郑巍炜
(山西汾西矿业(集团)有限责任公司曙光煤矿洗煤厂，山西 孝义 032308)
引 言煤炭在开采、运输、洗选加工、储存等各主要环节，均伴随有大量粉尘产生，严重污染了环境，危害了人们的身心健康。一直以来，粉尘治理就是选煤厂安全生产中的重点和难点，因此，煤尘治理必须结合选煤厂生产工艺、入洗原煤的性质等实际情况，采取有效的防尘、降尘措施[1]。
近年来，选煤厂的粉尘治理已经引起设计、生产、研发制造部门的高度重视，一些除尘新技术、新工艺、新设备不断涌现。
1 设备原理当含尘气体绕过雾滴时，结合空气动力原理，受惯性影响的尘粒会在绕行的气流中撞击雾滴，从而被捕捉，且雾滴直径决定着被捕捉的几率。当尘粒直径接近雾滴直径时，雾滴更易被捕捉。研究发现，雾滴与尘粒直径比例在0.5～2时，捕尘效果最佳。
根据“云物理学原理”，空气中的部分细微雾滴会快速蒸发，由于补尘空间比较狭窄，以致空气相对湿度很快饱和，并形成云，从而形成“雨”降落下来，干雾抑尘正是应用这种冷凝结核机理来实现抑尘目的[2]。
粉尘颗粒与水雾颗粒撞击后，会凝结成团，在重力因素下下降，达到降尘的效果。
由以上原理得出，干雾抑尘雾滴颗粒在1 μm～10 μm时，对呼吸性粉尘(<5 μm)具有很好的抑尘效果。
2 干雾抑尘装置干雾抑尘装置可以产生直径在10 μm以下的微细水雾颗粒，黏结粉尘颗粒，并逐渐凝结增大，在重力影响下下沉。
通过水黏结作用增大粉尘，期间最细小的粉尘在加入化学剂或遇到很小水滴时，才可以减小水面张力从而凝结。喷雾抑尘机理，如图1所示。当粉尘颗粒直径小于水雾颗粒直径时，随着水雾颗粒的流动，粉尘也会运动。期间粉尘颗粒与水雾颗粒很少会接触，无法达到预期的抑尘效果。当粉尘颗粒直径与水雾颗粒相近时，随着气流运动，粉尘颗粒会撞击水雾颗粒，黏结凝聚。且凝结几率与水雾颗粒大小呈负相关，颗粒越小，凝结几率越大。随着粉尘的不断增多，之后变会沉降。因此，粉尘的过滤作用由水雾决定[3]。
图1 喷雾抑尘机理
微米干雾抑尘装置属于声波振荡器，遵循压缩空气原理，可以利用高频声波雾化水，并爆炸大量直径为1 μm～10 μm大小的水雾颗粒，如第115页图2所示。通过喷头共振室，压缩空气以较低速度喷射，凝聚粉尘发生点的粉尘，保证抑尘。
图2 雾珠颗粒高速照片(小方格是2μm大小)
3 机器的总布置图微米级抑尘装置工作流程，如图3所示。抑尘设备运行时，同步或提前运行微米级干雾机，使水与气体逐渐进入微米干雾机，保证喷雾效果。
图3 干雾抑尘装置流程
4 干雾抑尘系统的构成干雾抑尘装置包括水气分配器、干雾抑尘主机、喷雾箱、空压机、水气连接管线、控制信号、电伴热带等部分组成。
4.1 微米级干雾抑尘主机组成流量控制系统、多功能控制系统、电控系统等均属于干雾抑尘机的组成部分，机体由碳钢喷射，面板设置电控系统、气水压力以及指示灯等，为了保证自动控制，还应设定集成化编程电控模块，防护等级为IP55标准[4]。
4.2 水气分配器水气分配器应有效连接水、气、万向节喷雾箱以及电控管线等，根据现场情况引入PLC技术，保证万向节喷雾箱的分别喷雾。
4.3 万向节喷雾器总成固定座、万向节接头、喷头、固定螺钉、防护套管以及进气管等均属于万向节的基本组件，如图4所示。将铝合金壳体设置于喷嘴周围，并连接水气管线，连接为万向节喷雾器。喷雾方向的调节由球形铝合金保护壳控制，避免运输物料期间撞击喷嘴。
图4 万向节喷雾器
4.4 喷雾箱喷头固定座、喷头、气分配管、水分配管、保温材料等均属于喷雾箱组件的组成部分。如图5所示，喷雾箱由铝合金构建，设置多个喷嘴，将水、气、电伴热带等接口设置于箱体两侧，连通主管道与软管。
图5 喷雾箱
4.5 水气连接管线喷雾器与干雾抑尘器利用水气连接管连接。
4.6 电伴热带电伴热带具备冬季保温防冻的效果，可以将暖板或电伴热带设置于所有水、气管道等各个系统中，需要做好冬季防冻工作。
4.7 控制信号线干雾抑尘控制系统应用信号线。
5 超声雾化干雾抑尘系统特点在产尘源头进行粉尘治理，粉尘自动沉降，无物料损失，无需清理，无二次污染；抑尘效率高，总除尘效率在95%以上；雾滴颗粒直径1 μm～10 μm，对呼吸性粉尘可实现有效吸附并沉降治理，杜绝受到矽肺的危害；用水量较低，物料湿度增加重量比小于0.05%，避免损失物料热值；密闭或半密闭空间中可以使用，适用于无组织排放；系统设备面积较小，操作流程简单可行，采用全自动控制模式，切换操作便捷，远程效果良好；设备维护费用较少，运行灵便；自带电伴热装置，可实现超低温环境下的稳定运行；增加使用空间湿度，降低粉尘爆炸几率，减少消防设备的投入；配套设备均有煤安、防爆证书，满足选煤厂粉尘控制区域的防爆要求。
6 与传统除尘方式的比较分析过滤式除尘：是含尘气体通过织物或填料层进行过滤分离的装置。我厂部分岗位使用的是布袋式除尘器，此装置可以更好的使用粉尘气流的变化情况，提高了固体污染物的处理效率。但袋式除尘器需要较多的维护费用，占地面积多，且投资金额较大，无法有效完成清灰处理，且无法经受腐蚀性粉尘的侵袭，能耗较大，会产生二次粉尘污染。
过滤式除尘运营成本：过滤式布袋除尘一次投资约20万元～40万元，占用土地约15 m2，耗电量约1.5 kW～4 kW，消耗费用为2 700元/a～7 200元/a(1 800 h/a，计算)，二次排放污染。
干雾抑尘运营成本：抑尘一次性投资低，需占用土地约1.0 m2，耗电量约小于1.5 kW，消耗费用为2 700元/a(2 700 h/a，计算),单个干雾喷嘴的水耗7 L/h～10 L/h,干雾系统总体物料含水量增加值小于0.05%,无二次排放污染。
7 结语与传统的除尘器进行比较干雾抑尘具有系统投资小、占地面积小、运行费用低、操作维护方便、冬天亦可以正常使用、除尘效率高，可以完全治理无组织排放粉尘等优势；更重要的是干雾抑尘系统可以很好的治理10 μm以下的粉尘，系统维护费用低,大约半年维护一次。
针对以上结论可知，超声雾化干雾抑尘装置是洗煤厂粉尘的首选除尘设备，值得推广。
