，避免矽肺病等職業(yè)病對人體造成不可恢復性傷害。采用福建龍凈環(huán)保股份有限公司設計、制造的微霧抑塵系統(tǒng)，在導料槽的頭部和尾部設置微霧噴霧點，每個噴霧點通過水氣分配器對水和氣進行調節(jié)，達到最佳的噴霧效果和除塵效率。

1 設計條件

1.1 設計要求

大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司每個輸煤轉運站設置一臺微霧主機，導料槽頭部設置一臺水氣分配器和6 個噴嘴，導料槽尾部設置兩臺水氣分配器和20 個噴嘴。壓縮空氣壓力0.4 MPa～0.6 MPa，供水壓力0.1 MPa～0.3 MPa；懸浮物質量濃度≤50 mg/L，pH 值6.5～8.5。

1.2 轉運站輸煤系統(tǒng)煤粉料性

轉運站輸煤系統(tǒng)的煤塵多屬于微塵，大約88%的粉塵粒徑小于5 μm，多數屬于呼吸性粉塵，因此轉運站中的煤塵可以長時間的懸浮在空氣中，對人體危害極大。另外煤粉塵散落在皮帶上及電氣元件上，會引起機械磨損，元件接觸不良，控制失靈，大量粉塵堆積會有爆炸著火的隱患。

國家《DLT—5187.2 火力發(fā)電廠運煤設計技術規(guī)程 第2 部分：煤塵防治》中對輸煤轉運站的粉塵排放標準做了詳細規(guī)定[1]。運煤系統(tǒng)煤塵綜合防治設計應符合DL 5000 的下述標準：

1）煤塵中含有10%及以上游離二氧化硅時，工作地點空氣中含塵質量濃度不應大于2 mg/m3，呼吸性矽塵質量濃度不應大于1 mg/m3；當空氣中呼吸性矽塵質量濃度大于1 mg/m3時，應采取個人防護措施；除塵系統(tǒng)向室外排放質量濃度不應大于60 mg/m3。

2）煤塵中含有10%以下游離二氧化硅時，工作地點空氣中總含塵濃度為：時間加權平均容許質量濃度不應大于4 mg/m3；短時間接觸容許質量濃度不應大于6 mg/m3，呼吸性煤塵時間加權平均容許質量濃度不應大于2.5 mg/m3；短時間接觸容許質量濃度不應大于3.5 mg/m3。當空氣中呼吸性煤塵濃度大于2.5 mg/m3時，應采取個人防護措施；除塵系統(tǒng)向室外排放質量濃度不應大于120 mg/m3。

2 微霧抑塵系統(tǒng)技術特點

2.1 微霧抑塵設計技術原理

抑塵原理：微霧霧滴顆粒和粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運動時與霧滴顆粒碰撞、接觸、凝結的可能性越大，粉塵顆粒不斷聚集沉降，達到降塵的目的[1]。

微霧抑塵系統(tǒng)把壓縮空氣與水在特定情況下進行壓縮混合，在各個揚塵控制點形成大量亞微米級微霧輸出，由數以百萬計的亞微米級霧滴形成龐大的霧陣，密度與數量均大大高于粒徑相仿的粉塵群，因體積接近，微霧顆粒更容易捕捉到塵埃顆粒，最終與塵埃顆粒不斷結合并快速沉降。微霧抑塵系統(tǒng)所輸出的粒徑10 μm 以下水霧，噴射在揚塵點上方形成一定厚度的“云層”，將粉塵包圍在“云層”下面。當粉塵隨氣流上升通過“云層”時，一方面，水滴會與粉塵粒子結合（“團聚”效應），粉塵顆粒會不斷聚集沉降，達到降塵和凈化空氣的目的；另一方面，空氣中被水滴浸潤的粉塵顆粒灑落于物料堆表面時，也會浸潤粉態(tài)物料，從而抑制粉塵飛揚[3]。微霧抑塵原理，如圖1 所示。

圖1 微霧抑塵原理

微霧抑塵系統(tǒng)所輸出的10 μm 以下霧滴，在常溫環(huán)境下會迅速蒸發(fā)，對物料的水份增加不到0.3%，而且對生產設備如：皮帶機、振動篩等零損害。微霧抑塵系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)的抑塵方式，從源頭治理，將所有的粉塵控制于萌芽之中，不使用任何化學產品，省水，省電，是最為節(jié)能環(huán)保且行之有效的粉塵抑制方式之一。微霧抑塵過程示意，如圖2 所示。

圖2 微霧抑塵過程示意圖

2.2 微霧抑塵系統(tǒng)組成

系統(tǒng)設備由全自動過濾器、水箱、增壓泵、抑塵集控單元、儲氣罐、霧化控制器、末端霧化器、管路閥門等組成。

全自動過濾器：通過過濾器設置的差壓或者時控信號，自動開停反沖功能，實現(xiàn)對過濾器濾網的雜質清洗的功能，無需人工操作，從根本上解決了人工對過濾器繁瑣清洗的工作。同時在過濾清洗的過程中也可以為系統(tǒng)不間斷的在線工作模式，從而保證了現(xiàn)場的用水問題[4]。

水箱：用于儲存水源管來水，設有液位開關，保證水泵、集控單元的正常運行。

增壓泵：為各個抑塵點的霧化噴嘴提供所需壓力水。

抑塵集控單元：抑塵集控單元對微霧抑塵系統(tǒng)進行控制，提供自動和手動兩種操作方式。在自動操作模式時，可自動接收遠程觸發(fā)信號啟動或停止噴霧。在手動操作模式時，可對增壓泵進行啟停操作，可開關集控單元內的水氣閥門，可控制抑塵點霧化控制器內的電磁閥開關，實現(xiàn)噴嘴的啟停。集控單元參數設定窗口能夠設置噴霧相關的時間壓力參數等。

儲氣罐：存儲壓縮空氣，消除空壓機輸出氣流的脈動，穩(wěn)定氣源壓力，保證輸出的連續(xù)平穩(wěn)，延長空壓機加載-卸載的循環(huán)周期，減少電氣設備和閥門的切換頻率。

霧化控制器：霧化控制器將集控單元輸送過來的水、氣通過PU 軟管輸送到各個末端霧化器，并通過電磁閥控制水氣管路的開關，可通過減壓閥調節(jié)水路的壓力。

末端霧化器：噴嘴安裝在球形末端霧化器保護殼體安裝座內，球形末端霧化器可調節(jié)噴霧方向。噴嘴接收由抑塵集控單元輸送來的氣、水后將其轉化成水滴直徑為1 μm～10 μm 的干霧，末端霧化器采用法蘭固定。

管路閥門：將空壓機輸出的壓縮空氣、水泵輸出的水由抑塵集控單元輸送至各個末端霧化器端。

2.3 微霧抑塵工藝

轉運站輸煤系統(tǒng)采用了龍凈環(huán)保針對輸送過程產生的揚塵研制的抑塵工藝，對皮帶頭部導料槽和尾部導料槽的揚塵點設置噴霧點進行除塵，同時可以根據現(xiàn)場粉塵大小設置噴霧時間、噴霧間隔時間，實現(xiàn)了最佳抑塵效果，保證了抑塵系統(tǒng)投運后的長期、穩(wěn)定運行[5]。噴霧點布置，如圖3 所示。

圖3 噴嘴布置圖

3 微霧抑塵系統(tǒng)調試結果

3.1 調試運行情況

該項目屬于在線改造，施工期間克服了工期短，交叉作業(yè)多，施工作業(yè)面狹窄，現(xiàn)場干涉多等難題，設備安裝完成后進入單體調試，隨后進入負載調試。單體調試和分布試運行均順利完成，為微霧抑塵系統(tǒng)的投運奠定了基礎。系統(tǒng)投運后，運行穩(wěn)定、可靠和高效，滿足粉塵治理要求，實現(xiàn)了技術運用合理、設計科學節(jié)儉、運行安全可靠、工期短、質量高、能耗小、有效解決現(xiàn)場污染的目標。

3.2 問題及處理

1）噴嘴的霧化效果不佳，抑塵效果差，通過對現(xiàn)場實際情況分析排查，原因有以下幾點：水氣分配器與萬向節(jié)、噴嘴的距離過大，導致水壓、氣壓損失較大，壓力不足導致霧化效果不佳；水壓和氣壓未調節(jié)至最佳配比。針對上述原因，采取如下措施：水氣分配器與萬向節(jié)、噴嘴的距離從12 m 減為5 m；水壓調至0.15 MPa，氣壓調至0.4 MPa，使噴嘴霧化效果達到最佳狀態(tài)，從而更好地與粉塵結合。

通過采取以上措施，系統(tǒng)正常運行且噴霧霧化效果最佳，從而達到最佳的抑塵效果。

2）系統(tǒng)噴霧停止后，噴嘴會繼續(xù)滴水，導致皮帶或地板上有積水，通過分析排查，原因是系統(tǒng)停止噴霧后，管道里殘留一部分水，會通過噴嘴流出。針對上述原因，采取如下措施：在工藝里增加吹掃功能，即系統(tǒng)停止后立即啟動吹掃閥，對噴嘴進行吹掃，且吹掃時間可調。通過采取以上措施，管道內殘留的水被吹到干凈，保證系統(tǒng)停止后噴嘴不再滴水。

3）在運行過程中皮帶空轉時噴霧系統(tǒng)開啟，導致皮帶和地板積水通過對現(xiàn)場實際情況分析排查，原因為控制工藝缺陷，系統(tǒng)只與皮帶運行信號連鎖，導致不管皮帶上是否有煤，一旦皮帶啟動則微霧抑塵系統(tǒng)也啟動。針對上述原因，采取如下措施：控制工藝改為微霧抑塵系統(tǒng)根據皮帶運行信號和煤流檢測信號來控制。通過采取以上措施，避免了皮帶空轉時干霧系統(tǒng)投入運行。

轉運站輸煤系統(tǒng)微霧抑塵系統(tǒng)通過調試，系統(tǒng)的水壓、氣壓、霧化效果和除塵效率等各項指標均符合設計要求。極大的改善了現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，防止工作人員發(fā)生矽肺病等職業(yè)病，保障作業(yè)人員的身心健康，同時也改善了周邊的大氣環(huán)境質量。

4 結論

微霧抑塵系統(tǒng)在大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司的成功應用，在達到除塵效果的前提下減少了煤炭損失量，減少用水量，減少了因清理煤池帶來的勞務費用，并且維護費用低。因此，本系統(tǒng)具有整體的經濟性、除塵效率高、自動化程度高、占地面積小、能耗低、無二次污染等優(yōu)點，夏季使用，對車間溫度有降溫效果，可以廣泛的運用于控制煤炭的破碎、篩分及輸送等車間裝載和卸貨過程中原材料的揚塵，另外還廣泛應用于采礦業(yè)、水泥業(yè)、建筑業(yè)、焦炭處理包括粉煤灰以及在食品、化工、造紙、紡織、金屬以及其他眾多行業(yè)，并且可以有效防止粉塵爆炸事故的發(fā)生。