破碎系統(tǒng)除塵凈化方案比較與優(yōu)選

覃玉飛

(廣西冶金研究院， 廣西南寧 530023)

目前適用于選礦廠破碎系統(tǒng)通風(fēng)除塵的凈化方案有袋式除塵、靜電除塵、水浴除塵。這3種凈化方式各有特點(diǎn)，為了能夠確定最合適的方式必須對(duì)其進(jìn)行全面的技術(shù)比較。

1 除塵方式

1.1 袋式除塵

袋式除塵是過濾除塵器中應(yīng)用最廣的一種。從1881年貝茨工廠設(shè)計(jì)的第一臺(tái)機(jī)械抖動(dòng)清灰袋式除塵器在德國取得專利以來，不斷得到發(fā)展完善。由于微小的塵粒可能被氣流帶走，對(duì)這部分顆粒的分離效果不佳。

袋式除塵器有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

(1)如果設(shè)計(jì)合理，使用得當(dāng)，維護(hù)管理得好，除塵效率可達(dá)到98%以上;

(2)當(dāng)進(jìn)口含塵濃度變化范圍較大時(shí)，對(duì)除塵效率和阻力影響不大，即適應(yīng)性較強(qiáng);

(3)收集到的都是干的礦塵，可直接送回生產(chǎn)線進(jìn)行下一步的處理，沒有處理污水和泥漿的麻煩。

袋式除塵器有以下幾個(gè)缺點(diǎn):

(1)應(yīng)用范圍受濾料性能的影響;

(2)不適合于粘結(jié)性強(qiáng)及吸濕性強(qiáng)的粉塵，否則導(dǎo)致堵塞;

(3)處理風(fēng)量大時(shí)，占地面積大。

1.2 靜電除塵

靜電除塵器是通過高壓電場(chǎng)產(chǎn)生靜電力，將礦塵從含塵空氣中分離出來的凈化設(shè)備。

靜電除塵器有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

(1)除塵效率高，對(duì)粒徑小至0.1 μm的礦塵仍然有很好的除塵效果;

(2)可以滿足處理大風(fēng)量的要求;

(3)阻力在150～300 Pa之間，耗電少，運(yùn)行費(fèi)用低。

靜電除塵器有以下幾個(gè)缺點(diǎn):

(1)一次投資費(fèi)用高，鋼材消耗量較大;

(2)對(duì)礦塵的比電阻有一定要求，最合適的范圍是104～5×1010Ω.cm;

(3)占地面積大;

(4)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和安裝的精度要求高。

靜電除塵器是利用電力來除塵的，但它運(yùn)行所需要的電能卻很小。這是因?yàn)殡姵龎m器把供給它的電能直接作用于礦塵上，使其只能夠從氣流分離出來。而在其它除塵器中，有的將絕大部分能量都用來加速氣體，有的用于水滴的霧化和氣流的加速上，這類除塵器只有很少一部分能量用于分離礦塵。所以電除塵器反而比其他除塵器耗電少。

1.3 水浴除塵

水浴除塵裝置由擋水板、進(jìn)氣管、排氣管、溢流管、噴頭、水池本體和蓋板等部分組成，水浴除塵的結(jié)構(gòu)見圖1。

含塵氣流通過進(jìn)氣管進(jìn)入，在噴頭處以高速噴出，沖擊水面，激起大量水霧和水花，粗大的塵粒隨氣流沖入水中而被捕集，細(xì)小的塵粒隨氣流折轉(zhuǎn)180°向上時(shí)，通過與水霧和水花的接觸被捕集，凈化后的空氣經(jīng)擋水板脫水后排出水池外。

水浴除塵器有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):

(1)耗能相同時(shí)，水浴塵器的除塵效率比其它除塵方式要高，可同時(shí)捕集氣體與礦塵;

(2)污水和泥漿可用泵送到分離機(jī)進(jìn)行下一步處理，水池可用磚或鋼筋混凝砌成，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小。

圖1 水浴除塵器的結(jié)構(gòu)

水浴塵器有以下幾個(gè)缺點(diǎn):

(1)需要對(duì)污水和泥漿進(jìn)行處理，否則可能導(dǎo)致二次污染;

(2)對(duì)憎水性和水硬性的礦塵不宜采用，水面有較大的波動(dòng)，使得除塵效率不穩(wěn)定。

水浴除塵器的效率和阻力取決于氣流的沖擊速度和噴頭的插入深度。當(dāng)沖擊速度一定時(shí)，除塵效率與阻力隨噴頭插入深度的增加而增加;當(dāng)插入深度一定時(shí)，除塵效率和阻力隨著沖擊速度的增加而增加。但是在相同條件下，當(dāng)沖擊速度和插入深度增大到一定值后，如果繼續(xù)增加其除塵效率不變化，而阻力卻急劇增加。水浴除塵器的阻力、沖擊速度和插入深度之間的關(guān)系式為:

式中，H—除塵器的阻力，Pa;

ζ—除塵器的阻力系數(shù)，一般為4.5～5.0;

γ—含塵空氣密度，kg/m3;

v—?dú)饬鲝膰婎^沖出的沖擊速度，m/s;

h—噴頭插入水面的深度，mm。

礦物粉塵在除塵通風(fēng)管道內(nèi)的流速一般在12～15 m/s之間。阻力約為600～1000 Pa，除塵效率一般為80% ～95%。沖擊速度和插入深度見表1。

表1 沖擊速度和插入深度

水浴除塵器產(chǎn)生的污水和泥漿需要經(jīng)過處理，避免造成二次污染，并對(duì)有用物質(zhì)加以回收。泥漿需進(jìn)一步加以濃縮、脫水，以便利用和運(yùn)輸。

2 除塵方式比較與凈化方案優(yōu)選

3種除塵方式對(duì)于處理礦塵粒子的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)范圍、制造安裝費(fèi)、運(yùn)行管理費(fèi)比較見表2，除塵凈化設(shè)備性能比較見表3。

表2 3大類除塵凈化方式比較

表3 除塵凈化設(shè)備性能比較

凈化設(shè)備評(píng)價(jià)指標(biāo)有5個(gè):除塵效率，阻力，初投資費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用，維護(hù)費(fèi)。在選擇除塵器時(shí)必須綜合考慮。

根據(jù)巴里選礦廠破碎系統(tǒng)特點(diǎn)，經(jīng)過分析，提出了3個(gè)可行的凈化設(shè)備方案。對(duì)每個(gè)方案進(jìn)行分析和計(jì)算，得出了各方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值(見表4)。

表4 各方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

由表4可知，相對(duì)最優(yōu)方案的因素指標(biāo)為:96;300;1.2;6;0.8。運(yùn)用多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法對(duì)3個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過分析和計(jì)算，最終得出3個(gè)方案的灰色關(guān)聯(lián)度投影值分別為0.2655、0.3293和0.4023，方案3的投影值最大，故確定方案3(水浴除塵器)為最優(yōu)方案。

3 結(jié)論

水浴除塵是一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、有效的除塵措施，在允許的條件下，選礦廠破碎系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用。如果維護(hù)得好，水浴除塵器也有較高的除塵效率，一般可以在95% ～99%以上，對(duì)微細(xì)的礦塵(尤其是呼吸性礦塵)也有很好的除塵效率;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，且無礦塵二次污染的麻煩;設(shè)備本身沒有可動(dòng)部件，很少發(fā)生故障，后期維護(hù)費(fèi)低。

［1］金國淼.除塵設(shè)備設(shè)計(jì)［M］.上海:上海科技技術(shù)出版社，1985.

［2］范乃和.選廠破碎除塵方法探討［J］.金屬礦山，2003(11):52-54.

［3］劉桂麗.金屬礦山爆破除塵降毒實(shí)驗(yàn)研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2011，31(2):76-78.

［4］段鵬文，蒲志新，趙 萍.移動(dòng)式煤塵清掃機(jī)設(shè)計(jì)［J］.煤礦機(jī)械，2001(3):10-12.

［5］熊 輝.應(yīng)用組合除塵技術(shù)治理手燒爐煙塵［J］.南昌航空大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002(2).

［6］蘇汝維.工廠防塵技術(shù)問答［M］.北京:中國林業(yè)出版社，1986:1-2.