综合分析微米级干雾抑尘装备源头治霾技术

1 现有除尘技术的特点及局限性
 目前广泛应用的除尘技术主要为四大类：机械式除尘、干式除尘、湿式除尘和静电除尘。
 （1） 机械式除尘技术
 机械式除尘是利用除尘器的结构来改变气流的速度、运动方向将粉尘与气体分离沉降的装置，包括：重力沉降室、惯性沉降室、旋风除尘器三大类型。机械除尘器的缺点为效率低、占地面积大、造**、设备粗糙、使用寿命短。机械式除尘器可使用于高温、腐蚀、湿度大的烟气粉尘中，但对粒径在15μm以下的尘粒去除效率低。一般只用作除尘系统的初级除尘器中。
 （2） 干式除尘和静电除尘技术
 干式除尘和静电除尘两种技术都是先将含尘气体吸收到除尘器中，经过净化处理后将洁净的空气排放到大气中。对已进入吸收风室的含尘气体除尘效果比较好。但对开放式或半开放式无组织排放的污染源就无法有效地吸收含尘气体，整体除尘效果偏低。
 （3） 湿式除尘技术
 湿式除尘技术是以喷淋涤尘和药剂除尘为主。药剂除尘也属于喷淋涤尘的延伸，将抑尘药物添加到喷淋的水中，可提高抑尘效果。其原理为：对起尘点喷水，使物料湿度增加，而不易飞扬，同时对飞扬出来的粉尘作洗涤沉降。对无组织排放的粉尘有一定的作用，但对颗粒细的飘尘处理能力比较低，造成整体效果差。同时，耗水量大，以及喷淋后的污水处理难，使用户难于接受。
 通过对现有的抑尘技术深入分析，发现目前广泛应用的粉尘治理难点集中在以下三点：
 （1） 粉尘处理主要对象是粒径150μm以下的可吸入粉尘，但对10μm以下的飘尘现有的抑尘技术根本无法治理。
 （2） 目前国内粉尘的劳动作业环境标准为3.5mg/m3，与10mg/m3的环保标准相差甚远。
 （3） 煤矿、煤炭转运场、电厂和钢厂等对水分含量敏感的企业，宁可粉尘飘逸污染，也不愿采用喷淋涤尘方法处理粉尘。
 2 **高压微雾抑尘技术的介绍
 2.1 **高压微雾抑尘技术的原理
 **高压微雾抑尘初创理论是基于加拿大滑铁卢大学与美国科罗拉多矿业学院的一项共同研究，其主要内容为:水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时，吸附、过滤、凝结的几率较大。以及研究粉尘散发问题的流体力学作为理论基础，研发出**高压微雾抑尘系统。
 **高压微雾抑尘装置系统将水直接加压（80～150kg/cm3）能够产生直径为1～10μm的水雾颗粒，对悬浮在空气中的粉尘——特别是直径在5～10μm可吸入粉尘颗粒进行有效的吸附而聚结成团，受重力作用而沉降，从而达到抑尘作用。
 2.2 **高压微雾抑尘实验分析
 当水滴颗粒直径大于粉尘颗粒时，粉尘仅跟随水滴周围的气流运动，水滴和粉尘颗粒接触很少或者根本没**会接触，达不到抑尘的作用。如果雾珠颗粒和粉尘颗粒大小相接近，水的表面张力就会降低，容易使粉尘颗粒和雾滴碰撞、接触粘结在一起（如图1所示）。随着雾滴粒径越来越小，凝聚的几率就越来越大，水雾对粉尘的“过滤”作用就形成了(如图2所示)。
 **高压微雾抑尘系统将水直接加压到较佳值（80～150kg/cm3），水在**高压力的作用下以微雾(直径<10μm的水雾颗粒)的形式从设备喷出。当水雾颗粒与粉尘颗粒大小相当时，水雾颗粒与粉尘颗粒较容易聚结成团，在重力的作用下开始沉降，较终落到地面。
 当有大量细小的水滴组成雾团，完全覆盖住起尘点时，就会达到非常好的抑尘效果。微雾抑尘系统利用**高压把水雾化为10μm以下的水雾，在起尘点上方形成雾团完全罩住起尘点，这样在物料起尘时，粉尘完全进入雾团，与水雾充分结合，并且逐渐加大，在重力的作用下落到地面（如图3～6所示）。
 3 **高压微雾抑尘的实际应用
 本文主要阐述卸煤场**高压微雾抑尘的应用情况，当翻车机卸煤作业时，在开始卸煤之前开启喷雾系统。电控系统自动打开电磁阀、控制器、**高压泵，洁净的水经主机泵站单元加压成80～120kg的压力后，将其输送到各尘点的上方，由特制的钛合金喷嘴喷出成千上万的1～10μm的水雾，水雾均匀喷射在翻车机煤簏子处，使煤簏子附近充满水雾，持续喷雾30s。雾珠能附着在粉尘之上，粉尘颗粒聚结成团后沉降，直致将粉尘完全抑制在卸煤斗中。
 3.1 **高压微雾抑尘效果
 2011年8月3日，当地环境保护监测部门对翻车机微雾抑尘装置进行了采样监测，监测结果如表1所示。
 由表1可知，运行**高压微雾抑尘技术后翻车机厂房平均粉尘浓度为:3.25mg/m3，停止**高压微雾抑尘装置，翻车机厂房平均粉尘浓度为:11.85mg/m3，抑尘效率高。
 3.2 **高压微雾抑尘装置耗水量的分析
 翻车机**高压微雾抑尘装置供水压力为0.3～0.8MPa，耗水量为53.2L/min，翻车机平均每3min翻卸一节车厢，从开始翻转到煤卸出车厢需要20S，翻卸一节车厢需要喷雾持续时间为30s。翻卸一节车厢耗水28.9kg，每节车厢煤以60000kg计算，因此，煤增加水分为:
 28.9÷60000×**=0.048%
 可见**高压微雾抑尘装置耗水量很小，对燃煤输送和燃烧没有影响。
 目前，**高压微雾抑尘装置已经运行9个多月，系统工作稳定、性能可靠、抑尘能力强。并且能够在冬季正常使用，彻底解决了原喷淋系统冬季不能使用的问题。
 4 **高压微雾抑尘的优势
 与传统除尘装置相比，**高压微雾抑尘称得上除尘领域的革命，具有以下优势：
 （1） 在污染的源头对起尘点进行粉尘处理；
 （2） 抑尘效率高，针对10μm以下的可吸入粉尘治理效果达到96%以上，避免矽肺病危害；
 （3） 水雾颗粒细腻，对物料湿度增重比为0.02%～0.05%，基本可忽略不计。在抑尘点形成浓密的雾池，对物料(煤)无热值损失；
 （4） 耗水量小、**次污染；
 （5） 占地面积小、耗能小（耗电是传统布袋除尘的20%，耗水是传统喷淋除尘的20%）；
 （6） 设备投入小、运行、维护费用低；
 （7） 可使用于无组织排放、密闭或半密闭空间的污染源；
 （8） 大大降低煤尘的爆炸几率；
 （9） 夏季使用，对车间温度有降温效果。
 **高压微雾抑尘系统的主要特点是突破了传统的抑尘方法，省去了粉尘的收集、管道运输和粉尘的后期处理过程。直接在粉尘的起尘位置进行抑制，从粉尘的源头进行治理。微雾抑尘适用于任何工矿、任何性质的粉尘。开放或半开放式无组织排放污染源(如翻车机房、装车篓、落渣、堆取料机、卸船机、装船机、堆取料机、喂煤机等)治理后现场粉尘浓度能稳定低于10～50mg/Nm3以下(视不同物料初始粉尘浓度而定)，甚至在封闭式无组织排放粉尘的污染源(如破碎机房、筛分楼、皮带运输转运站等)可达到3.5～10mg/Nm3以下(视封闭良好与否而定)。该技术填补了我国在抑制5μm以下可吸入粉尘治理的空白。
 **高压微雾抑尘装置的功能、性能各项技术指标和抑尘效果均大大优于各种传统抑尘设备，节能环保，耗水量小、运行费用低。该装置的推广应用对提高我国抑尘设备技术含量、治理粉尘污染、推动行业技术进步都具有重要意义，其综合经济和技术指标已获得国家授予的具国际先进水平证书的认可。