石墨加工行業除塵系統設計過程及工藝探討

文_蔡淇蕓 深圳市友健科技有限公司

1 常用除塵工藝

針對含塵廢氣的凈化處理工藝有很多，由于生產的需要，在實踐中發展出多種多樣的除塵器。根據除塵機理的不同，大體可以分為機械除塵器（機械力）、電除塵器（電力）兩大類。根據在除塵過程中是否采用液體進行除塵或清灰，又可分成干式除塵器、濕式除塵器。

1.1 機械除塵器

利用機械力（重力、慣性力、離心力等）將塵粒從氣流中除去的裝置，按除塵力的不同，可設計成如重力沉降室、慣性力除塵器、旋風除塵器（離心力除塵器）等。這類除塵器主要應用于含塵濃度高和顆粒物粒徑較大的情況，如原礦破碎粉塵，處理的粒徑范圍通常在5μm以上。機械除塵器結構簡單，建設和運轉費用較低，便于維護，但由于除塵效率較低，通常作為多級除塵系統的預除塵工藝使用。

1.2 過濾式除塵器

過濾也是機械力的一種形式，利用過濾材料的小孔，使空氣和粒徑小于孔徑的顆粒通過，而將大于孔徑的顆粒物截留的除塵設備。根據廢氣中塵粒大小，選擇不同孔徑的過濾材料，會有不同除塵效果。在過濾材料選擇合適的條件下，該類型除塵器除塵效率可高達99.9%以上。過濾式除塵器一般受限于溫度、濕度、顆粒物粘滯性等條件。市場上主要過濾式除塵器有：袋式除塵器、燒結板（管）除塵器、濾筒除塵器等。

1.3 袋式除塵器

濾料是組成袋式除塵器的核心部分，其性能對袋式除塵器的工作影響極大，選用濾料時必須考慮含塵氣體的特性，如粉塵和氣體的性質 （溫度、濕度、粒徑和含塵濃度等）。袋式過濾器結構簡單、一次建設費用少，可以回收有用的粉塵，廣泛運用與各行各業的生產除塵中。但不適用于含有油霧、凝結水和粉塵粘性大的含塵氣體，也不耐高溫，更換濾袋和檢修不方便。

1.4 燒結板（管）除塵器

由于采用了特殊的燒結板材料（聚乙烯粉末材料）制作過濾元件，具有極強疏水性和不粘性，即使含有大量水汽也能正常工作，適應強酸強堿工況，耐磨可清洗，結構緊湊比傳統布袋節省2/3的空間。但只能承受≤100℃的除塵工況，且清灰不及時，燒結板表面的油泥越來越牢固，很難清理，長時間未處理，可能直接導致設備堵塞停機。

1.5 濾筒除塵器

相比于傳統的除塵器對超細粉塵收集難、過濾風速高、清灰效果差、濾袋易磨損破漏、運行成本高等特點，濾筒除塵器由于濾料折褶成筒狀使用，濾筒高度小，使濾料布置密度大，具有整體結構緊湊，體積小，安裝維修方便，使用壽命長，同體積除塵器過濾面積相對較大，過濾風速較小，阻力不大等優點。濾筒除塵器的缺點就是結構較復雜，維修比較困難。

1.6 濕式除塵器

這類除塵器種類較多，特點就是都用水作為除塵的介質。水霧與顆粒物結合，形成較大、較重的含濕顆粒，便于沉降，從而將氣體中的顆粒物分離。濕式除塵器在合適條件下，也能達到很高的去除效率，且能對含水溶性物質進行吸收凈化，配合加藥系統，還能起到脫硫、脫硝的作用。但濕式除塵器一般不適用于處理憎水性顆粒物，且有廢水產生，造成二次污染，循環使用對泵、水管、噴嘴具有較大的磨損作用。

1.7 電除塵器

是利用高壓電場，使顆粒物帶正電荷，在除塵器的多級陰極板間定向移動，最終固定在極板上，打擊陰極板，使具有一定厚度的粉塵在自重呵呵振動的雙重作用下跌落到電除塵器下方的灰斗中，使含塵氣體得到凈化。靜電除塵器在適當條件下，可以對極細顆粒物起到很高的去除效果，且設備風阻較小，處理量大，對風機要求不高，溫度適用性也更強。但電除塵器的主體結構是鋼結構，體積大，功率高，設備比較復雜，建設投資費用高，維護管理水平要求較高，處理效果受粉塵比電阻限制較大，一般粉塵比電阻在104～5×1010Ω·cm間除塵效果最好。目前主要運用在火力發電廠的除塵工序上。

2 石墨粉塵處理工藝推薦

根據石墨粉塵特點，粒徑主要分布在-1μ～0.1μm之間，采用機械除塵器處理效果不佳，不建議采用（原礦破碎等粒徑較大場合適用機械除塵器）；石墨為憎水性顆粒，若使用濕式除塵器，石墨粉塵回收的難度增大，不建議采用；石墨為良好的導體，比電阻極小，采用電除塵器的話，石墨與極板接觸后快速將電荷導出，恢復中性，容易二次溢出，處理效果較差。推薦采用過濾式除塵器進行處理。過濾型除塵器中，燒結板除塵器表面空隙在1μm以上，布袋除塵器對凈化含微米或亞微米數量級的粉塵粒子的氣體效率較高，一般可達99%，甚至可達99.99%以上，而PTFE覆膜濾筒的過濾精度可達0.3μm。相對于布袋除塵器來說，濾筒除塵器體積小，運行維護更加便捷，建議采用脈沖濾筒除塵器處理。

3 應用案例分析

深圳市某石墨加工企業石墨加工車間生產過程中產生大量石墨呼吸性粉塵，嚴重威脅到工人的健康狀況及污染大氣環境，急需進行石墨粉塵除塵治理?，F場調查發現，石墨制品加工過程中產生的粉塵顆粒運動主要受3種作用力，體積較大的顆粒由于重力的作用，直接落入加工設備廢料槽中；體積較小的顆粒由于切向慣性力(機械力)作用，沉落在車床廢料槽之外；體積很小的呼吸性粉塵由于空氣流動作用，能夠長時間懸浮在空氣中。根據氣溶膠力學，空氣動力直徑為100 μm、10μm和1μm的顆粒物水平拋入靜止空氣中，在初速度為10m/s的條件下，其停止距離分別為12.7cm、0.23cm和0.036mm。基于以上分析，要達到較好的抑塵效果，在粉塵源進行捕集較為合理。另外據企業提供的資料，其產生石墨粉粒徑在0.1μ～1μm之間，其中有高溫烘烤工序，部分石墨粉塵溫度較高，且要求石墨粉塵回收利用。

綜合考慮石墨粉塵的特點及該企業的實際情況，設計3套脈沖濾筒除塵系統，采用耐高溫，過濾精度為0.3μm的納米纖維濾筒。根據現場粉塵產生源操作崗位實際作業方式，分別進行密閉收集，側吸罩收集2種收集方式，然后通過圓管引至樓頂脈沖濾筒除塵器進行過濾處理，未安裝預除塵設備。安裝調試后檢測數據如表1。

表1

處理后檢測顆粒物排放濃度均小于＜20mg/m3，達到《廣東省地方標準 大氣污染物排放限值》（DB44/27-2001）第二時段規定限值以下。其中最大的一套除塵系統設計風量66000m3/h，除塵器每天卸料量6t以上，去除率為99.5%以上。

4 結語

根據石墨粉塵特點，綜合比較各除塵工藝特點，建議含石墨粉塵廢氣采用0.3μm過濾精度的脈沖濾筒除塵器進行處理。通過應用案例確定，該工藝運行狀況良好，可以達到排放標準，并達到較高的去除效率。