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綜合分析微米級干霧抑塵裝備源頭治霾技術(shù)
來源:市場部
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作者:smartfog
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發(fā)布時間: 2016-04-06
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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 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)的初級除塵器中。
?。?） 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。對已進(jìn)入吸收風(fēng)室的含塵氣體除塵效果比較好。但對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：對起塵點(diǎn)噴水，使物料濕度增加，而不易飛揚(yáng)，同時對飛揚(yáng)出來的粉塵作洗滌沉降。對無組織排放的粉塵有一定的作用，但對顆粒細(xì)的飄塵處理能力比較低，造成整體效果差。同時，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） 粉塵處理主要對象是粒徑150μm以下的可吸入粉塵，但對10μm以下的飄塵現(xiàn)有的抑塵技術(shù)根本無法治理。
（2） 目前國內(nèi)粉塵的勞動作業(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、電廠和鋼廠等對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，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，粉塵僅跟隨水滴周圍的氣流運(yùn)動，水滴和粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有機(jī)會接觸，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，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，就會達(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，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，在開始卸煤之前開啟噴霧系統(tǒng)。電控系統(tǒng)自動打開電磁閥、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)測部門對翻車機(jī)微霧抑塵裝置進(jìn)行了采樣監(jiān)測，監(jiān)測結(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
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：
?。?） 在污染的源頭對起塵點(diǎn)進(jìn)行粉塵處理；
?。?） 抑塵效率高，針對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，對物料(煤)無熱值損失；
?。?） 耗水量小、無二次污染；
（5） 占地面積小、耗能小（耗電是傳統(tǒng)布袋除塵的20%，耗水是傳統(tǒng)噴淋除塵的20%）；
?。?） 設(shè)備投入小、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低；
?。?） 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；
?。?） 夏季使用，對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)了我國在抑制5μm以下可吸入粉塵治理的空白。
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)用對提高我國抑塵設(shè)備技術(shù)含量、治理粉塵污染、推動行業(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)已獲得國家授予的具國際先進(jìn)水平證書的認(rèn)可。
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)的初級除塵器中。
?。?） 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。對已進(jìn)入吸收風(fēng)室的含塵氣體除塵效果比較好。但對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：對起塵點(diǎn)噴水，使物料濕度增加，而不易飛揚(yáng)，同時對飛揚(yáng)出來的粉塵作洗滌沉降。對無組織排放的粉塵有一定的作用，但對顆粒細(xì)的飄塵處理能力比較低，造成整體效果差。同時，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） 粉塵處理主要對象是粒徑150μm以下的可吸入粉塵，但對10μm以下的飄塵現(xiàn)有的抑塵技術(shù)根本無法治理。
（2） 目前國內(nèi)粉塵的勞動作業(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、電廠和鋼廠等對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，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，粉塵僅跟隨水滴周圍的氣流運(yùn)動，水滴和粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有機(jī)會接觸，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，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，就會達(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，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，在開始卸煤之前開啟噴霧系統(tǒng)。電控系統(tǒng)自動打開電磁閥、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)測部門對翻車機(jī)微霧抑塵裝置進(jìn)行了采樣監(jiān)測，監(jiān)測結(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
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：
?。?） 在污染的源頭對起塵點(diǎn)進(jìn)行粉塵處理；
?。?） 抑塵效率高，針對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，對物料(煤)無熱值損失；
?。?） 耗水量小、無二次污染；
（5） 占地面積小、耗能小（耗電是傳統(tǒng)布袋除塵的20%，耗水是傳統(tǒng)噴淋除塵的20%）；
?。?） 設(shè)備投入小、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低；
?。?） 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；
?。?） 夏季使用，對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)了我國在抑制5μm以下可吸入粉塵治理的空白。
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)用對提高我國抑塵設(shè)備技術(shù)含量、治理粉塵污染、推動行業(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)已獲得國家授予的具國際先進(jìn)水平證書的認(rèn)可。
