云霧抑塵技術在工程中的應用

劉開元

摘 要： 文章敘述了云霧抑塵的工作原理，在工礦業(yè)無組織粉塵治理中的適用性，以及云霧抑塵裝置的系統(tǒng)組成。

關鍵詞： 粉塵；云霧抑塵；除塵器；噴嘴

近年來，我國在保護和改善環(huán)境上做出了很大的努力，也取得了一定成效。對于大氣的治理就是其中重要一項，設立霧霾警告、PM2.5監(jiān)測等，正在從源頭治理大氣，而對工業(yè)企業(yè)控制粉塵顆粒物的排放又是這其中重要一項。

粉塵的治理對促進安全生產(chǎn)，保障職工身體，維護環(huán)境衛(wèi)生等具有重要作用。如何能有效控制粉塵，降低粉塵濃度，改善工作環(huán)境預防工礦事故，逐漸受到了越來越多的關注與研究。

一、云霧抑塵在工礦業(yè)的適用性

（一）工礦業(yè)粉塵特點

在工礦業(yè)工藝中，礦石要經(jīng)過破碎、提升、干選、篩分和轉運等流程。這些流程中礦石傳輸?shù)木嚯x長，轉運的落差大，在設備中受到的擠壓強度高或振動頻率快，由于過程中受到機械傳動動能、落差勢能以及自然風力或誘導風力等因素的共同作用，會產(chǎn)生大量的微細粉塵，對人身危害、環(huán)境污染十分嚴重。

工礦業(yè)粉塵不經(jīng)過排氣筒，無規(guī)則地排放出來，不斷向外飛揚，形成巨大污染源，可影響到非常大的范圍。而且，不同的礦石屬性，其所產(chǎn)生的工礦業(yè)粉塵屬性不同，包括金屬礦石粉塵（鉛、鎳、鉻等）和非金屬礦石粉塵。粉塵粒徑越小，在空氣中越不易沉降，難以捕捉。隨著空氣的流動，粉塵會造成長期大范圍污染，影響人的肺部、心血管健康，高濃度的粉塵可能致人中毒甚至死亡，還會導致粉塵爆炸帶來巨大損失。

（二）傳統(tǒng)除塵工藝

目前，工業(yè)上傳統(tǒng)的粉塵處理方式是設置大型的集中除塵系統(tǒng)，即對工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生粉塵的設備和產(chǎn)塵點，在最大程度密閉的基礎上，設置機械抽風系統(tǒng)，使密閉罩內(nèi)形成一定負壓，從而防止粉塵外逸。

工藝流程為：含塵氣體通過除塵管網(wǎng)集中后接至除塵器，經(jīng)除塵器凈化后的廢氣通過風機、排氣筒排至大氣中，除塵器收集的粉塵由灰斗排出后做適當處理。系統(tǒng)所使用的干式或濕式除塵器包括靜電除塵器、布袋除塵器、旋風除塵器和沖激式除塵器等。

（三）云霧抑塵工藝

云霧抑塵不同于傳統(tǒng)的除塵方式，提出新的粉塵治理觀念，將除塵改為抑塵即在粉塵產(chǎn)生的源頭抑制粉塵的擴散，使粉塵一直保持在沒有漂浮擴散到空氣中的階段，就地直接進行治理。減少含塵氣體集中、粉塵輸送處理、廢氣排放等工序，用最低的能源消耗達到最好的治理效果，節(jié)約用水量、用電量，做到真正的節(jié)能減排。

采用云霧抑塵能較好的克服傳統(tǒng)除塵方式的缺點，有效地控制產(chǎn)塵點的粉塵外溢?，F(xiàn)已在國內(nèi)外多家冶金工礦業(yè)上有所應用，尤其對密閉、半密閉狀態(tài)下無組織排放粉塵的處理有著良好的效果。

（四）云霧抑塵優(yōu)異性

由于工礦業(yè)產(chǎn)塵點相對較分散，采用傳統(tǒng)的除塵方式，管路連接較長，系統(tǒng)壓力增大，后繼風機、電機型號和負荷均增加，礦區(qū)內(nèi)排氣筒也較多等，無論初投資還是運行、維護費用都很高，經(jīng)濟技術指標較低。

而云霧抑塵裝置，設備結構簡單，運行穩(wěn)定、可靠，占地面積??；前期投入少，安裝、運行、維護費用低；微細水霧顆粒對10μm以下的可吸入性粉塵治理效果高達96%，對PM2.5的治理也有一定效果；使用過程中耗水量小，物料表面濕度增加重量比為0.02%～0.05%，不影響工藝生產(chǎn)。

而且，傳統(tǒng)的除塵設備，是利用負壓原理工作，抽風除塵的同時，車間內(nèi)大量的熱量也被帶走，增加了采暖熱負荷，而使用云霧抑塵裝置對車間采暖熱負荷影響較小，可以在高溫、低溫、瞬時高粉塵濃度的情況下長期可靠的連續(xù)運行。

二、云霧抑塵技術特點

（一）工作原理

眾所周知，粉塵顆?？梢栽谒蚧瘜W試劑的作用下，被粘黏而聚結增大，但條件是，只有當水滴很細小或加入化學試劑減小了水的表面張力時，微細粉塵顆粒才會聚結成團，如果水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒直徑，那么水霧顆粒和粉塵顆粒的接觸會很少或者根本沒有接觸，只是跟隨水霧氣流一起運動而已，只有當水霧顆粒和粉塵顆粒的直徑相接近時，粉塵顆粒在隨氣流運動時，才能和水霧顆粒發(fā)生接觸、碰撞而粘結在一起聚結成團，水霧顆粒越細小，聚結成團的可能性就越大。

云霧抑塵裝置正是利用這個原理，通過云塵封設備采用高壓離子霧化技術或超聲波霧化技術，產(chǎn)生出直徑為1μm～100μm的微細水霧顆粒，直徑在10μm以下的水霧俗稱為云霧，超細云霧顆粒細密，能充分增加與粉塵顆粒的接觸面積，與懸浮在空氣中的體積相同或相近的粉塵顆粒相互接觸、碰撞而聚結增大，并且在重力的作用下自然沉降，從而起到抑制粉塵向外擴散的作用。所產(chǎn)生的30%～40%粒徑在2.5μm以下的云霧顆粒，對大氣細微顆粒污染的防治效果明顯。

（二）系統(tǒng)組成

云霧抑塵裝置大多采用模塊化設計技術，由云霧機、空氣壓縮機、儲氣罐、水氣連接管線、噴嘴、電伴熱系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)組成?？筛鶕?jù)用戶的需要和廠區(qū)提供的條件靈活組合。

云霧抑塵裝置的核心設備是云霧機，云霧機是將氣、水過濾后，按程序設定的氣流量、水流量、氣壓、水壓，經(jīng)連接管線輸送到噴嘴，噴嘴將水霧顆粒以柔軟低速的霧狀方式噴射到粉塵產(chǎn)生點，在局部空間形成濃密的云霧池，防止粉塵外溢實現(xiàn)噴霧抑塵。

在工礦業(yè)中可根據(jù)不同車間的工藝流程、設備型號在產(chǎn)塵點靈活布置噴嘴的位置和數(shù)量，并根據(jù)工況自動閉環(huán)智能控制流量和壓力，以達到最佳抑塵效果，改善工人的工作環(huán)境，降低矽肺病的發(fā)病幾率。幾個小型而又相對密集的車間還可以共用一套云霧抑塵裝置，以節(jié)約成本。

（三）云霧抑塵與袋式除塵關鍵技術簡析

微米級云霧抑塵技術設備結構簡單耐用，核心技術是云霧噴嘴噴頭。壓縮空氣高速通過噴嘴的過度導流孔，在超高的空氣速度下，收縮噴口使空氣加速至聲速，并產(chǎn)生高頻率的機械聲波，混合液滴，沖擊諧振器腔，霧化液滴。反射，擴增主沖擊波。聲波能量將被集中在噴嘴主體和諧振器上，一旦產(chǎn)生這種強大的沖擊波，水被剪切成相對的小水滴。這些小水滴進行激烈的聲能轉換后，變成數(shù)千微米級大小的液滴，在聲波音爆中被高速空氣霧化彌散。

因此，設計控制好噴嘴即可有效的達到預期粉塵治理效果，且后期的維護工作相對簡單、便捷，但抑塵有空間限定，噴嘴交易磨損、堵塞。

布袋除塵器是一種干式除塵裝置，它適用于捕集細小、干燥非纖維性粉塵，整體結構較復雜，需設計控制點較多，其核心技術是濾料的選擇及清灰。且濾料使用壽命受條件限制而較短，因此運行維護費用相對較大。

除塵器濾袋一般采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過濾作用對含塵氣體進行過濾，當含塵氣體進入布袋除塵器，顆粒大、比重大的粉塵，由于重力的作用沉降下來 ，落入灰斗，含有較細小粉塵的氣體在通過濾料時，粉塵被阻留，使氣體得到凈化，同時需要對粘附在濾袋上的粉塵及時進行清除。但系統(tǒng)工況針對性強，不受外界影響，整體除塵運行穩(wěn)定可靠。

因此，鑒于云霧抑塵技術與傳統(tǒng)除塵技術是兩種不同的治塵方式，二者各有各自的優(yōu)缺點，需有針對性的選擇最適合的方式。如云霧抑塵從源頭治理粉塵，適合于無組織粉塵排放抑塵，投入少，抑塵效率高，避免二次污染，但需要水源和壓縮空氣；布袋抑塵技術針對性強，粉塵處理容易，抑塵效果穩(wěn)定，更適合于工藝要求較高、定點產(chǎn)塵的設備或工況。

三、結語

綜上所述，云霧抑塵技術設備結構簡單可靠、運行維護量小，能夠適應各種復雜、惡劣的工況環(huán)境，在工礦業(yè)上較之傳統(tǒng)的干、濕式除塵方式有著明顯的優(yōu)點，可以得到良好的應用。

參考文獻

[1]尹國勛.礦山環(huán)境保護[J].北京：中國礦業(yè)大學出版社，2010（05）.

[2]金龍哲，李晉平，孫玉福.礦井粉塵防治理論[M].北京：科學出版社，2010.

[3]王雪峰，干霧抑塵在礦山上的應用概論：中國新技術新產(chǎn)品，2015（10）.