轉接塔干霧抑塵技術應用研究報告

王 帥

(秦皇島港股份有限公司衛生環保中心 河北 秦皇島 066000)

轉接塔干霧抑塵技術應用研究報告

王 帥

(秦皇島港股份有限公司衛生環保中心 河北 秦皇島 066000)

目前粉塵顆粒物已成為我國大氣污染的主要污染源，并給交通運輸，農業生產和人民日常生活及健康造成較大影響。秦皇島港主營業務為煤炭運輸，綠色港口要求下，效果較好的粉塵防控設備對抑塵極為重要。本文通過對秦皇島港第七港務分公司副T9轉接塔開展的微米級干霧抑塵技術應用研究，系統的介紹微米級干霧抑塵技術在轉接塔粉塵防控中的應用情況，同時指出干霧抑塵技術在轉接塔處粉塵防控中的優勢。

煤炭運輸轉接塔；粉塵防控；干霧抑塵技術

前言

秦皇島港是世界第一大能源輸出港，是我國“北煤南運”大通道的主樞紐港，擔負著我國南方“八省一市”的煤炭供應，港口的煤炭轉運系統極為龐大。在港口煤炭物料卸運、轉載過程中，由于物料撞擊、落差以及氣流沖擊、設備攪動、震動等因素，會造成大量的粉塵，這些粉塵嚴重危害到人員健康和設備安全運轉，因此除塵抑塵是這類工況下非常重要的工作環節。

為了持續改善港口及周圍環境質量，解決轉接塔起塵問題，根據生產線實際情況分析，并經過轉接塔現場的實地勘察，選用了微米級干霧抑塵設備處理轉接塔的粉塵，用于替代傳統的灑水除塵及干式除塵器除塵。

一、秦皇島港七公司轉接塔除塵現狀

目前港口干散貨碼頭粉塵治理技術主要是濕式除塵與干式除塵兩大類，傳統濕式除塵主要為水噴霧抑塵，干式除塵主要包括布袋除塵、微動力除塵和靜電除塵。

秦皇島港股份有限公司第七港務分公司主要經營管理煤四期和煤四期擴容工程，分別于1996年和2005年投入運行，轉接塔除塵主要采用干式除塵和濕式除塵濕結合方式進行抑塵，干式除塵器采用布袋除塵，濕式除塵為水噴霧除塵，干式除塵主要用于冬、春兩季，濕式除塵用于夏、秋兩季。

(一)干式除塵器現狀

1.布袋除塵器應用原理

布袋除塵技術是在物料揚塵點設置密閉吸塵罩，通過龐大的風機系統形成負壓防治粉塵擴散，將粉塵進行收集，通過各種纖維和濾膜的復合織物作為濾料編織成的濾袋，也就是常說的布袋進行過濾分離。其捕塵機理主要包括篩濾、慣性碰撞、攔截、擴散、重力沉降、靜電等。布袋除塵技術的處理對象主要是直徑<150μm粉塵顆粒，粉塵顆粒越大除塵效率越高，粉塵顆粒越小除塵效率越低。

2.七公司布袋除塵器應用情況

公司每個轉接塔根據現場情況配備1～2臺布袋除塵器，在受料皮帶機上部落料口處，設置密閉吸塵罩，收集粉塵，采用脈沖噴吹的清灰方式，采用螺旋輸送機排除收集的粉塵，并設置集塵箱。

主要技術參數：

風量：14570m3/h～41400m3/h

過濾面積：192m2～486m2

除塵器壓力范圍為：14700Pa～41400Pa

排氣筒高度：15～20m

在布袋除塵器正常運行情況下，顆粒物排放濃度范圍一般在10.9～17.8mg/m3，除塵效率90%以上。

目前七公司布袋除塵器保持運行，但因技術、設備老化等多種因素，運行效果不佳。

(二)濕式除塵器現狀

1.灑水噴淋應用原理

濕式除塵基本為灑水噴淋式除塵，灑水除塵原理是對起塵點進行噴水，增加濕度使粉塵不再揚起。在除塵設備內氣體中的塵粒與水接觸時直接被水捕獲后，塵粒在水的作用下凝聚性增加，利用水滴和顆粒的慣性碰撞及其他作用捕集顆粒或使顆粒增大。這兩種作用而使粉塵從空氣中分離出來。

2.七公司轉接塔噴淋除塵應用情況

七公司在原除塵設施中，轉接塔受料皮帶落料口上部設置灑水噴嘴，在皮帶運行時噴水抑塵。

(三)七公司轉接塔除塵技術應用分析

濕式除塵是港口除塵中最經濟有效的除塵技術，但秦皇島冬季寒冷，存在除塵水結冰的問題，堆場灑水采取保溫、加熱、管路放空等措施實現冬季灑水，但在轉接塔抑塵時存在灑水后結冰現象對皮帶運行產生影響，因此在冬季不能使用灑水抑塵，采用布袋除塵技術抑塵。由于夏季煤炭含水更高，使用布袋除塵器清灰更加困難，夏季采用布袋除塵難度亦較大，因此在轉接塔采用了干式、濕式結合的方式進行抑塵，即冰凍期采用布袋除塵器除塵，非冰凍期采用灑水抑塵。

目前，轉接塔干式、濕式結合除塵技術在運行中存在的主要問題：

1.噴淋除塵霧化效果較差，水霧顆粒與粉塵粒徑相差較大，對粉塵的捕獲率較小，抑塵效果未能達到最佳。

2．由于霧化較差，噴淋除塵用水量大，另一方面也容易導致生產時皮帶打滑跑偏，影響生產效率。

3．除塵器布袋更換周期為18個月，因運行成本問題，在實際工作中，更換周期通常是規定周期的2-3倍，在布袋有效期內，集塵效率和除塵效率可以保持在設計水平，但超期后，集塵效率和除塵效率會有較大幅度的下降，直接影響轉接塔部分控塵效果。

4．布袋除塵器采用脈沖噴吹清灰，效率較高，但高壓強度導致對布袋的損害較大，加大了對濾布的磨損，對濾布壽命產生影響，可能導致更換周期縮短。

5．運行費用高。單更換濾袋一項，由于除塵器數量較多，每臺除塵器過濾面積在192m2～486 m2之間，全面更換一次布袋，費用巨大。

6．布袋除塵器維修量較高。

二、干霧抑塵技術特點

(一)濕式抑塵原理

濕式抑塵器產生的水滴與空氣中粉塵接觸，產生粘著吸附作用，使粉塵顆粒相互粘結，聚結增大，并在自身重力作用下沉降。但那些最細小的粉塵，只有當水滴很小或加入化學劑較小水表面張力時才會聚結成團。如果水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，那么粉塵僅隨水霧顆粒周圍氣流而運動，水霧顆粒和粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有機會接觸，則達不到抑塵作用；如果水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運動時就會與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結在一起。水霧顆粒越小，聚結幾率則越大，隨著聚結的粉塵團變大加重，從而很容易降落，形成水霧對粉塵的過濾作用。

(二)微米級干霧抑塵技術及特點

微米級干霧抑塵是近年來發展起來的一項新興除塵技術，其實可以說是一種抑制粉塵發生和防止粉塵擴散技術，微米級水霧噴射單元安裝在粉塵發生處，起到抑制粉塵發生和除塵的雙重功能。

長期懸浮在空中的粉塵直徑一般在5-50μm范圍內，要想對這么微小的呼吸性粉塵達到較好的除塵效果，就需要與它粒徑相接近的水霧顆粒。利用微米級干霧系統，直接減小水霧粒子直徑，使其能在短時間內霧化，產生10μm以下的微細水霧顆粒，增加粉塵區域水汽飽和濃度，以呼吸性粉塵作為凝結核，迅速開始凝聚和合并的微物理過程，多個微細含塵云滴、水霧粒子繼續相互碰撞、凝結，形成較重顆粒，形成類似雨的過程，沉降到下方，從而達到除塵效果。

三、副T9轉接塔起塵點介紹

(一)副T9塔主要參數

副T9塔高28.636米，共三層，共有上下兩層皮帶，皮帶寬度1.8米，輸送能力6000噸/小時。

(二)起塵點分析

在秦港股份第七港務分公司副T9塔，皮帶將煤炭經由翻車機到皮帶，再經由副T9塔轉向其他皮帶，從而進行煤炭物料的轉運工作。

1.皮帶頭部

皮帶工作時，物料從皮帶頭部落下，使溜槽內部產生擾動氣流，小顆粒物料在氣流的作用下揚起產生粉塵；物料下落過程中，物料顆粒之間、物料與溜槽之間發生碰撞，加劇粉塵產生。

2.皮帶尾部受料點

機尾部位粉塵，是由上部煤炭落下時落差較大，引起煤炭在落入皮帶和導料槽時產生反彈現象，再與后落入的煤炭相互碰撞，從而產生大量粉塵，并伴隨著煤炭的不斷落入，在導料槽內內部產生正壓氣流，造成大量粉塵溢出。

四、微米級干霧抑塵設備功能及副T9轉接塔布局

(一)設備功能

干霧抑塵設備具有流量檢測、管路開路、堵塞報警及自動停機功能，與被除塵生產線設備實現完全對接，實現全自動開關使用功能，無需增加人員配置。微米級噴射單元還可以通過終端控制單元，對局部微米級水霧進行噴霧量，霧徑、彌漫距離調節，對不同起塵點的粉塵進行具體有效抑塵和除塵。

(二)設備布局

設備選擇建造在副T9塔與T9塔轉運站之間的過渡檢修平臺上，結構為重型鋼梁結構，噴射單元安裝在防塵罩上以及落料槽內，由于落料槽內及皮帶防塵罩內充滿著與風塵相當的干霧，其效果顯著。針對轉接塔起塵點分布，分三層布設噴霧單元。標高18.9米的第三層，BF-5輸送帶頭部護罩安裝了8套噴霧單元、1套終端控制箱，1套物料檢測器；標高15.4米的二層溜筒兩側各安裝4套噴霧單元，1套終端控制箱，1套遠程I/O箱，1套電伴熱控制箱；標高5.2米的一層，安裝了1套終端控制箱，1套遠程I/O箱，BH5-2輸送帶尾部護罩上安裝了6套噴霧單元，BH4-2輸送帶尾部護罩上安裝了6套噴霧單元。

五、微米級干霧抑塵設備運行情況

1.干霧抑塵系統的除塵效果明顯，降低了職業病的發病率，減少用水量和煤炭熱值的損失，降低了清理積煤的勞務費用。設備投入少，操作方便，完全制動控制，占地面積小，故障率相對布袋除塵設備大幅降低，維護費用低；

2.干霧抑塵系統設有冬季自動防凍裝置，通過管路的電伴熱及保溫裝置，保證設備在寒冷的冬季能夠穩定運行，徹底解決了原有淋水除塵方式在冬季不能使用等弊端；

3.干霧抑塵系統投產后，由于該系統耗水量較小，物料的濕度增加值很小，避免了冬季煤炭凍結成塊的問題；

4.副T9塔微米級干霧抑塵設備冬季運行情況良好，完全滿足全年全氣候條件下的運行。

六、現有轉接塔除塵技術與干霧抑塵技術比較

(一)集塵效率

布袋除塵器：布袋除塵主要處理粉塵粒徑<150μm，除塵效率90%以上，粉塵顆粒越大除塵效率越高，粉塵顆粒越小除塵效率越低，如果維護不及時、長期閑置會造成除塵器布袋的板結，降低除塵效率。

灑水除塵：噴淋水顆粒較大，處理細小粉塵的能力比較低，抑塵效果較差，且耗水量大，冬季無法正常使用。

干霧除塵器：控制水霧中氣體和液體的比例，使液體水被激發生成5-25μ級細霧。由于微米級水霧的霧徑與粉塵直徑相等或相似，微米級水霧通過表面與粉塵的結合，使粉塵粒徑急速變大，通過重力的作用落下，除塵效率達90%以上。

(二)積塵處理

布袋除塵器：輔助設備較多，除塵器需要定期進行清灰處理，需要二次除塵設備配套，同時清理過程中也造成粉塵的二次污染。

灑水除塵：無后續煤塵處理。

干霧除塵器：無后續煤塵處理。

(三)應用時段

布袋除塵器：主要用于冬、春兩季，作為灑水除塵寒冷季節無法使用時的補充。

灑水除塵：受溫度影響主要用于夏、秋兩季。

干霧除塵器：通過對霧量的調節，全年均可使用。

(四)維護工作量

布袋除塵器：布袋除塵需要定期更換布袋，如果不及時更換，除塵效果將大大折扣，布袋除塵系統中大型負壓管路的彎頭、變徑處都存在積灰現象，管路系統清理積灰的工作量大，同時需要定期的更換布袋，更換時需要大量的人力和財力，且更換過程的周邊環境較差，無形中增加了工作量。

(五)運行成本(水、電、能耗等)

由于布袋除塵與干霧抑塵的不同原理，從而造成了其運行成本等能耗的不同。根據相關測算，在轉運站中采用干霧抑塵系統與傳統布袋除塵系統相比較可節省初次投資約35%～60%，節約運行成本約72%～88%，干霧抑塵初期投資約48萬元，基本比較見表1：

表1 布袋除塵與干霧抑塵成本比較

七、微米級干霧抑塵應用技術結論

(一)設備總造價較低

干霧抑塵系統的整體造價為其他負壓單點除塵系統的50%以下，在2米皮帶系統的典型應用工況下，對多點抑塵的轉運方式下，如果選用布袋除塵系統整體工程投入對比干霧抑塵將高出50%～65%。

(二)低廉的系統運行費用

低于其他抑塵系統運行費用50%以上，主機能耗是主要減少的部分，其他的是水耗降低，人力投入降低。

(三)低廉的系統維護費用

微米級干霧抑塵設備，所用器件全部采用工業化設計，按照說明書定期保養即可。由于沒有大型管道及大型動力設備，因此維修保養費用低廉。

(四)極少的物料損耗

使用微米級干霧抑塵，不但減少設備投資，節省能源消耗，降低設備維護費用，更重要的是減少了二次除塵設備，直接將這些粉塵作為物料使用，不但不減少物料的消耗，反而增加物料的利用率，直接經濟效益十分顯著。

(五)環境效果

干霧抑塵系統的集塵率可達90%以上，對PM5以下粒度的粉塵的治理能力較強，治理后現場粉塵濃度明顯下降。

(六)社會效益巨大

利用微米水霧干霧抑塵設備改造現有工況除塵，可以從根本上解決粉塵的危害，不但從經濟效益有所收獲，重要的是解決了崗位工人的后顧之憂，杜絕了大濃度粉塵聚集發生特大危害的可能性，使得港區環境更好，創造出在同行業的環保的典范。

總之，微米級干霧抑塵技術具有抑塵率高、節能環保、性能先進、應用效果好、自動化程度高、耗水量小，運行費用低、職業病危害小等特點，能夠滿足轉接塔處煤炭轉運工況下的除塵效果及穩定運行要求。

王帥(1986.07-)，男，漢族，秦皇島人，大氣環境管理/助理工程師，大學本科，學士，秦皇島港股份有限公司衛生環保中心。