微(wei)米級干霧抑(yi)塵裝置在(zai)某鋼(gang)鐵(tie)行業(ye)選(xuan)礦廠翻車機(ji)系(xi)統的應用

摘   要：文(wen)章對干霧(wu)抑(yi)塵(chen)技術(shu)的(de)捕塵(chen)機(ji)理(li)進行(xing)了深入的(de)分析，當水(shui)霧(wu)顆(ke)粒(li)粒(li)徑與粉塵(chen)顆(ke)粒(li)粒(li)徑大(da)(da)小相近且(qie)霧(wu)量足夠時(shi)，二者碰(peng)撞(zhuang)、接觸、凝聚的(de)幾率大(da)(da)。通過(guo)這一理(li)論而(er)研制出的(de)微米(mi)級(ji)干霧(wu)抑(yi)塵(chen)裝置在某鋼鐵行(xing)業選礦(kuang)廠翻車機(ji)系統(tong)的(de)應用(yong)效果再次(ci)證明：該技術(shu)具有抑(yi)塵(chen)效率高、無二次(ci)污染、節(jie)水(shui)節(jie)電(dian)、設備使用(yong)不受季節(jie)限(xian)制等優(you)點，值得在鋼鐵行(xing)業大(da)(da)力(li)推廣和使用(yong)。

關鍵(jian)詞：干霧抑塵；鋼廠；翻車機(ji)系(xi)統；應(ying)用

1．前言

選(xuan)礦(kuang)廠作為(wei)鋼鐵(tie)行(xing)業的(de)(de)主要(yao)原料供應(ying)基地，是(shi)將鐵(tie)礦(kuang)石(shi)經破碎、皮帶運輸(shu)、浮(fu)選(xuan)、磁(ci)選(xuan)等進行(xing)工藝處(chu)理，生產(chan)出合格(ge)的(de)(de)鐵(tie)精礦(kuang)冶煉鋼鐵(tie)。礦(kuang)石(shi)在(zai)翻、破、運、選(xuan)等生產(chan)過程中(zhong)產(chan)生大量的(de)(de)粉塵，不但危害職工的(de)(de)身心健康，而且給生產(chan)設備的(de)(de)維護保養帶來困難。

目前，鋼鐵行(xing)業采取的主要除(chu)塵(chen)(chen)(chen)措施有水(shui)噴淋(lin)、水(shui)激式(shi)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)、布袋(dai)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)、靜電除(chu)塵(chen)(chen)(chen)等，雖然每種(zhong)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)方式(shi)都(dou)有一定(ding)的效果(guo)，但都(dou)未(wei)能從根本上解決問題。例如：水(shui)噴淋(lin)由(you)于(yu)耗水量大，造成物料熱值(zhi)損失，同時導致(zhi)皮帶帶料嚴重(zhong)，增加崗位工(gong)人的工(gong)作量；布(bu)袋除(chu)塵器由于選礦廠(chang)(chang)生(sheng)產工藝為(wei)濕式(shi)作(zuo)業，廠(chang)(chang)房(fang)內濕度較大，布(bu)袋板結嚴重也無法正常(chang)運行。水(shui)激式(shi)除(chu)塵器在(zai)工作時，吸走廠房內(nei)大量熱空(kong)氣，且工作量大，運行成本高，抑塵效果(guo)不好(hao)。因此，尋求更(geng)有效的除塵方式(shi)成為(wei)鋼鐵行業亟待解決問題。

2．微米級干霧抑塵(chen)技術(shu)簡介

2.1 抑塵(chen)原(yuan)理

2.1.1空(kong)氣動力學原理

根據空氣動力(li)學原理，含塵(chen)氣流(liu)(liu)(liu)繞(rao)過(guo)霧(wu)滴(di)(di)(di)時(shi)，塵(chen)粒由于慣性會(hui)從(cong)繞(rao)流(liu)(liu)(liu)的氣流(liu)(liu)(liu)中偏(pian)離(li)而(er)與(yu)霧(wu)滴(di)(di)(di)相(xiang)撞被(bei)(bei)捕(bu)捉，即通過(guo)粉(fen)塵(chen)粒子與(yu)液滴(di)(di)(di)的慣性碰撞、攔截以及凝(ning)聚、擴散等作用實現(xian)捕(bu)捉，其被(bei)(bei)捕(bu)捉的幾率與(yu)霧(wu)滴(di)(di)(di)直徑、粉(fen)塵(chen)受力(li)情況有關。霧(wu)滴(di)(di)(di)大時(shi)，塵(chen)粒僅僅是隨繞(rao)流(liu)(liu)(liu)繞(rao)過(guo)霧(wu)滴(di)(di)(di)而(er)未(wei)被(bei)(bei)捕(bu)集。霧(wu)滴(di)(di)(di)與(yu)塵(chen)粒粒徑相(xiang)近時(shi)，更容(rong)易與(yu)塵(chen)粒相(xiang)撞而(er)捕(bu)集到(dao)粉(fen)塵(chen)。

2.1.2“云(yun)”物理(li)學原理(li)

由于(yu)霧(wu)滴(di)(di)微細，部(bu)分霧(wu)滴(di)(di)會在空(kong)氣中迅速蒸發(fa)，使得局部(bu)密閉的(de)(de)捕塵(chen)(chen)空(kong)間中空(kong)氣的(de)(de)相對濕度(du)很快達到飽(bao)和(he)，飽(bao)和(he)后的(de)(de)水蒸汽(qi)凝結在含(han)塵(chen)(chen)區內懸(xuan)浮的(de)(de)大量粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)粒子上，此后就開始了(le)(le)凝聚和(he)并(bing)合的(de)(de)微物(wu)理過程。這(zhe)主要是(shi)由于(yu)水的(de)(de)相變和(he)云滴(di)(di)形(xing)成所導致的(de)(de)溫度(du)、濃度(du)變化(hua)，加之噴霧(wu)霧(wu)流引起的(de)(de)含(han)塵(chen)(chen)空(kong)氣運動，使攜帶(dai)著粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)粒子的(de)(de)云滴(di)(di)和(he)其(qi)它水霧(wu)粒子相互碰撞、凝并(bing)進(jin)(jin)而(er)增重下沉，形(xing)成“雨”降落(luo)下來。另(ling)外由于(yu)水蒸汽(qi)在呼吸性粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)表面的(de)(de)凝結，不僅改善了(le)(le)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)的(de)(de)親水性能(neng)，而(er)且也(ye)增大了(le)(le)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)的(de)(de)體積(ji)與重量，這(zhe)都對粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)捕集起著促進(jin)(jin)作用。這(zhe)種機理對抑制(zhi)亞微米及微米級的(de)(de)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)特別有(you)效。

2.1.3斯(si)蒂芬流(liu)的(de)輸送機理(li)

在噴霧區內，液(ye)滴迅速蒸(zheng)發時，必然會在液(ye)滴附(fu)近區域(yu)內產(chan)生(sheng)蒸(zheng)汽(qi)組(zu)分的(de)濃度梯度，形(xing)(xing)成(cheng)由(you)液(ye)滴向(xiang)外流動擴散的(de)斯蒂(di)(di)芬流；同樣，當(dang)蒸(zheng)汽(qi)在某一(yi)核(he)上凝(ning)結時，也會造成(cheng)核(he)周圍蒸(zheng)汽(qi)濃度的(de)不斷降低，形(xing)(xing)成(cheng)由(you)周圍向(xiang)凝(ning)結核(he)運動的(de)斯蒂(di)(di)芬流。因(yin)此，懸浮于噴霧區中的(de)“呼吸性粉(fen)塵”顆(ke)粒，必然會在斯蒂(di)(di)芬流的(de)輸送(song)作用下運動，最后接觸并(bing)粘附(fu)在凝(ning)結液(ye)滴上被濕潤(run)捕集。

圖1

圖2

如圖1、圖2所示(shi)，當粒徑較大的(de)霧滴與(yu)粉(fen)塵顆粒接觸時(shi)，由于霧滴的(de)表面張力過(guo)大使(shi)得塵粒繞過(guo)霧滴繼續向(xiang)上運(yun)動，粉(fen)塵不但沒有得到有效(xiao)的(de)抑制，相反水霧向(xiang)下的(de)沖力會(hui)使(shi)粉(fen)塵上揚的(de)更多(duo)。這也說明傳統的(de)濕式除塵技(ji)術對(dui)微細粉(fen)塵的(de)治(zhi)理效(xiao)果(guo)不好。

圖3

圖(tu)4

圖3和圖4所示過程反映的(de)是，當水(shui)(shui)霧(wu)顆粒(li)(li)的(de)粒(li)(li)徑小(xiao)于10μm，達(da)到干霧(wu)級的(de)時候(hou)，霧(wu)滴的(de)表面張力(li)減小(xiao)，粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)之(zhi)間的(de)黏力(li)就會越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)大，所以，以粉(fen)塵(chen)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)為核的(de)“微(wei)細粉(fen)塵(chen)顆粒(li)(li)——微(wei)細水(shui)(shui)霧(wu)顆粒(li)(li)”二相流中，粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)與粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)之(zhi)間很容易結合在一起，從而使(shi)整個粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)不停的(de)變大，最終沉(chen)降下來(lai)，達(da)到除去(qu)粉(fen)塵(chen)粒(li)(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)目的(de)。

綜上所述(shu)，當水霧顆粒的(de)(de)粒徑與粉塵顆粒的(de)(de)粒徑大(da)小相近，且(qie)霧量較(jiao)大(da)時，空氣中的(de)(de)水蒸(zheng)(zheng)汽(qi)迅速飽(bao)和，飽(bao)和的(de)(de)水蒸(zheng)(zheng)汽(qi)與粉塵碰(peng)撞、接觸并凝(ning)聚在一起，達到一定(ding)的(de)(de)重量后(hou)沉降下來(lai)。這(zhe)就是微米級干(gan)霧抑塵技(ji)術的(de)(de)除(chu)塵原理(li)。

2.2適用場所

微(wei)米(mi)級干霧抑塵(chen)裝(zhuang)置適用于(yu)無(wu)組(zu)(zu)織(zhi)排(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)(de)污(wu)染(ran)源。所謂無(wu)組(zu)(zu)織(zhi)排(pai)(pai)放(fang)(fang)是指大氣污(wu)染(ran)物(wu)不(bu)經過排(pai)(pai)氣筒(tong)的(de)(de)無(wu)規則排(pai)(pai)放(fang)(fang)。無(wu)組(zu)(zu)織(zhi)排(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)(de)特點是污(wu)染(ran)源分散(san)(san)，排(pai)(pai)放(fang)(fang)高度低，污(wu)染(ran)物(wu)沒經過充分擴散(san)(san)稀(xi)釋就進(jin)入地面呼吸(xi)帶。無(wu)組(zu)(zu)織(zhi)粉塵(chen)排(pai)(pai)放(fang)(fang)廣泛存在于(yu)散(san)(san)料(liao)生產、加工、運輸、裝(zhuang)卸等各個環(huan)節。由于(yu)無(wu)組(zu)(zu)織(zhi)排(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)(de)不(bu)確定性、不(bu)規則性，極易造成面源污(wu)染(ran)，對周(zhou)圍環(huan)境影響很(hen)(hen)大，故而傳統(tong)的(de)(de)除塵(chen)方(fang)式很(hen)(hen)難(nan)徹底治(zhi)理。

微(wei)米級干霧抑(yi)塵裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)研制(zhi)成功填(tian)補(bu)了我國此(ci)類設備技術(shu)、生產、應用(yong)的(de)(de)空白，降低了粉塵的(de)(de)污(wu)染(ran)，改善了周(zhou)圍環境和現場(chang)作(zuo)業人員的(de)(de)勞動環境，減少了職業病(bing)的(de)(de)發生，創造了廣泛的(de)(de)社會效益和經濟效益。現已廣泛適用(yong)于鋼鐵、港口、火(huo)電廠(chang)、煤礦、化工等無(wu)組(zu)織排放場(chang)所固定污(wu)染(ran)源的(de)(de)密閉或半密閉空間。

2.3特點及(ji)優勢(shi)

由此可(ke)見，微米級干霧抑塵裝(zhuang)置與同類技(ji)術相比(bi)具有如(ru)下(xia)優勢：

（1）在污(wu)染的源(yuan)頭——起塵(chen)點進行粉塵(chen)治(zhi)理。

（2）抑塵效(xiao)率高(gao)，無二次污(wu)染(ran)無需清灰，針對(dui)PM10um和(he)PM2.5μm以下可(ke)吸入及可(ke)入肺粉塵治理效(xiao)果高(gao)達 96%以上，避免矽肺病危害。

（3）水霧(wu)顆粒(li)為干霧(wu)級(ji)，在抑塵點形成濃(nong)而密的霧(wu)池(chi)。

（4）節(jie)能減排(pai)，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)無熱值損失。

（5）占地面(mian)積小，全自動PLC控制(zhi)，節省基(ji)建投資和管(guan)理費用。

（6）系統(tong)設施(shi)可(ke)靠(kao)性(xing)高，省去傳統(tong)的(de)風機、除塵(chen)器、通風管(guan)、噴灑泵(beng)房、灑水槍等，運(yun)行、維護費用低(di)。

（7）適用于無組織(zhi)排放，密(mi)閉或半密(mi)閉空間的污(wu)染源(yuan)。

（8）大大降低粉塵爆炸幾率，可以減少消防設備(bei)投入。

（9）冬季可正常使用且(qie)車間溫度(du)基本不變。（其它傳(chuan)統(tong)除(chu)塵設(she)備，使用負壓原理操(cao)作，帶走車間內大量(liang)熱量(liang)，需增(zeng)加車間供(gong)熱量(liang)。）

3.微米級干霧抑塵裝置應用效果(guo)及經濟(ji)效益分析

3.1 應用實例

以(yi)某鋼鐵行業(ye)選(xuan)礦廠(chang)翻車機系(xi)統(tong)除(chu)塵(chen)改造工程項目為例，文(wen)章節選(xuan)兩(liang)套微(wei)米級干霧抑塵(chen)系(xi)統(tong)，即Ⅰ#干霧(wu)抑(yi)塵(chen)系統——火(huo)車(che)翻車(che)機、Ⅱ#干霧(wu)抑(yi)塵(chen)系統——火(huo)車(che)翻車(che)機房振動給料機、皮(pi)帶機。

3.1.1系統配置情(qing)況

3.1.2抑塵效果

干霧抑塵(chen)裝置運行前、后(hou)崗位(wei)粉塵(chen)濃度對比

從治理效果上看，微米級干霧抑(yi)塵裝置投入(ru)運行后，崗(gang)位粉塵濃度值與GBZ2.1-2006《工(gong)作場所有害因素職業接觸限(xian)值》PC-TWA粉塵的超限(xian)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經濟效益(yi)分析

從(cong)經濟效(xiao)益(yi)上看，與該選礦廠翻車機及礦槽皮(pi)帶除(chu)塵改造工(gong)程(cheng)布袋除(chu)塵器的初步設計方案(an)對比分(fen)析結果如下：

由此(ci)可(ke)見：

（1）微米(mi)級干霧(wu)抑(yi)塵除塵設備體積小(xiao)，便于維護和檢修(xiu)，初始投資費用低(di)，僅為(wei)布袋除塵系統的(de)0.44倍。

（2）布袋除塵系統年耗(hao)電(dian)費(fei)用是干霧(wu)抑塵系統年耗(hao)電(dian)、耗(hao)水總費(fei)用的2.8倍還多(duo),干霧(wu)抑塵系統可(ke)節約運行費(fei)用900多(duo)萬元/年。

（3）微米級干霧抑(yi)塵(chen)系統耗(hao)電量(liang)(liang)小，顯著提(ti)高了能源經濟效益。微米級干霧抑(yi)塵(chen)系統耗(hao)水量(liang)(liang)小，有效的控制物(wu)料(liao)的含水量(liang)(liang)（各轉(zhuan)載點間的平均耗(hao)水量(liang)(liang)增加不超過0.05%）。

四．結論

綜(zong)上(shang)所述(shu)，文章(zhang)通(tong)過對微米級干(gan)(gan)霧抑(yi)塵裝置在某鋼鐵行(xing)業選礦廠的應用，說(shuo)明干(gan)(gan)霧抑(yi)塵技術在治理(li)鋼鐵行(xing)業無組織(zhi)粉塵排放上(shang)具有良好的抑(yi)塵效果，應該在各大(da)鋼鐵行(xing)業得到推廣和使用

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