微米級干霧抑塵裝置在某鋼鐵行業選礦廠翻車機系統的應用

摘   要：文章對干霧抑塵技術的捕塵機理進行了深入的分析，當水霧顆粒粒徑與粉塵顆粒粒徑大小相近且霧量足夠時，二者碰撞、接觸、凝聚的幾率大。通過這一理論而研制出的微米級干霧抑塵裝置在某鋼鐵行業選礦廠翻車機系統的應用效果再次證明：該技術具有抑塵效率高、無二次污染、節水節電、設備使用不受季節限制等優點，值得在鋼鐵行業大力推廣和使用。

關鍵詞：干霧抑塵；鋼廠；翻車機系統；應用

1．前言

選礦廠作為鋼鐵行業的主要原料供應基地，是將鐵礦石經破碎、皮帶運輸、浮選、磁選等進行工藝處理，生產出合格的鐵精礦冶煉鋼鐵。礦石在翻、破、運、選等生產過程中產生大量的粉塵，不但危害職工的身心健康，而且給生產設備的維護保養帶來困難。

目前，鋼鐵行業采取的主要除塵措施有水噴淋、水激式除塵、布袋除塵、靜電除塵等，雖然每種除塵方式都有一定的效果，但都未能從根本上解決問題。例如：水噴淋由于耗水量大，造成物料熱值損失，同時導致皮帶帶料嚴重，增加崗位工人的工作量；布袋除塵器由于選礦廠生產工藝為濕式作業，廠房內濕度較大，布袋板結嚴重也無法正常運行。水激式除塵器在工作時，吸走廠房內大量熱空氣，且工作量大，運行成本高，抑塵效果不好。因此，尋求更有效的除塵方式成為鋼鐵行業亟待解決問題。

2．微米級干霧抑塵技術簡介

2.1 抑塵原理

2.1.1空氣動力學原理

根據空氣動力學原理，含塵氣流繞過霧滴時，塵粒由于慣性會從繞流的氣流中偏離而與霧滴相撞被捕捉，即通過粉塵粒子與液滴的慣性碰撞、攔截以及凝聚、擴散等作用實現捕捉，其被捕捉的幾率與霧滴直徑、粉塵受力情況有關。霧滴大時，塵粒僅僅是隨繞流繞過霧滴而未被捕集。霧滴與塵粒粒徑相近時，更容易與塵粒相撞而捕集到粉塵。

2.1.2“云”物理學原理

由于霧滴微細，部分霧滴會在空氣中迅速蒸發，使得局部密閉的捕塵空間中空氣的相對濕度很快達到飽和，飽和后的水蒸汽凝結在含塵區內懸浮的大量粉塵粒子上，此后就開始了凝聚和并合的微物理過程。這主要是由于水的相變和云滴形成所導致的溫度、濃度變化，加之噴霧霧流引起的含塵空氣運動，使攜帶著粉塵粒子的云滴和其它水霧粒子相互碰撞、凝并進而增重下沉，形成“雨”降落下來。另外由于水蒸汽在呼吸性粉塵表面的凝結，不僅改善了粉塵的親水性能，而且也增大了粉塵的體積與重量，這都對粉塵捕集起著促進作用。這種機理對抑制亞微米及微米級的粉塵特別有效。

2.1.3斯蒂芬流的輸送機理

在噴霧區內，液滴迅速蒸發時，必然會在液滴附近區域內產生蒸汽組分的濃度梯度，形成由液滴向外流動擴散的斯蒂芬流；同樣，當蒸汽在某一核上凝結時，也會造成核周圍蒸汽濃度的不斷降低，形成由周圍向凝結核運動的斯蒂芬流。因此，懸浮于噴霧區中的“呼吸性粉塵”顆粒，必然會在斯蒂芬流的輸送作用下運動，最后接觸并粘附在凝結液滴上被濕潤捕集。

圖1

圖2

如圖1、圖2所示，當粒徑較大的霧滴與粉塵顆粒接觸時，由于霧滴的表面張力過大使得塵粒繞過霧滴繼續向上運動，粉塵不但沒有得到有效的抑制，相反水霧向下的沖力會使粉塵上揚的更多。這也說明傳統的濕式除塵技術對微細粉塵的治理效果不好。

圖3

圖4

圖3和圖4所示過程反映的是，當水霧顆粒的粒徑小于10μm，達到干霧級的時候，霧滴的表面張力減小，粒子之間的黏力就會越來越大，所以，以粉塵粒子為核的“微細粉塵顆粒——微細水霧顆粒”二相流中，粒子與粒子之間很容易結合在一起，從而使整個粒子不停的變大，最終沉降下來，達到除去粉塵粒子的目的。

綜上所述，當水霧顆粒的粒徑與粉塵顆粒的粒徑大小相近，且霧量較大時，空氣中的水蒸汽迅速飽和，飽和的水蒸汽與粉塵碰撞、接觸并凝聚在一起，達到一定的重量后沉降下來。這就是微米級干霧抑塵技術的除塵原理。

2.2適用場所

微米級干霧抑塵裝置適用于無組織排放的污染源。所謂無組織排放是指大氣污染物不經過排氣筒的無規則排放。無組織排放的特點是污染源分散，排放高度低，污染物沒經過充分擴散稀釋就進入地面呼吸帶。無組織粉塵排放廣泛存在于散料生產、加工、運輸、裝卸等各個環節。由于無組織排放的不確定性、不規則性，極易造成面源污染，對周圍環境影響很大，故而傳統的除塵方式很難徹底治理。

微米級干霧抑塵裝置的研制成功填補了我國此類設備技術、生產、應用的空白，降低了粉塵的污染，改善了周圍環境和現場作業人員的勞動環境，減少了職業病的發生，創造了廣泛的社會效益和經濟效益。現已廣泛適用于鋼鐵、港口、火電廠、煤礦、化工等無組織排放場所固定污染源的密閉或半密閉空間。

2.3特點及優勢

由此可見，微米級干霧抑塵裝置與同類技術相比具有如下優勢：

（1）在污染的源頭——起塵點進行粉塵治理。

（2）抑塵效率高，無二次污染無需清灰，針對PM10um和PM2.5μm以下可吸入及可入肺粉塵治理效果高達 96%以上，避免矽肺病危害。

（3）水霧顆粒為干霧級，在抑塵點形成濃而密的霧池。

（4）節能減排，耗水量小，與物料重量比僅0.02%—0.05%，是傳統除塵耗水量的1/10—1/100，物料(煤)無熱值損失。

（5）占地面積小，全自動PLC控制，節省基建投資和管理費用。

（6）系統設施可靠性高，省去傳統的風機、除塵器、通風管、噴灑泵房、灑水槍等，運行、維護費用低。

（7）適用于無組織排放，密閉或半密閉空間的污染源。

（8）大大降低粉塵爆炸幾率，可以減少消防設備投入。

（9）冬季可正常使用且車間溫度基本不變。（其它傳統除塵設備，使用負壓原理操作，帶走車間內大量熱量，需增加車間供熱量。）

3.微米級干霧抑塵裝置應用效果及經濟效益分析

3.1 應用實例

以某鋼鐵行業選礦廠翻車機系統除塵改造工程項目為例，文章節選兩套微米級干霧抑塵系統，即Ⅰ#干霧抑塵系統——火車翻車機、Ⅱ#干霧抑塵系統——火車翻車機房振動給料機、皮帶機。

3.1.1系統配置情況

3.1.2抑塵效果

干霧抑塵裝置運行前、后崗位粉塵濃度對比

從治理效果上看，微米級干霧抑塵裝置投入運行后，崗位粉塵濃度值與GBZ2.1-2006《工作場所有害因素職業接觸限值》PC-TWA粉塵的超限倍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經濟效益分析

從經濟效益上看，與該選礦廠翻車機及礦槽皮帶除塵改造工程布袋除塵器的初步設計方案對比分析結果如下：

由此可見：

（1）微米級干霧抑塵除塵設備體積小，便于維護和檢修，初始投資費用低，僅為布袋除塵系統的0.44倍。

（2）布袋除塵系統年耗電費用是干霧抑塵系統年耗電、耗水總費用的2.8倍還多,干霧抑塵系統可節約運行費用900多萬元/年。

（3）微米級干霧抑塵系統耗電量小，顯著提高了能源經濟效益。微米級干霧抑塵系統耗水量小，有效的控制物料的含水量（各轉載點間的平均耗水量增加不超過0.05%）。

四．結論

綜上所述，文章通過對微米級干霧抑塵裝置在某鋼鐵行業選礦廠的應用，說明干霧抑塵技術在治理鋼鐵行業無組織粉塵排放上具有良好的抑塵效果，應該在各大鋼鐵行業得到推廣和使用

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