超細霧化抑塵技術(shù)在選礦廠礦倉粉塵

Application of ultra-fine atomization dust suppression technology in dust control of mineral processing plant

曹 勇1， 唐林春1， 程多名2

(1.北方銅業(yè)股份有限公司, 山西 運城 043700; 2.蘭州山水環(huán)?？萍脊煞萦邢挢?zé)任公司, 甘肅 蘭州 730000)

1 前言

國內(nèi)外礦山使用的除塵系統(tǒng)種類較多，常見的有布袋除塵器、濾筒除塵器以及濕式除塵機組等。近幾年隨著國家環(huán)保政策的變化，對環(huán)境保護的要求越來越高，對崗位員工作業(yè)環(huán)境、大氣粉塵排放量都有了更嚴格的規(guī)定，因此環(huán)境保護成為企業(yè)安全生產(chǎn)的重要組成部分。許多冶金礦山、選礦廠在礦石破碎、篩分、皮帶轉(zhuǎn)運等環(huán)節(jié)大多是敞開式或半敞開式狀態(tài)，產(chǎn)塵點較多，產(chǎn)塵量較大，而老式除塵器其工作原理均是通過風(fēng)管對產(chǎn)塵點的粉塵進行收集后，匯集到除塵器內(nèi)部后，通過加水進行處理后排放。在使用的過程中，老式除塵器存在著收塵空間負壓不能達到使用要求、風(fēng)管過長易堵塞等問題，導(dǎo)致除塵效果不良。甚至有部分車間不能滿足《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準》(GBZ 1—2010)車間空氣中總粉塵濃度≤10mg/m3，呼吸性粉塵濃度≤5mg/m3中規(guī)定的職業(yè)衛(wèi)生要求。近年來，一種不同于傳統(tǒng)噴水加濕礦石的超細霧化抑塵裝置在礦山的廣泛使用，取得了很好的效果，尤其是對粉礦倉移動小車卸料揚塵的治理，效果尤為顯著。

2 北方銅業(yè)銅礦峪礦工程現(xiàn)狀

北方銅業(yè)銅礦峪礦選礦廠自2013年改擴建成功后，其新系統(tǒng)處理能力由原來的200萬t/a增加到600萬t/a,隨著處理能力的增大，其磨礦系統(tǒng)粉礦倉擴建為長168m、寬7.5m、高11.9m，儲存能力為8 500m3。礦倉的給礦皮帶是寬1 000mm的帶式輸送機，下料方式為移動小車兩側(cè)下料，下料口下側(cè)正對寬度800mm、長度163m的倉口。礦石粒度為-10mm達90%以上，礦石較細，黏性較大，除塵系統(tǒng)采用3臺濕式動力除塵器和2臺文丘里除塵器，排塵點均勻分布在礦倉頂部各處，但由于卸料小車的來回移動，粉礦倉卸料口為半敞開式，露風(fēng)量大很難實現(xiàn)密閉，在產(chǎn)塵處難于形成負壓，不能起到應(yīng)有的效果，除塵效果不理想。

3 超細霧化抑塵裝置工作原理及特點

3.1 工作原理

超細霧化抑塵系統(tǒng)和以往的除塵器原理有所不同，不論是濕式除塵器還是文丘里除塵器均是將產(chǎn)塵點的粉塵通過風(fēng)管吸收至除塵器主機，然后和大量的水混合后將泥漿排出，余量又通過風(fēng)筒排放至大氣中。而超細霧化抑塵系統(tǒng)是針對產(chǎn)塵點進行的粉塵治理，是利用對給管道內(nèi)的水加壓，當(dāng)高壓水到噴頭處并達到額定壓力時，沖開高壓霧化噴頭的彈簧進入震蕩室進行水體破碎，隨后利用高壓將破碎的水霧顆粒從噴嘴噴出(水霧顆粒為3～20μm)，在產(chǎn)塵點形成濃而密的霧池，利用水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時吸附、凝結(jié)、沉降的機率最大的原理，塵埃顆粒隨氣流運動時與水霧顆粒發(fā)生碰撞、吸附、凝結(jié)，形成的塵埃團在重力作用下自然沉降，從而達到抑制粉塵外溢擴散的目的。

粉塵與水霧結(jié)合模擬圖如圖1所示。

研究證明：粉塵治理的范圍主要是150μm以下的顆粒，特別是10μm以下的可吸入性粉塵顆粒對人體健康危害最大。所以，只要產(chǎn)生與可吸入粉塵顆粒大小相當(dāng)?shù)奈⒚准壦F顆粒，在污染源處使粉塵與之吸附、相互黏結(jié)、聚結(jié)增大并在自身重力的作用下沉降，就可在污染源頭控制可吸入粉塵顆粒，從而降低粉塵對人體的傷害，達到最佳的粉塵治理效果。

圖1 粉塵與水霧結(jié)合模擬圖

3.2 超細霧化抑塵裝置特點

(1)霧粒直徑小，只有3～10μm大小的水霧顆粒在捕捉大小約5μm以下的可吸入浮塵方面具有極佳的效果；噴出的水霧角度有錐形、扇形等，出霧量大，耗水量極低，適合于對要求含水率低、除塵空間較小的治理現(xiàn)場。

(2)自動化程度高，可同時采用無線傳輸技術(shù)進行中控平臺與主機之間的通信，滿足數(shù)據(jù)和視頻的同步雙向通信。系統(tǒng)主機采用PLC可編程控制系統(tǒng)，配有壓力傳感器、液位流量計、儲能罐等，可自動加水、自動排污、自動泄壓、故障檢測、報警自動保護等，便于運行期間實現(xiàn)精細化管理和遠程控制。

(3)變頻器根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的壓力和出水量，自動調(diào)整高壓泵的轉(zhuǎn)速，保證泵內(nèi)水壓處在一個恒定值，這樣既節(jié)省能源，也避免了開機全速運轉(zhuǎn)對高壓泵的傷害，大大延長了主機壽命。

(4)系統(tǒng)可由一臺主機帶動多個分區(qū)控制器完成不同區(qū)域的除塵處理，根據(jù)現(xiàn)場空間和場地的要求實現(xiàn)噴霧量和噴霧時間的設(shè)置。

(5)系統(tǒng)采用高壓噴霧，水霧的荷電效應(yīng)大大增加，粉塵吸附和捕捉能力極強，大大增加了水霧與粉塵的吸附凝結(jié)效率，降低了噴霧流量，達到節(jié)能降耗的目的。

4 超細霧化抑塵裝置在粉礦倉粉塵治理的使用情況

4.1 現(xiàn)場分析和設(shè)備選型

根據(jù)該粉礦倉的實際情況，若采用傳統(tǒng)做法在每個礦倉口均加裝噴霧組件，那么該粉礦倉總長為168m，以每10m為一個控制單元，兩側(cè)礦倉將需要有64組由電磁閥來控制的噴霧單元，噴嘴數(shù)量巨大，控制單元多，很難保證正常穩(wěn)定的運行。而實際的產(chǎn)塵點僅在下礦口前后2～4m的范圍內(nèi)，因此在移動小車卸料處設(shè)3組噴霧設(shè)施，不僅數(shù)量少，而且完全可以滿足噴霧降塵的效果，更便于維護管理。

根據(jù)以上分析在該皮帶上設(shè)置一套主機功率為4kW，耗水量為2t/h的ss-pw-I/4超細霧化抑塵系統(tǒng)。治理點包含給礦首部及卸礦皮帶尾部受料點，

主要是在移動小車頭部和兩側(cè)卸料漏斗處安裝的三組噴霧設(shè)施跟隨小車一起移動。移動小車沿卸料口在其兩側(cè)加裝翼臂，噴嘴沿移動小車兩側(cè)翼臂布置，通過安裝在廠房頂部的滑軌帶動高壓膠管沿滑軌一起移動，移動小車皮帶頭部和兩側(cè)卸料口設(shè)置的霧化裝置隨小車移動，即小車在哪里卸料，霧化裝置就在那里噴霧抑塵，具體如圖2所示。超細霧化抑塵系統(tǒng)主機接取移動小車信號，當(dāng)小車開始卸料時超細霧化抑塵系統(tǒng)主機接取安裝在卸料口上的紅外對射感應(yīng)距離信號,噴霧組件開始噴霧;當(dāng)小車卸料停止時，超細霧化抑塵系統(tǒng)主機停止工作，并打開泄壓電磁閥排除管路水壓。這樣做的優(yōu)點在于移動小車皮帶頂部設(shè)有噴霧設(shè)施，兩側(cè)卸料漏斗口也在水霧的覆蓋范圍內(nèi)，能有效控制揚塵的產(chǎn)生。

圖2 粉礦倉移動小車下料口粉塵治理示意圖

4.2 超細霧化抑塵系統(tǒng)組成

超細霧化抑塵系統(tǒng)主要由主機、噴霧器組件、分區(qū)控制器、電磁閥、手動控制閥、水箱及其過濾、軟化系統(tǒng)和連接水管組成。該粉礦倉分區(qū)控制示意圖如圖3所示。

圖3 粉礦倉分區(qū)控制示意圖

4.3 水質(zhì)提升

由于超細霧化抑塵系統(tǒng)對水質(zhì)的要求較高，而該選礦廠的供水源由于供水來源較為復(fù)雜，僅能為此套系統(tǒng)提供生產(chǎn)水，水質(zhì)極不穩(wěn)定。為了保證超細霧化抑塵系統(tǒng)正常運行、減少維護管理工作量和噴嘴更換次數(shù)、延長噴嘴的使用壽命等，超細霧化抑塵系統(tǒng)用水采取一級預(yù)過濾器、二級超細過濾器對生產(chǎn)循環(huán)水進行過濾的同時增設(shè)一套型號為BL268F- 350，流量為2～3t/h，全自動軟水器對水質(zhì)進行軟化處理，防止噴嘴結(jié)垢堵塞。

4.4 使用后效果

(1)超細霧化抑塵裝置有效抑制了粉礦倉粉塵的產(chǎn)生和擴散，改善了生產(chǎn)工作環(huán)境 ，滿足國家環(huán)保標準[1]。

(2)超細霧化抑塵系統(tǒng)和濕式除塵系統(tǒng)能耗對比見表1。

表1

本次改造采用超細霧化抑塵裝置，一方面對粉礦倉的揚塵得到了有效控制；另一方面大大的節(jié)省了生產(chǎn)成本。就水、電—年節(jié)省100余萬元，耗品備件也是遠遠低于原有除塵設(shè)備，且設(shè)備安裝數(shù)量少，維護管理成本低，解決困擾選礦廠多年的環(huán)保難題。

5 運行中出現(xiàn)的問題及解決辦法

(1)噴嘴維護非常簡捷，由于現(xiàn)場水質(zhì)的影響，噴嘴使用時間長會有結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，影響噴霧效果，維護人員只需拆卸后用稀鹽酸浸泡1h后，清水沖洗后安裝復(fù)原即可。

(2)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，為保證系統(tǒng)冬季(-15℃以上溫度)能正常使用。系統(tǒng)主機、管道均采用自伴熱保溫防凍方案，完全解決冬季結(jié)凍問題。

(3)由于現(xiàn)場水質(zhì)不好的原因，在設(shè)備試運行1個月后就出現(xiàn)了自動排污閥閥芯由于黏結(jié)雜質(zhì)而不能及時關(guān)閉的情況，導(dǎo)致主水箱內(nèi)水位不能到達正常開機，我們通過在主機進水前加裝管道過濾器，并定期清理，同時將排污閥的閥芯由原來的膠皮式改為活塞式，從而解決了此問題。

(4)使用超細霧化抑塵系統(tǒng)由于噴出的水霧直接噴至礦石表面，雖然起到了降塵的作用，但同時也將礦石濕度加大，有可能造成篩孔堵塞，礦粉與倉壁黏結(jié)，影響礦倉有效容積，造成球磨給礦圓盤堵塞、給礦不利，影響球磨臺效等現(xiàn)象。因此，可根據(jù)各產(chǎn)塵礦石粒度的大小來調(diào)節(jié)水霧的噴灑量，使水霧和揚塵緊密結(jié)合，混合在一起，凝聚、落下，水霧分散均勻不會對倉內(nèi)物料的濕度形成影響。

6 結(jié) 論

超細霧化抑塵系統(tǒng)是最新一代高效、節(jié)能、便于管理的抑塵設(shè)施。本系統(tǒng)近兩年的生產(chǎn)實踐證明，它很好地解決了類似粉礦倉這樣敞開或半敞開產(chǎn)塵點的粉塵污染問題，不但能大大的降低目標位置粉塵的產(chǎn)生，改善工作環(huán)境，而且本系統(tǒng)對外粉塵零排放，完全滿足環(huán)保要求，更重要的是節(jié)能效果十分顯著。