超聲霧化噴淋除塵系統在朝川焦化選煤廠的應用分析

彭春雷

摘 要：闡述了超聲霧化除塵技術的原理和其優點，并介紹了超聲霧化除塵系統在原煤篩分破碎車間的布置結構，工作技術參數以及超聲霧化除塵系統在現場的使用情況等。

關鍵詞：布袋除塵 霧化噴淋 除塵原理 除塵裝置

中圖分類號：T8467U3.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0093-02

朝川焦化擴建180萬噸/年洗煤項目于2012年底完成施工建設，原環評中要求采用布袋除塵，經公司技術人員考察分析后認為，布袋除塵存在諸多缺點，除塵效果不理想，而霧化噴淋除塵效果明顯好于環評要求的布袋除塵。在經得環保局的認可后，朝川焦化選煤廠摒棄了原有的布袋除塵，采用了新型超聲霧化噴淋除塵系統，在試運行期間取得了不錯的除塵效果。

1 除塵原理分析

超聲霧化除塵是基于霧化效果來除塵，該技術是上世紀末發展起來的新型除塵技術。經過十幾年的運用與發展，其技術的運用已越來越成熟。其原理是利用壓縮空氣沖擊共振腔產生超聲波，超聲波把水霧化成濃密的、直徑只有1～10μm的微細霧滴，霧滴捕獲、凝聚微細粉塵，使粉塵迅速沉降下來實現就地除塵。這種除塵技術對去除微細的呼吸性粉塵效果非常好，原因就是其特殊的除塵原理。

（1）超聲共振霧化原理。

特定壓力的水與特定壓力的氣分別經由各自入口進入超聲霧化共振頭內部，當水汽混合射流本身的本征頻率與共振腔的本征頻率一致時，水在腔體內被氣充分破碎后從腔體出口高速旋轉噴出，進入共振杯，與共振杯內部中心的空心圓柱體發生撞擊，再次被諧振沖擊后充分細化，產生微米級水霧顆粒從超聲霧化共振頭前段擴散開來。

（2）空氣動力學原理。

超聲霧化能夠有效除去粉塵很大程度上就是基于這一種原理，霧滴半徑越大與粉塵結合的概率就越小，反之就越大。超聲霧化除塵正是應用這一原理產生10μm以下，與微細的粉塵粒徑相近的霧滴來捕獲粉塵。見圖1、圖2。

（3）云霧學原理。

這一原理是模仿下雨的過程，由于霧滴微細，部分霧滴會在空氣中迅速蒸發，使局部密閉空間中的相對濕度迅速飽和，過飽和后的水汽會以塵粒為核凝聚，使塵粒徑不斷增大，直至落下，形成從“云”變成“雨”的過程。

2 超聲霧化除塵系統的優點

目前國內外選煤廠除塵方式主要有布袋除塵、沖擊式除塵和超聲霧化除塵三種，其中布袋除塵和沖擊式除塵在使用過程中均存在一定的不足之處。布袋除塵極容易吸收空氣中的水分造成粘袋，使通風阻力增大，抽風量減小，不能控制住含塵空氣外溢。并且，由于風速的下降，通風管道內粉塵會沉降下來阻塞管道，使除塵系統失效，其如需正常除塵，就得經常清理布袋從而造成勞動強度大、運行成本高。而沖擊式除塵需要連續的排放污水系統和隨后的污水處理系統，多數工廠缺乏布置這些系統，且會產生污水，使其應用受到限制。而超聲霧化除塵是國際新型除塵技術，完全沒有上述缺點，其不需要將含塵氣流抽出后再加以處理，而是直接將煤塵抑制在產塵點，同時，由于霧滴微細，耗水量很少，除塵后原煤的增濕僅在0.1%～0.2%，不會給后續工藝帶來影響。顯著優點主要有以下幾個方面。

（1）簡化了除塵操作管理，超聲霧化除塵通過控制系統可以和皮帶聯鎖，實現自動化操作，可實現就地和集中控制，簡化操作流程。

（2）超聲霧化除塵技術是密閉除塵，無需清灰，避免了因清灰而帶來的污染，從而改善了工人的工作條件，并且有效的減少了工人的勞動強度。

（3）超聲霧化除塵系統不需要風機、除塵器和通風管道，比一般除塵系統節省30%～50%的投資，安裝時間可減少60%。與其它除塵系統相比，能耗低，有效地降低了運行成本。并且該系統結構簡單，可靠性好，維修量少，維修費用低，使用壽命較長。

3 超聲霧化除塵裝置

朝川焦化選煤廠除塵系統主要安裝在原煤車間，從原煤受煤坑到萬噸倉上24個產塵點處。其中原煤儲煤場2處，篩分破碎車間9個，原煤倉13個，安裝地點主要在原煤儲煤場給煤機處、原煤分級篩處、破碎機處各物料轉運點和原煤倉給煤機處、皮帶機尾處等。朝川焦化除塵系統采用全自動控制，變頻恒壓設計技術。主要由除塵器主機、抑塵罩和控制系統三大部分構成。見圖3。

3.1 除塵器主機

除塵器主機主要將是將氣、水過濾后、以設定的氣壓、水壓、氣流量、水流量、按開關程序控制電磁閥打開或關閉，經管道輸送到霧化器中去，實現噴霧抑塵。它由電控系統、多功能控制系統、流量控制系統組成。安裝在IP55標準的箱體內，有進氣管接口1個，進水管接口1個，出氣管接口1個，出水管接口1個，面板上設有電控系統按鈕。

3.2 控制系統

控制系統是超聲霧化噴淋除塵系統的控制中心，集合了保護電路、繼電器以及與它們相關的元器件，含有減壓閥、壓力表、接觸器、空氣開關等，使用防爆電源，動力電源為380v，50Hz。低壓控制電源為24V，配有絕緣護套。該控制系統可以實現集中和就地啟車，既采用自動和手動兩種操作模式，在自動模式時，可自動接收皮帶機、振動給料機等啟動或停止信號，通過控制繼電器，啟動或停止噴霧器噴霧。在手動模式時，操作人員可以按壓操作按鈕啟動或停止噴霧器噴霧。

3.3 霧化器

霧化器是霧化噴嘴，直接安裝在24個產塵點出，接收由干霧抑塵機輸送來的水和氣，并將其轉化為顆粒直徑為1～10微米的干霧噴射出去。當微米級霧滴與粉塵顆粒相互接觸、碰撞時，使粉塵顆粒相互粘結、凝聚變大，并在自身的重力下沉降，從而達到抑塵的作用。

3.4 抑塵罩

抑塵罩安裝在24個產塵點處，其作用就是很好的實現除塵效果，防止粉塵在被霧滴捕捉之前逃逸，實現一定的密閉除塵效果，還可緩解落料激起的反沖氣流，使粉塵能在較低的氣流速度下沉降。

4 應用后現場效果

取代布袋除塵后現場除塵效果明顯，表1是超聲霧化除塵裝置啟動前后在原煤倉給煤機處產塵點粉塵濃度的測定結果。

由表1可知除塵裝置開起后原煤倉給煤機處的粉塵濃度平均降低了95%。降塵效果明顯，且達到了國家煤塵最高允許排放濃度（22 mg/cm3）的規定。

5 結語

超聲霧化噴淋除塵系統在朝川焦化選煤廠運行以來，在原煤塵較為集中的工作現場對煤塵濃度進行了測，現場煤塵濃度一直保持在15mg/m3以內，達到了環保局的現場煤塵要求，因此無需繳納環保不達標的罰款，也就是無需繳納排污費。在運行一年多以來系統運行穩定，大大降低了職工的維修量。超聲霧化噴淋的投入使用，較好的改善了選煤廠的空氣質量和勞動環境，有效的提高了工人的勞動生產率，保障了工人的身體健康，提高了設備運行質量，減少了電器事故，取得了很好的經濟效益和社會效益。

該除塵系統在朝川焦化公司選煤廠的成功實踐，為其他選煤廠推廣應用先進的綜合除塵技術提供了很好的借鑒作用。

參考文獻

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