弦柵過濾濕式除塵技術在選廠粉塵治理中的應用

劉湘衡

（中金嶺南有色金屬股份有限公司凡口鉛鋅礦，廣東 韶關 512300）

1 概述

礦石在破碎過程中會產生大量粉塵，不僅污染環境，而且影響作業人員身心健康[1]。某鉛鋅礦選礦廠篩分洗礦車間設有一臺C80顎式破碎機，粗顆粒被破碎后再經下部料斗卸放到皮帶機上。破碎機機皮帶轉載過程中，產生大量粉塵，造成車間粉塵彌漫，空氣中粉塵質量濃度超標，不僅影響視線，而且會造成職業危害。為防止顎破機揚塵點的粉塵擴散、減少環境污染、確保生產區域作業人員的身體健康，需采用除塵裝置對揚塵進行控制和凈化處理。

顎式破碎機系統有2個產塵點：①喂料口產塵，礦石下落過程中產生的沖擊誘導氣流會導致礦石破碎過程中產生粉塵擴散；②破碎后的礦石卸料到皮帶機上時，卸料口破碎機的下料口到皮帶輸送機有一定的落差，物料下落時會產生沖擊氣流，使粉塵脫離物料表面產生揚塵。同時，皮帶機有一定的運轉速度，會攜帶氣流使揚塵擴散[2]。

由于礦石的含水量較高，在皮帶輸送機安裝和使用區域，受季節和環境的影響空氣的濕度較大，特別是礦石經過洗選后，含有一定的水分，因此，將臥式弦柵過濾濕式除塵器應用于顎式破碎機揚塵的治理中比較可行。

2 弦柵過濾濕式除塵器的結構及工作原理

2.1 弦柵過濾濕式除塵器結構

弦柵過濾濕式除塵器采用臥式結構，在斷面形狀為矩形的殼體內，從進風口到出風口的區域，依次布置第一級噴霧組、第一級弦柵板過濾器、第二級噴霧組、第二級弦柵板過濾器、擋水板。在擋水板下面接排污管。其結構如圖1所示。

2.2 除塵器工作原理

弦柵過濾濕式除塵器原理如圖2所示。含塵氣流進入除塵器后，經過第一級噴霧，對含塵氣流進行預處理并加濕后，再通過第一級弦柵板過濾層。噴霧通過弦柵板過濾層時，一方面由于毛細作用，霧滴在弦柵板表面形成水膜，氣流穿透水膜時，強迫粉塵顆粒與水接合，水膜對塵氣中粉塵產生捕獲作用，提高過濾效率；另一方面，噴出的水霧不斷沖洗過濾器上的吸附物，起到自清潔作用。氣流依次通過噴霧及弦柵過濾層后，氣流中的顆粒在水霧凝聚、水膜捕獲、水霧沖洗等多種機理的作用下被除掉[3]。水膜破裂霧化產生的含塵水霧通過擋水板時，氣體中的含塵水霧被擋水板截留，形成向下的水流，通過除塵器下部排水通道排出，潔凈氣流則由除塵器出口排出。

圖2 弦柵過濾濕式除塵器原理

3 顎破機揚塵治理方案

3.1 控塵及除塵方案

在除塵系統中，控制粉塵擴散至關重要。顎破機破碎過程中的主要產塵點為顎式破碎機喂料口處、破碎機下料至皮帶機的受料點處。因此，在顎式破碎機喂料口處，設計局部密閉，在密閉罩的上方設吸塵罩；在破碎機下料至皮帶機的受料點處的導流槽上設吸塵罩，2個吸塵罩通過支管道匯流到總管，然后進入濕式除塵器的進口。

將收集的粉塵通過管道由風機吸入除塵器進行凈化處理，選用臥式兩級弦柵過濾濕式除塵器處理含塵氣體。除塵器布置在皮帶機一側的墻邊。除塵器出口接離心風機，由于濕式除塵器脫水效率為96.5%，除塵后的氣流仍含有少量的水霧，因此，在風機出風管口設緩沖箱，緩沖箱底部設除霧網，凈氣排入緩沖箱后，在慣性作用下進行液氣分離除霧，而后折返向上。除塵系統的設備布置如圖3所示。

圖3 顎式破碎機除塵系統布置圖

3.2 除塵系統風量計算及設備選型

3.2.1 除塵系統風量計算及除塵器選擇

顎式破碎機喂料口處密閉罩風量：設計密閉罩口斷面尺寸為0.8 m2，根據文獻[4]，吸捕速度為0.8 m/s，計算處理風量為2 304 m3/h。

破碎機下料至皮帶機受料點處吸塵罩風量：皮帶輸送機寬度為1 000 mm，膠帶速度為1.6 m/s，當不考慮落差時，其吸塵罩風量Q的計算公式為Q=Q0×B，Q為吸塵罩風量，m3/min；Q0為膠帶每米寬度、每分鐘所需的處理風量，m3/min，B為膠帶寬度，m。根據文獻[5]，當膠帶運行速度大于等于1 m/s時，Q0取47 m3·min-1·m-1。經計算，皮帶機的受料點處吸塵罩風量為Q=Q0×B=47×1=47 m3/min=2 820 m3/h。

2處的風量總和為5 124 m3/h。考慮10%的裕量，計算系統處理風量為5 636 m3/h。選擇WZZSC-6000型臥式兩級弦柵過濾濕式除塵器，其性能參數如表1所示。

表1 WZZSC-6000型臥式兩級弦柵過濾濕式除塵器性能

3.2.2 除塵管道選擇

選礦廠處理的礦石為鉛鋅礦石，礦石含腐蝕性物質，管材選用不銹鋼304材質。壁厚為3 mm。除塵管道的管徑大小采用風速控制法進行計算[6]，一般水平管道的風速不應小于15 m/s，垂直管道的風速應不小于12 m/s，以保證管道不積塵。

3.2.3 除塵系統阻力計算

除塵系統的阻力包括除塵器本體阻力和管道阻力。管道阻力包括摩擦阻力和局部阻力。采用2級擋水板時，除塵器的結構阻力為855 Pa。按除塵系統最不利環路，分段計算管道阻力、彎頭阻力、變徑管阻力。經計算，除塵管路系統阻力為1 286 Pa，除塵系統總阻力為2 141 Pa。

3.2.4 除塵風機選擇

根據上述計算所需的風量大小及系統的阻力，選擇4-68-4.5A型離心風機，風機配套的電機功率為7.5 kW，轉速為2 900 r/min，其性能參數為：風機全壓為1 833～2 657 Pa，風量為10 485～5 790 m3/h，滿足除塵系統風量、風壓要求。系統設置變頻器，可根據需要調節除塵風機風量。

3.2.5 除塵設備控制

除塵器本體的控制點只有2個，即風機的啟停和加壓水泵及閥門的開關。為保證除塵系統運行，配套一個電控箱，對以上各設備進行控制。風機配套變頻器控制，其他的采用輸出開關量控制。電控系統與皮帶機的啟動進行連鎖，皮帶機啟動前，需提前啟動除塵系統的風機和水泵；皮帶機停止后，延時10～15 min停止風機和水泵，繼續清洗除塵器，防止堵塞。

4 應用效果

弦柵過濾濕式除塵系統于2021年9月在選礦廠顎式破碎機揚塵點粉塵治理應用，主要控制2個點的粉塵：①控制顎破機喂料口粉塵。采用密閉罩控制，如圖4（a）所示。②顎破機卸料至皮帶產塵。采用吸塵罩控制，如圖4（b）所示，除塵器如圖4（c）所示。

圖4 除塵系統應用照片

除塵系統投入使用后，取得了較好的效果，顎破機喂料口及皮帶轉載點粉塵得到了有效控制，大大改善了車間職業健康環境，實現了車間潔凈。對除塵系統風量、粉塵質量濃度及除塵效率進行了測試。采用皮托管測定管道風速并計算風量；采用FCC-25型防爆粉塵采樣采集粉塵，測量濾膜增重，計算除塵效率[7]。

密閉罩吸風量為2 5 6 0 m3/h，管道風速為19.78 m/s；皮帶吸塵罩吸風量為3 680 m3/h，管道風速為21.82 m/s；除塵干管風速為16.2 m/s。除塵系統耗水量為3.23 m3/h，每立方米液氣比為0.517 L。

未安裝除塵系統時，喂料口處粉塵質量濃度為236 mg/m3，安裝除塵系統后，喂料口處粉塵質量濃度為4 mg/m3，降塵率達98.3%。未安裝除塵系統時，皮帶機尾粉塵質量濃度為186 mg/m3，安裝除塵系統后，皮帶機尾粉塵質量濃度為3.4 mg/m3，降塵率達98.1%。使用除塵系統后，除塵器出口粉塵質量濃度為3.8 mg/m3，滿足排放要求。

5 結論

通過設計弦柵過濾濕式除塵系統，有效地控制了顎破機破碎過程中產生的粉塵污染問題，車間環境滿足GBZ2·1—2019《工作場所有害因素職業接觸限值》中規定的工作場所空氣中粉塵容許質量濃度[8]。

除塵系統的除塵效果好壞，除了除塵器效率外，控塵是關鍵，只有有效地控制粉塵的擴散和傳播，才能實現車間潔凈。

弦柵過濾濕式除塵器采用了弦柵水膜技術原理，強化塵水結合，不僅捕塵效率高，而且阻力小、耗水量低。除塵器采用柵板作為過濾元件，并采用垂直布置的方式，噴射水霧不斷沖刷柵板表面，并形成水流，使柵板表面起到自清潔作用，減少或避免了過濾元件和管道堵塞，保證了除塵系統風量穩定。