圆形预均化堆场的喷雾抑尘技术应用
水泥 河南汇金智能装备有限公司 危永超 2022-05-28
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圆形预均化堆场的喷雾抑尘技术应用
危永超
（河南汇金智能装备有限公司，河南 郑州 450000）
【摘要】在我国基础建设大力发展的趋势下，各大水泥企业都建设了圆形预均化堆场，圆形预均化堆场主要储存石灰石、原煤等原材料。通过在圆形预均化堆场应用喷雾抑尘技术，改善其场地环境，能够减少无组织粉尘排放，使符合职业健康标准，同时可以处理掉水泥企业的部分废水，这是目前较为经济、有效的改造方法。
【关键词】原材料；喷雾抑尘；废水利用；改造
引言：
中国目前有1600余条水泥熟料生产线，为了提高水泥熟料产品的稳定性，各大水泥企业都陆续配套建造了圆形预均化堆场。由于圆形预均化堆场特殊的功能和结构，使得布料时物料的落差较大，物料粉碎程度高，会引起大量无组织粉尘扩散和溢出，危害大气环境和职业健康。此时选择合适的改造措施，既要有效地控制粉尘浓度和抑制粉尘的扩散，又要针对无组织粉尘有较高的抑制效率，就非常关键。
1 圆形预均化堆场产生粉尘的原因分析
圆形预均化堆场是原料在粉磨之前，预先将原料成分进行均化的堆场，通过水平分层堆放和垂直切割的方法，可以使原料成分得到均化。原料用架空胶带输送机进行堆料，取料设备有桥式切割耙取料机。
原料由圆形预均化堆场外部罗锅皮带输送至堆场内，将原料卸于堆场中心处圆形中空输料圆筒内，原料下落至架空的胶带输送机胶带上，架空的胶带输送机双向旋转摆动，原料从架空的胶带输送机的机尾处落下，机尾处落料点一般距地面较高，在摆动布料时，机尾落料处会随着料堆的起伏而上下摆动，机尾落料处的物料落差平均达3-5米高。
带式输送机工作时，物料从皮带机尾部落下，内部产生扰动气流，小颗粒物料在气流的作用下扬起产生粉尘；物料下落过程中，物料颗粒之间、物料与溜槽之间发生碰撞，加剧粉尘产生。粉尘在扰动气流作用下，沿皮带机尾部的间隙飞散、溢出。物料落下，与地面或料堆冲击，下落的物料相互撞击后向四周无规则飞散产生的粉尘。
2 喷雾抑尘的技术原理
2.1 喷雾抑尘的理论基础
实践证明，粉尘可以通过水或化学剂被粘结而聚结增大，但那些较细小的粉尘只有当水滴很小（如水雾）或加入化学剂（如表面活性剂）以减小水的表面张力时才会聚结成团。如果水雾颗粒直径大于粉尘颗粒，那么粉尘仅仅跟随水雾颗粒周围的气流运动，水雾颗粒和粉尘颗粒接触很少或者根本没有接触从而达不到抑尘作用。如果水雾颗粒和粉尘颗粒大小接近，粉尘颗粒随气流运动时与水雾颗粒碰撞、接触而粘结在一起。水雾颗粒越小，聚结的可能性越大，随着聚结的粉尘团变大加重，从而很容易降落。水雾对粉尘的“过滤”作用就这样形成了。
喷雾抑尘具有显著的优势，例如雾粒直径小，雾粒运动速度快，雾粒密度高，雾粒范围大，耗水量少， 覆盖面积大，喷嘴不易堵塞。 满足高效除尘的要求，特别是对于细粉尘，喷雾抑尘具有较高的效率。 另外，喷雾的雾状颗粒也具有一定的静电荷。 由于灰尘的静电吸引，它对难以净化的细粉尘具有良好的净化效果。
2.2 喷雾抑尘的抑尘方式
喷雾抑尘主要采用四种方式捕集粉尘并使其沉降以实现降尘。
（1）通过喷洒水雾，原材料附近的湿气将导致水分聚集在粉尘颗粒周围，从而增加了粉尘颗粒的质量和直径，这有利于粉尘之间的碰撞。当粉尘颗粒相互碰撞时，由于表面上的水分，回弹力降低，粉尘颗粒逐渐沉降。
（2）大质量和大直径的粉尘受到影响，由于其自身的重力和惯性的影响，其运动方向将偏离风的流动方向。 粉尘颗粒将与水雾流一起移动，粉尘颗粒具有一定的大小，水雾颗粒不断凝结增大， 当水雾颗粒接近于粉尘颗粒半径时，两者将粘在一起粉尘颗粒被拦截。 这个过程称为拦截和捕集粉尘。
（3）直径在10-20μm的粉尘颗粒，其相对于水雾滴的相对速度和水雾滴直径对粉尘的惯性系数有一定的影响 。 惯性系数越大，粉尘和水雾滴越容易碰撞，即越容易去除粉尘。
（4）直径小于10μm的粉尘主要呈现为布朗运动，悬浮在空气中永不停息的无规则运动，被更细小的水雾包围，不断的碰撞、凝结，变大变重后沉降地面。
3 喷雾抑尘设备的工艺流程
喷雾抑尘设备主要包括：空压机、储气罐、喷雾抑尘主机、恒压泵、过滤器、分配箱、喷雾箱、万向节喷头。
该系统通过空压机制造压缩空气，输送至储气罐，储气罐可保持压缩空气压力恒定，将恒定的压缩空气输送至喷雾抑尘主机，水泥厂水管网会有大量循环废水，不能随意排放，喷雾抑尘技术可以将其利用，将循环废水输送至恒压泵，加压后经过过滤杂质，输送给喷雾抑尘主机，经喷雾抑尘主机调配压力处理后，将压缩空气和水输送给分配器，分配器再将压缩空气和水分别输送给喷雾箱和万向节喷头。特制的双流体喷头，利用超声波产生的微细水雾（10微米左右）捕集凝聚微细粉尘，将粉尘直接抑制在起尘点，避免了扬尘的出现，使粉尘得到有效控制。既能保证扬尘的治理效果，也不会显著增加产尘物料的湿含量，还能处理掉水泥厂的循环废水。
该设备的特点优势：（1）全自动控制系统，喷雾抑尘主机集成了先进的PLC控制系统，使自动化控制程度和可靠程度大大提高。（2）智能安全报警系统，喷雾抑尘主机在水源中断或者设备发生故障时，自动发出警报信号，以便操作者做出及时处理。（3）生产线感应系统，喷雾抑尘主机可根据生产线运行情况连锁启停主机，可减少水量和能源消耗，降低使用成本。（4）多种控制方式，喷雾抑尘主机的启停拥有本地手动控制、定时自动控制、远程控制、连锁控制、感应控制、遥控控制、手机APP控制等多种控制方式。
4 喷雾抑尘技术的应用效果
目前，喷雾抑尘技术已在水泥企业的圆形预均化堆场粉尘治理中广泛应用，由河南汇金智能装备有限公司在水泥企业的改造案例和用户使用报告表明：采用喷雾抑尘技术对圆形预均化堆场进行粉尘治理，效果显著，符合国家环保部门及水泥行业大气污染物排放标准GB/T 4915-2013，符合国家职业卫生标准GBZ2.1-2019。
2021年5月，安徽某水泥厂安环科对河南汇金智能装备有限公司在其圆形预均化堆场改造的喷雾抑尘设备进行了采样测试。数据表明，运行喷雾抑尘装置时堆场内平均粉尘浓度为3．977mg／m3，停止运行喷雾抑尘装置后室内平均粉尘浓度为31.275mg／m3，抑尘效率高。喷雾抑尘装置供水压力为0.3-0.8MPa，耗水量为11.3L／min。皮带机负荷以500T／h计算，原材料中增加水份为：11.3×60÷500000×lO0％=O.001356％。可见，喷雾抑尘装置耗水量很小，对物料输送和后道工序没有影响。
5 结束语
喷雾抑尘技术，是适用于水泥企业的圆形预均化堆场以及其他非全密封的产尘场所进行无组织粉尘治理的先进技术，该技术具有良好的粉尘治理效果，还可将废水再利用，给水泥企业节省了成本、创造了附加效益，值得应用并推广。
参考文献：
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[2] 李青山, 武 浩, 徐立新,等. 我公司石灰石预均化堆场扬尘治理改造[J]. 水泥工程, 2019(4):2.
[3] 杨润生. 微米级干雾抑尘在桥式卸船机及圆形煤场的运用[J]. 能源与环境, 2015(5):2.
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