干霧抑塵技術在石灰工序除塵中的應用

劉少偉，李曉光，宋玉軍，高永泉，郭志剛

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

氨堿法制堿工藝中，石灰工序是基礎環節，負責為后續工序提供符合要求的窯氣，原料在運輸過程中會產生大量粉塵，夏季可以在貨場采用大面積灑水進行除塵，冬季時為避免原料凍結、運輸皮帶打滑等，貨場灑水除塵方法局限性很大，因此原料干燥，粉塵問題比較嚴重，而且石灰工序經過幾次產能調整，場地空間有限，料倉數目較多，處于敞開的的環境中，利用干法袋式除塵等方法難以實現，因此需要一種濕式除塵設備。

濕式除塵設備需要解決上述冬季使用中的問題，而且要達到四季均適用的目的［1］，目前國內干霧濕式抑塵技術已逐步推廣使用［2］，對粉塵治理具有相當的優勢，經濟效益和環保效益兼得。

1 單水流式干霧抑塵技術

1.1 原理介紹

干霧抑塵技術主要是利用特殊設計的噴頭在高壓下產生直徑在10μm以下的水霧顆粒（此時水霧顆粒稱為干霧），在運動過程中與粉塵顆粒碰撞、吸附、凝結，粉塵顆粒濕潤進而繼續吸附其他粉塵顆粒形成團，最終依靠自身重力沉降，達到除塵目的，如圖1所示，a）、b）、c）表示碰撞、吸附、凝結沉降的過程。實踐證明，水霧顆粒與粉塵顆粒大小相近時，除塵效果最佳［3］，因此干霧抑塵能很好的抑制粉塵的產生，尤其是顆粒直徑在10μm以下的吸入性粉塵。

1.2 系統組成及功能

圖1 干霧抑塵原理示意圖

干霧抑塵系統由進水自動過濾器、微米級噴霧抑塵主機、電氣控制部分、管路分配器、自動伴熱系統、噴頭組件（噴霧箱）及其它附件等組成，在石灰工序中的工作流程如圖2所示。

1）進水自動過濾器主要是過濾水源中的較大尺寸的顆粒物，屬于粗過濾裝置。

2）微米級噴霧抑塵主機是將進水過濾后，以設定的壓力、流量、溫度等控制電磁閥的開閉，經由管道輸送到噴頭中產生水霧顆粒，抑制粉塵，主要由進水管路、前置進水過濾器、電機、齒形傳動帶、三柱塞高壓泵、缺水保護器、出水高壓過濾器、出水管路等組成。

圖2 干霧抑塵系統工作流程示意圖

3）電氣控制部分是整套裝置的控制中心，由可編程控制器、繼電器、保護電路及其相關的元器件組成。系統設置了手動和自動兩種運作模式，可在兩種模式間自由切換。依據現場使用的實際情況通過觸屏控制板上的主菜單設置相關參數，達到最佳的使用效果。

4）管路分配器含有1個高壓不銹鋼電磁閥，1個高壓進水管接口，若干高壓出水管接口，通過管路連接噴霧主機和噴頭組件或噴霧箱，并通過控制電磁閥的開閉實現對高壓水輸出分路的控制。

5）噴頭組件（噴霧箱）是整個裝置的終端，接受主機輸送來的高壓水并轉化成直徑10μm以下的干霧噴射出去進行抑塵。

6）自動伴熱系統分布在干霧抑塵主機、管路分配器、噴頭組件等，當外界環境溫度低于＋5℃時啟動。

2 方案設計及技術改造

2.1 起塵點情況分析

石灰工序中原料輸送需要三條皮帶依次銜接完成，最后由卸料機導入料倉，原料在皮帶轉接點和卸料機導入料倉時會撞擊溜槽以及原料之間相互擠壓碰撞都會產生粉塵，粉塵隨著原料下落擠壓出的空氣向上飛散，因此溜槽口或料倉口是主要的起塵點和散逸口。

2.2 方案設計

公用一套主機系統及電氣控制系統，在所有的起塵點附近分別設置一套管路分配器，管路分配器安裝在皮帶機架下方，每個起塵點至少安裝2～3個外帶保護裝置的噴頭且至少有兩噴頭正對安裝，連線方向與皮帶運行方向平行，如圖3所示，要保證噴頭噴射出的干霧能有效覆蓋面積達90%以上。同時在1＃、2＃、3＃皮帶處設置物料傳感器，在4＃皮帶機架上正對料倉處設置限位信號器，通過物料信號或限位信號來自動控制電磁閥的開閉或主機系統的運轉，保證物料運輸中系統智能運轉。

2.3 存在問題與解決方案

干霧抑塵系統在我車間安裝使用后，出現了以下幾個方面的問題：

1）冬季溫度較低時需要啟動自動伴熱系統，防止管道凍結，在物料輸送停止期間（此時干霧抑塵系統也停止噴灑水霧），管道內水流處于停滯狀態，伴熱會使熱量累積，導致管道內水溫可達60～70℃，產生高溫水汽，致使高壓柱塞泵空轉，從而停止噴霧，同時泵溫迅速上升，不僅會使密封件變形失效，嚴重時可導致泵損壞。

2）系統使用需要高壓運行，水流高速沖刷管道，產生一定量的鐵屑等雜質，再加上水質問題，嚴重時會堵塞電磁閥，致使系統無法正常運行，檢修周期短。

針對以上問題，我車間優化了工藝路線，在物料輸送停止期間，干霧抑塵系統管道自動連接到化灰用水管路，此時流動水溫正好滿足化灰用水標準，很好的解決了上述問題，同時提升了化灰用水的質量。同時在各管路分配器進水管口前添加了不銹鋼濾水器，實行四級過濾。經過上述技術處理，柱塞泵的檢修周期由半個月變成了3個月，電磁閥的檢修周期由2個月變成了6個月，節省了大量人力物力。

3 應用效果

干霧抑塵系統在我車間投入使用后產生了明顯的環保效益和經濟效益，主要表現在以下幾個方面：

1）環保效益：干霧抑塵系統能有效抑制皮帶機房65%以上的粉塵，減少環境污染，如表1所示，同時干霧抑塵系統能明顯改善工作環境，如表2所示。

2）經濟效益：貨場灑水除塵，灑水量大且效果不明顯，干霧抑塵系統僅為貨場灑水用量的1／10，節省大量水資源，同時減少煤炭的熱值損失，每年可為企業增效幾十萬元。

表1 機房粉塵含量監測結果／mg·m－3

表2 操作室粉塵含量監測結果／mg·m－3

4 總 結

干霧抑塵系統在我車間自投入使用以來，不僅解決了冬季除塵問題，而且四季均適用，在起塵點進行粉塵治理，抑塵效率高，無二次污染，無需清灰，治理效果明顯，避免了塵肺病危害，兼顧了經濟效益和環保效益，全過程采用自動PLC控制，節省了基建費用，減輕了現場工人操作勞動輕度，通過相關技術處理，解決了實際存在的問題，為下一步逐步在石灰工序乃至更大的范圍內推廣使用積累了豐富的實踐經驗，提供了一定的參考價值。

［1］ 左來寶.干霧抑塵技術在港口轉運站的應用［J］.起重運輸機械，2011，（8）：19－20

［2］ 王立海.微米級干霧抑塵技術在翻車機系統的應用［J］.起重運輸機械，2010，（2）：31－33

［3］ 吳丹，許雁超，李志華，等.干霧抑塵技術在廟溝鐵礦的應用［J］.礦業工程，2012，10（5）：50－52