微米級干霧抑塵裝(zhuang)置在某鋼鐵行業選礦廠翻車機系統的(de)應用(yong)

摘   要(yao)：文章對干霧抑(yi)塵(chen)技術的捕塵(chen)機理進行了深入的分(fen)析，當水霧顆(ke)粒粒徑與粉塵(chen)顆(ke)粒粒徑大小相(xiang)近且霧量(liang)足夠時(shi)，二(er)者碰撞、接觸(chu)、凝聚的幾率(lv)大。通(tong)過這(zhe)一理論(lun)而研(yan)制(zhi)出的微米級(ji)干霧抑(yi)塵(chen)裝置在某鋼鐵行業選(xuan)礦廠翻(fan)車(che)機系統的應用效(xiao)果再次證明：該技術具有抑(yi)塵(chen)效(xiao)率(lv)高、無二(er)次污染、節(jie)水節(jie)電、設(she)備使(shi)用不受季節(jie)限制(zhi)等優點，值得在鋼鐵行業大力推廣和使(shi)用。

關(guan)鍵詞：干(gan)霧抑塵；鋼廠；翻車機系統；應用

1．前言

選(xuan)礦廠作為鋼鐵行業的(de)主(zhu)要原料供應基地，是將鐵礦石經破碎、皮帶運(yun)輸、浮選(xuan)、磁選(xuan)等(deng)進行工藝處(chu)理，生產(chan)出合格(ge)的(de)鐵精礦冶煉鋼鐵。礦石在翻、破、運(yun)、選(xuan)等(deng)生產(chan)過(guo)程中產(chan)生大量的(de)粉塵，不但危害職工的(de)身心健康，而且給生產(chan)設備的(de)維護保(bao)養帶來(lai)困難。

目前，鋼鐵行業采取的主要(yao)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)措施(shi)有水(shui)噴(pen)淋、水(shui)激(ji)式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)、布袋除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)、靜(jing)電除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)等，雖然(ran)每種除(chu)(chu)(chu)塵(chen)(chen)方式都有一定(ding)的效果(guo)，但都未能從根(gen)本(ben)上解決(jue)問題。例如：水(shui)噴(pen)淋由于耗水量大(da)，造(zao)成物料熱值(zhi)損失，同(tong)時導致皮帶(dai)帶(dai)料嚴重，增加(jia)崗位工人的工作量；布袋除塵器由(you)于選礦廠生(sheng)產工藝為(wei)濕式(shi)作業，廠房內(nei)濕度較大，布袋板結(jie)嚴重也(ye)無法正常(chang)運行。水激式(shi)除塵器在工(gong)作(zuo)時，吸走廠(chang)房內大量熱空氣，且工(gong)作(zuo)量大，運(yun)行(xing)成本高，抑塵效(xiao)果不好。因此，尋求更(geng)有效的(de)除塵方式成為鋼鐵行業亟待解決問題。

2．微(wei)米(mi)級干霧(wu)抑塵技術簡(jian)介

2.1 抑(yi)塵原理(li)

2.1.1空氣動力學(xue)原理

根(gen)據空氣動力(li)學原理，含塵(chen)氣流繞過(guo)霧滴(di)時(shi)，塵(chen)粒由于慣性會(hui)從繞流的氣流中偏(pian)離(li)而與(yu)(yu)霧滴(di)相撞被(bei)捕(bu)(bu)捉，即通(tong)過(guo)粉(fen)塵(chen)粒子(zi)與(yu)(yu)液滴(di)的慣性碰撞、攔截(jie)以及凝聚、擴散等(deng)作用實現捕(bu)(bu)捉，其(qi)被(bei)捕(bu)(bu)捉的幾率與(yu)(yu)霧滴(di)直(zhi)徑(jing)、粉(fen)塵(chen)受力(li)情況有關(guan)。霧滴(di)大時(shi)，塵(chen)粒僅(jin)僅(jin)是隨(sui)繞流繞過(guo)霧滴(di)而未被(bei)捕(bu)(bu)集。霧滴(di)與(yu)(yu)塵(chen)粒粒徑(jing)相近(jin)時(shi)，更(geng)容易與(yu)(yu)塵(chen)粒相撞而捕(bu)(bu)集到粉(fen)塵(chen)。

2.1.2“云(yun)”物理(li)學原(yuan)理(li)

由于霧(wu)滴(di)微(wei)細(xi)，部分霧(wu)滴(di)會在空(kong)氣(qi)中(zhong)迅速(su)蒸(zheng)發，使(shi)得局部密(mi)閉的(de)(de)捕塵(chen)(chen)(chen)(chen)空(kong)間中(zhong)空(kong)氣(qi)的(de)(de)相對(dui)濕度很快達(da)到飽和，飽和后(hou)(hou)的(de)(de)水(shui)蒸(zheng)汽(qi)凝結在含塵(chen)(chen)(chen)(chen)區內懸浮(fu)的(de)(de)大量粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)粒(li)子(zi)上，此后(hou)(hou)就開始了(le)凝聚和并合的(de)(de)微(wei)物(wu)理過程(cheng)。這主要是由于水(shui)的(de)(de)相變和云滴(di)形成(cheng)所導致的(de)(de)溫度、濃度變化，加之噴(pen)霧(wu)霧(wu)流引(yin)起(qi)的(de)(de)含塵(chen)(chen)(chen)(chen)空(kong)氣(qi)運動，使(shi)攜帶著(zhu)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)粒(li)子(zi)的(de)(de)云滴(di)和其(qi)它水(shui)霧(wu)粒(li)子(zi)相互碰撞、凝并進而(er)增重(zhong)下(xia)沉(chen)，形成(cheng)“雨”降落下(xia)來。另外(wai)由于水(shui)蒸(zheng)汽(qi)在呼吸性(xing)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)表(biao)面的(de)(de)凝結，不僅改善了(le)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)的(de)(de)親水(shui)性(xing)能，而(er)且也增大了(le)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)的(de)(de)體積(ji)與(yu)重(zhong)量，這都對(dui)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)捕集(ji)起(qi)著(zhu)促進作用。這種機理對(dui)抑制亞微(wei)米及微(wei)米級的(de)(de)粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)(chen)特(te)別有(you)效(xiao)。

2.1.3斯蒂芬流的輸送機理

在噴霧區內(nei)，液(ye)滴(di)(di)迅速蒸(zheng)發時(shi)(shi)，必然會(hui)在液(ye)滴(di)(di)附近區域內(nei)產生蒸(zheng)汽(qi)組(zu)分的濃(nong)度(du)梯度(du)，形成(cheng)(cheng)由(you)液(ye)滴(di)(di)向(xiang)外流動擴散(san)的斯(si)蒂(di)(di)芬流；同(tong)樣，當蒸(zheng)汽(qi)在某(mou)一核上(shang)(shang)凝(ning)結(jie)時(shi)(shi)，也會(hui)造成(cheng)(cheng)核周圍蒸(zheng)汽(qi)濃(nong)度(du)的不(bu)斷降低(di)，形成(cheng)(cheng)由(you)周圍向(xiang)凝(ning)結(jie)核運(yun)動的斯(si)蒂(di)(di)芬流。因此，懸浮于噴霧區中的“呼(hu)吸(xi)性粉塵”顆(ke)粒，必然會(hui)在斯(si)蒂(di)(di)芬流的輸送作用(yong)下(xia)運(yun)動，最后接(jie)觸并粘附在凝(ning)結(jie)液(ye)滴(di)(di)上(shang)(shang)被濕潤捕集。

圖1

圖2

如圖1、圖2所示，當粒(li)徑(jing)較(jiao)大的(de)(de)霧滴(di)與粉(fen)(fen)塵顆粒(li)接觸時，由于霧滴(di)的(de)(de)表(biao)面張力(li)過大使(shi)得塵粒(li)繞(rao)過霧滴(di)繼續(xu)向(xiang)(xiang)上運(yun)動，粉(fen)(fen)塵不(bu)但(dan)沒(mei)有得到(dao)有效的(de)(de)抑制，相反水霧向(xiang)(xiang)下(xia)的(de)(de)沖力(li)會使(shi)粉(fen)(fen)塵上揚(yang)的(de)(de)更多。這也說明(ming)傳統的(de)(de)濕式除塵技術對微細粉(fen)(fen)塵的(de)(de)治(zhi)理(li)效果不(bu)好(hao)。

圖3

圖4

圖3和圖4所示過程反映的(de)(de)是(shi)，當(dang)水霧(wu)顆粒(li)的(de)(de)粒(li)徑(jing)小(xiao)于(yu)10μm，達到(dao)干霧(wu)級(ji)的(de)(de)時候，霧(wu)滴的(de)(de)表面張(zhang)力(li)減小(xiao)，粒(li)子之間的(de)(de)黏力(li)就會越來越大(da)，所以(yi)，以(yi)粉塵粒(li)子為核的(de)(de)“微細(xi)粉塵顆粒(li)——微細(xi)水霧(wu)顆粒(li)”二相流中，粒(li)子與粒(li)子之間很容易(yi)結合(he)在一(yi)起，從(cong)而(er)使整個(ge)粒(li)子不(bu)停(ting)的(de)(de)變大(da)，最終沉降下來，達到(dao)除去粉塵粒(li)子的(de)(de)目的(de)(de)。

綜上(shang)所述，當(dang)水霧顆粒(li)(li)的粒(li)(li)徑(jing)與粉塵顆粒(li)(li)的粒(li)(li)徑(jing)大小相近，且霧量(liang)較大時，空氣中的水蒸汽(qi)(qi)迅速飽(bao)和，飽(bao)和的水蒸汽(qi)(qi)與粉塵碰撞(zhuang)、接(jie)觸并(bing)凝聚在一(yi)起，達到一(yi)定(ding)的重量(liang)后(hou)沉降下來。這就是微米(mi)級干霧抑塵技(ji)術的除塵原理。

2.2適用(yong)場所

微米級干霧抑塵(chen)裝置適(shi)用于無(wu)(wu)組織(zhi)排(pai)(pai)放(fang)的(de)污染(ran)源(yuan)。所謂無(wu)(wu)組織(zhi)排(pai)(pai)放(fang)是指大氣污染(ran)物不(bu)經過排(pai)(pai)氣筒的(de)無(wu)(wu)規則(ze)排(pai)(pai)放(fang)。無(wu)(wu)組織(zhi)排(pai)(pai)放(fang)的(de)特點是污染(ran)源(yuan)分散，排(pai)(pai)放(fang)高度低(di)，污染(ran)物沒經過充分擴散稀釋(shi)就進入地(di)面呼(hu)吸帶。無(wu)(wu)組織(zhi)粉塵(chen)排(pai)(pai)放(fang)廣泛存在于散料生(sheng)產、加工、運輸、裝卸等各個環節。由于無(wu)(wu)組織(zhi)排(pai)(pai)放(fang)的(de)不(bu)確定性、不(bu)規則(ze)性，極易(yi)造成面源(yuan)污染(ran)，對(dui)周圍環境影響很大，故而傳統的(de)除塵(chen)方式很難徹底治理。

微(wei)米(mi)級干霧抑塵裝置的(de)(de)研(yan)制成功填補(bu)了(le)我國此類(lei)設備(bei)技術、生(sheng)產(chan)、應用(yong)的(de)(de)空白，降(jiang)低了(le)粉塵的(de)(de)污(wu)染(ran)，改善了(le)周圍環境(jing)和現(xian)場作業人員的(de)(de)勞動環境(jing)，減少了(le)職業病(bing)的(de)(de)發生(sheng)，創造了(le)廣(guang)泛的(de)(de)社會(hui)效(xiao)益(yi)和經濟效(xiao)益(yi)。現(xian)已廣(guang)泛適用(yong)于鋼鐵、港口、火(huo)電廠(chang)、煤礦、化工等無組織排放(fang)場所固定污(wu)染(ran)源的(de)(de)密(mi)閉(bi)或半密(mi)閉(bi)空間(jian)。

2.3特點及優勢

由此可(ke)見，微米級干霧抑塵裝置與同類技術(shu)相比具有如(ru)下優(you)勢：

（1）在污染的源頭——起(qi)塵點進行粉塵治理(li)。

（2）抑塵(chen)效率高(gao)(gao)，無二次污(wu)染(ran)無需清灰，針對PM10um和PM2.5μm以下可吸(xi)入(ru)及可入(ru)肺(fei)粉塵(chen)治理(li)效果(guo)高(gao)(gao)達 96%以上，避免(mian)矽肺(fei)病危害。

（3）水霧顆粒(li)為干(gan)霧級，在抑塵(chen)點形(xing)成濃(nong)而(er)密的霧池(chi)。

（4）節(jie)能(neng)減排，耗水(shui)量(liang)(liang)小，與物料重量(liang)(liang)比僅0.02%—0.05%，是傳(chuan)統除塵耗水(shui)量(liang)(liang)的1/10—1/100，物料(煤)無熱值(zhi)損失。

（5）占地面積小，全自動PLC控制，節省基建投資(zi)和管理費用。

（6）系(xi)統(tong)設施可靠(kao)性高，省去傳統(tong)的風機、除塵器、通(tong)風管、噴灑泵(beng)房(fang)、灑水(shui)槍等，運行(xing)、維護費用低(di)。

（7）適用于(yu)無組織(zhi)排放，密(mi)閉或半密(mi)閉空間的(de)污染源。

（8）大(da)大(da)降低粉塵爆炸幾率(lv)，可以(yi)減少消防設備投入(ru)。

（9）冬季可正(zheng)常使用(yong)且車(che)間(jian)溫(wen)度(du)基本不變。（其它傳(chuan)統除塵設備，使用(yong)負壓原(yuan)理(li)操作，帶(dai)走車(che)間(jian)內大量(liang)熱(re)量(liang)，需增(zeng)加車(che)間(jian)供熱(re)量(liang)。）

3.微米級(ji)干(gan)霧抑塵裝置(zhi)應用效(xiao)果及經濟效(xiao)益分析

3.1 應用實例

以某鋼(gang)鐵行(xing)業(ye)選礦廠翻車機系(xi)統(tong)除(chu)塵改造工程(cheng)項目為例，文章節(jie)選兩套(tao)微米級干(gan)霧(wu)抑塵系(xi)統(tong)，即Ⅰ#干霧(wu)抑(yi)塵(chen)系統——火車(che)(che)翻車(che)(che)機(ji)、Ⅱ#干霧(wu)抑(yi)塵(chen)系統——火車(che)(che)翻車(che)(che)機(ji)房振動給料機(ji)、皮帶(dai)機(ji)。

3.1.1系統(tong)配置(zhi)情況

3.1.2抑塵(chen)效果

干霧(wu)抑塵(chen)裝置(zhi)運行前、后崗位粉塵(chen)濃(nong)度(du)對比

從(cong)治理效(xiao)果上看，微米(mi)級干霧抑塵裝置(zhi)投入運行后，崗位粉塵濃度值與(yu)GBZ2.1-2006《工作場所有害因素職(zhi)業(ye)接(jie)觸限值》PC-TWA粉塵(chen)的超限倍(bei)數要求的崗位粉塵濃度≤16mg/Nm³進行比較，合格率高達到80%以上。而未開啟干霧抑塵裝置時的合格率僅為20%。由此可見，微米級干霧抑塵裝置運行與否與崗位現場粉塵濃度高低有直接關系。微米級干霧抑塵系統全部運行后崗位粉塵濃度合格率可達到85%以上，大大改善崗位工人的現場環境。

3.2經濟(ji)效益分析

從(cong)經濟(ji)效益上(shang)看，與該選礦廠翻(fan)車(che)機(ji)及礦槽皮帶除塵改造工程布(bu)袋除塵器的初(chu)步設計方案對比分析結果如下：

由此(ci)可見：

（1）微米級干霧抑塵(chen)除(chu)(chu)塵(chen)設備體積小，便于維護和檢(jian)修(xiu)，初始投資費用(yong)低，僅為布袋除(chu)(chu)塵(chen)系(xi)統(tong)的0.44倍。

（2）布袋除塵(chen)(chen)系(xi)統(tong)年(nian)耗電費(fei)(fei)用(yong)是干霧抑塵(chen)(chen)系(xi)統(tong)年(nian)耗電、耗水總(zong)費(fei)(fei)用(yong)的2.8倍還(huan)多(duo),干霧抑塵(chen)(chen)系(xi)統(tong)可(ke)節(jie)約運行費(fei)(fei)用(yong)900多(duo)萬(wan)元/年(nian)。

（3）微米級干霧抑(yi)塵系(xi)(xi)統耗電量(liang)小，顯著(zhu)提(ti)高了能源經濟效益。微米級干霧抑(yi)塵系(xi)(xi)統耗水量(liang)小，有效的控制(zhi)物(wu)料的含水量(liang)（各轉載點間的平均耗水量(liang)增加不(bu)超(chao)過0.05%）。

四．結論(lun)

綜上所(suo)述，文(wen)章通過對微(wei)米級(ji)干(gan)霧抑塵裝(zhuang)置在(zai)某鋼(gang)鐵行業(ye)(ye)(ye)選礦廠的應(ying)用(yong)，說明(ming)干(gan)霧抑塵技術(shu)在(zai)治(zhi)理鋼(gang)鐵行業(ye)(ye)(ye)無組(zu)織粉塵排(pai)放上具有良好的抑塵效果，應(ying)該(gai)在(zai)各(ge)大(da)鋼(gang)鐵行業(ye)(ye)(ye)得(de)到推廣和(he)使用(yong)

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