弦柵過濾濕式除塵技術(shù)在選廠粉塵治理中的應(yīng)用

劉湘衡

（中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦，廣東 韶關(guān) 512300）

1 概述

礦石在破碎過程中會產(chǎn)生大量粉塵，不僅污染環(huán)境，而且影響作業(yè)人員身心健康[1]。某鉛鋅礦選礦廠篩分洗礦車間設(shè)有一臺C80顎式破碎機(jī)，粗顆粒被破碎后再經(jīng)下部料斗卸放到皮帶機(jī)上。破碎機(jī)機(jī)皮帶轉(zhuǎn)載過程中，產(chǎn)生大量粉塵，造成車間粉塵彌漫，空氣中粉塵質(zhì)量濃度超標(biāo)，不僅影響視線，而且會造成職業(yè)危害。為防止顎破機(jī)揚塵點的粉塵擴(kuò)散、減少環(huán)境污染、確保生產(chǎn)區(qū)域作業(yè)人員的身體健康，需采用除塵裝置對揚塵進(jìn)行控制和凈化處理。

顎式破碎機(jī)系統(tǒng)有2個產(chǎn)塵點：①喂料口產(chǎn)塵，礦石下落過程中產(chǎn)生的沖擊誘導(dǎo)氣流會導(dǎo)致礦石破碎過程中產(chǎn)生粉塵擴(kuò)散；②破碎后的礦石卸料到皮帶機(jī)上時，卸料口破碎機(jī)的下料口到皮帶輸送機(jī)有一定的落差，物料下落時會產(chǎn)生沖擊氣流，使粉塵脫離物料表面產(chǎn)生揚塵。同時，皮帶機(jī)有一定的運轉(zhuǎn)速度，會攜帶氣流使揚塵擴(kuò)散[2]。

由于礦石的含水量較高，在皮帶輸送機(jī)安裝和使用區(qū)域，受季節(jié)和環(huán)境的影響空氣的濕度較大，特別是礦石經(jīng)過洗選后，含有一定的水分，因此，將臥式弦柵過濾濕式除塵器應(yīng)用于顎式破碎機(jī)揚塵的治理中比較可行。

2 弦柵過濾濕式除塵器的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 弦柵過濾濕式除塵器結(jié)構(gòu)

弦柵過濾濕式除塵器采用臥式結(jié)構(gòu)，在斷面形狀為矩形的殼體內(nèi)，從進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口的區(qū)域，依次布置第一級噴霧組、第一級弦柵板過濾器、第二級噴霧組、第二級弦柵板過濾器、擋水板。在擋水板下面接排污管。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 除塵器工作原理

弦柵過濾濕式除塵器原理如圖2所示。含塵氣流進(jìn)入除塵器后，經(jīng)過第一級噴霧，對含塵氣流進(jìn)行預(yù)處理并加濕后，再通過第一級弦柵板過濾層。噴霧通過弦柵板過濾層時，一方面由于毛細(xì)作用，霧滴在弦柵板表面形成水膜，氣流穿透水膜時，強(qiáng)迫粉塵顆粒與水接合，水膜對塵氣中粉塵產(chǎn)生捕獲作用，提高過濾效率；另一方面，噴出的水霧不斷沖洗過濾器上的吸附物，起到自清潔作用。氣流依次通過噴霧及弦柵過濾層后，氣流中的顆粒在水霧凝聚、水膜捕獲、水霧沖洗等多種機(jī)理的作用下被除掉[3]。水膜破裂霧化產(chǎn)生的含塵水霧通過擋水板時，氣體中的含塵水霧被擋水板截留，形成向下的水流，通過除塵器下部排水通道排出，潔凈氣流則由除塵器出口排出。

圖2 弦柵過濾濕式除塵器原理

3 顎破機(jī)揚塵治理方案

3.1 控塵及除塵方案

在除塵系統(tǒng)中，控制粉塵擴(kuò)散至關(guān)重要。顎破機(jī)破碎過程中的主要產(chǎn)塵點為顎式破碎機(jī)喂料口處、破碎機(jī)下料至皮帶機(jī)的受料點處。因此，在顎式破碎機(jī)喂料口處，設(shè)計局部密閉，在密閉罩的上方設(shè)吸塵罩；在破碎機(jī)下料至皮帶機(jī)的受料點處的導(dǎo)流槽上設(shè)吸塵罩，2個吸塵罩通過支管道匯流到總管，然后進(jìn)入濕式除塵器的進(jìn)口。

將收集的粉塵通過管道由風(fēng)機(jī)吸入除塵器進(jìn)行凈化處理，選用臥式兩級弦柵過濾濕式除塵器處理含塵氣體。除塵器布置在皮帶機(jī)一側(cè)的墻邊。除塵器出口接離心風(fēng)機(jī)，由于濕式除塵器脫水效率為96.5%，除塵后的氣流仍含有少量的水霧，因此，在風(fēng)機(jī)出風(fēng)管口設(shè)緩沖箱，緩沖箱底部設(shè)除霧網(wǎng)，凈氣排入緩沖箱后，在慣性作用下進(jìn)行液氣分離除霧，而后折返向上。除塵系統(tǒng)的設(shè)備布置如圖3所示。

圖3 顎式破碎機(jī)除塵系統(tǒng)布置圖

3.2 除塵系統(tǒng)風(fēng)量計算及設(shè)備選型

3.2.1 除塵系統(tǒng)風(fēng)量計算及除塵器選擇

顎式破碎機(jī)喂料口處密閉罩風(fēng)量：設(shè)計密閉罩口斷面尺寸為0.8 m2，根據(jù)文獻(xiàn)[4]，吸捕速度為0.8 m/s，計算處理風(fēng)量為2 304 m3/h。

破碎機(jī)下料至皮帶機(jī)受料點處吸塵罩風(fēng)量：皮帶輸送機(jī)寬度為1 000 mm，膠帶速度為1.6 m/s，當(dāng)不考慮落差時，其吸塵罩風(fēng)量Q的計算公式為Q=Q0×B，Q為吸塵罩風(fēng)量，m3/min；Q0為膠帶每米寬度、每分鐘所需的處理風(fēng)量，m3/min，B為膠帶寬度，m。根據(jù)文獻(xiàn)[5]，當(dāng)膠帶運行速度大于等于1 m/s時，Q0取47 m3·min-1·m-1。經(jīng)計算，皮帶機(jī)的受料點處吸塵罩風(fēng)量為Q=Q0×B=47×1=47 m3/min=2 820 m3/h。

2處的風(fēng)量總和為5 124 m3/h?？紤]10%的裕量，計算系統(tǒng)處理風(fēng)量為5 636 m3/h。選擇WZZSC-6000型臥式兩級弦柵過濾濕式除塵器，其性能參數(shù)如表1所示。

表1 WZZSC-6000型臥式兩級弦柵過濾濕式除塵器性能

3.2.2 除塵管道選擇

選礦廠處理的礦石為鉛鋅礦石，礦石含腐蝕性物質(zhì)，管材選用不銹鋼304材質(zhì)。壁厚為3 mm。除塵管道的管徑大小采用風(fēng)速控制法進(jìn)行計算[6]，一般水平管道的風(fēng)速不應(yīng)小于15 m/s，垂直管道的風(fēng)速應(yīng)不小于12 m/s，以保證管道不積塵。

3.2.3 除塵系統(tǒng)阻力計算

除塵系統(tǒng)的阻力包括除塵器本體阻力和管道阻力。管道阻力包括摩擦阻力和局部阻力。采用2級擋水板時，除塵器的結(jié)構(gòu)阻力為855 Pa。按除塵系統(tǒng)最不利環(huán)路，分段計算管道阻力、彎頭阻力、變徑管阻力。經(jīng)計算，除塵管路系統(tǒng)阻力為1 286 Pa，除塵系統(tǒng)總阻力為2 141 Pa。

3.2.4 除塵風(fēng)機(jī)選擇

根據(jù)上述計算所需的風(fēng)量大小及系統(tǒng)的阻力，選擇4-68-4.5A型離心風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)配套的電機(jī)功率為7.5 kW，轉(zhuǎn)速為2 900 r/min，其性能參數(shù)為：風(fēng)機(jī)全壓為1 833～2 657 Pa，風(fēng)量為10 485～5 790 m3/h，滿足除塵系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng)壓要求。系統(tǒng)設(shè)置變頻器，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量。

3.2.5 除塵設(shè)備控制

除塵器本體的控制點只有2個，即風(fēng)機(jī)的啟停和加壓水泵及閥門的開關(guān)。為保證除塵系統(tǒng)運行，配套一個電控箱，對以上各設(shè)備進(jìn)行控制。風(fēng)機(jī)配套變頻器控制，其他的采用輸出開關(guān)量控制。電控系統(tǒng)與皮帶機(jī)的啟動進(jìn)行連鎖，皮帶機(jī)啟動前，需提前啟動除塵系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和水泵；皮帶機(jī)停止后，延時10～15 min停止風(fēng)機(jī)和水泵，繼續(xù)清洗除塵器，防止堵塞。

4 應(yīng)用效果

弦柵過濾濕式除塵系統(tǒng)于2021年9月在選礦廠顎式破碎機(jī)揚塵點粉塵治理應(yīng)用，主要控制2個點的粉塵：①控制顎破機(jī)喂料口粉塵。采用密閉罩控制，如圖4（a）所示。②顎破機(jī)卸料至皮帶產(chǎn)塵。采用吸塵罩控制，如圖4（b）所示，除塵器如圖4（c）所示。

圖4 除塵系統(tǒng)應(yīng)用照片

除塵系統(tǒng)投入使用后，取得了較好的效果，顎破機(jī)喂料口及皮帶轉(zhuǎn)載點粉塵得到了有效控制，大大改善了車間職業(yè)健康環(huán)境，實現(xiàn)了車間潔凈。對除塵系統(tǒng)風(fēng)量、粉塵質(zhì)量濃度及除塵效率進(jìn)行了測試。采用皮托管測定管道風(fēng)速并計算風(fēng)量；采用FCC-25型防爆粉塵采樣采集粉塵，測量濾膜增重，計算除塵效率[7]。

密閉罩吸風(fēng)量為2 5 6 0 m3/h，管道風(fēng)速為19.78 m/s；皮帶吸塵罩吸風(fēng)量為3 680 m3/h，管道風(fēng)速為21.82 m/s；除塵干管風(fēng)速為16.2 m/s。除塵系統(tǒng)耗水量為3.23 m3/h，每立方米液氣比為0.517 L。

未安裝除塵系統(tǒng)時，喂料口處粉塵質(zhì)量濃度為236 mg/m3，安裝除塵系統(tǒng)后，喂料口處粉塵質(zhì)量濃度為4 mg/m3，降塵率達(dá)98.3%。未安裝除塵系統(tǒng)時，皮帶機(jī)尾粉塵質(zhì)量濃度為186 mg/m3，安裝除塵系統(tǒng)后，皮帶機(jī)尾粉塵質(zhì)量濃度為3.4 mg/m3，降塵率達(dá)98.1%。使用除塵系統(tǒng)后，除塵器出口粉塵質(zhì)量濃度為3.8 mg/m3，滿足排放要求。

5 結(jié)論

通過設(shè)計弦柵過濾濕式除塵系統(tǒng)，有效地控制了顎破機(jī)破碎過程中產(chǎn)生的粉塵污染問題，車間環(huán)境滿足GBZ2·1—2019《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》中規(guī)定的工作場所空氣中粉塵容許質(zhì)量濃度[8]。

除塵系統(tǒng)的除塵效果好壞，除了除塵器效率外，控塵是關(guān)鍵，只有有效地控制粉塵的擴(kuò)散和傳播，才能實現(xiàn)車間潔凈。

弦柵過濾濕式除塵器采用了弦柵水膜技術(shù)原理，強(qiáng)化塵水結(jié)合，不僅捕塵效率高，而且阻力小、耗水量低。除塵器采用柵板作為過濾元件，并采用垂直布置的方式，噴射水霧不斷沖刷柵板表面，并形成水流，使柵板表面起到自清潔作用，減少或避免了過濾元件和管道堵塞，保證了除塵系統(tǒng)風(fēng)量穩(wěn)定。