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超声波雾化除尘技术在巴润公司的应用 李超杰赵晓晨秦岳 包钢集团巴润矿业有限责任公司， 内蒙古 包头 014080 摘要 针对巴润矿业公司破碎区域废石仓排料时扬尘严重、 难于治理的问题， 介绍了超声波雾化除尘技术的原理、 装置 构成及在巴润公司的试验与应用。实践表明 此技术及装置在应用过程中扬尘得到了有效抑制， 并且效果显著， 具有 较好的应用前景。 关键词 超声波雾化; 除尘; 试验; 应用; 效果 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201403019 THE APPLICATION OF ULTＲASONIC ATOMIZATION TECHNOLOGY IN DUST ＲEMOVAL IN BAＲUN COMPANY Li ChaojieZhao XiaochenQin Yue Barun Mine Co． ， Ltd，Baotou Steel Group， Baotou 014080， China AbstractIn order to solve the problem of fugitue dust pollution serious and difficult control in Barun company，this paper introduces the principle of ultrasonic atomization technology，device structure，and its test and application in Barun Mine Company． Practice shows that fugiture dust has been effectively suppressed by，the effect is remarkable，and has good application prospect． Keywordsultrasonic atomization;dust;test;effect; 收稿日期 2013 －05 －28 0引言 20 世纪 70 年代末， 美国的科研人员开始研究一 种全新的除尘技术 超声波雾化除尘技术， 在我 国， 冶金部马鞍山研究院从 20 世纪 80 年代开始从事 这项技术的研究与产品开发。这种技术是在产尘点 安装超声波雾化器， 当高速气流冲击雾化器的共振腔 时， 在气流出口与腔之间由于聚能而产生超声场， 当 水进入超声场时， 水迅速被雾化成浓密的微细水 雾 ［1 ］。根据空气动力学、 云物理学、 斯蒂芬流的输送 机理， 这种微细的雾能迅速捕集、 凝聚微细的粉尘， 使 之很快沉降在产尘点， 从而实现就地抑尘。 巴润矿业公司在破碎作业过程中， 中碎后的矿石 通过干选磁选机进行初步抛尾， 被抛尾的矿石通过皮 带机输送到废石仓， 再通过运矿车转运到排土场。其 中废石仓向运矿车排料方式为电振给料机排料， 在排 料过程中由于震动和冲击作用会产生大量粉尘， 再加 上白云鄂博本地干燥、 多风气候的影响， 所造成的厂 区污染颇为严重。如何抑制排料过程中所产生的扬 尘， 防止厂区污染是急需解决的重要问题。在通过风 力除尘及湿式除尘等除尘方法均达不到良好效果的 情况下， 我公司决定采用超声波雾化除尘技术进行试 验性应用。 1超声波雾化除尘装置 超声波雾化装置利用压缩空气和水作为抑尘介 质， 其雾化抑尘过程为 当一定压力的空气进入喷头 的文氏管腔体， 通过高压空气喷头进行压缩并吸入 水， 文氏管因超音速产生音爆， 通过超声波的机械效 应、 热效应、 声空化等效应的共同作用下［2 ］， 将水高 度雾化 ， “爆炸” 成千百万个 1 ～10 μm 大小的水雾颗 粒， 压缩空气通过喷头共振室将水雾颗粒以低速的雾 状方式喷射到粉尘发生点， 使粉尘聚结而坠落， 从而 达到抑尘目的。这种抑尘技术适用于工业原料系统 的破碎、 筛分、 皮带运输机转运点等粉尘细、 扬尘大的 08 环境工程 Environmental Engineering 产尘点 ［3 ］。经测量， 巴润矿业公司破碎区段所产生 的粉尘粒径在 50 μm 以下， 满足超声波雾化除尘装 置的使用要求。所用装置主要组成及其作用如下 1. 1气源供给系统 包括空气压缩机和储气罐， 空气压缩机的作用是 为超声波雾化除尘装置提供标准气源， 储气罐将压缩 空气储存起来， 以便满足喷雾时的瞬间用气量。 1. 2水源供给系统 包括立式离心泵， 水过滤器等。立式离心泵是为 了满足设备所要求的水流量要求， 水过滤器是为了过 滤掉水中的杂质， 防止喷头堵塞。 1. 3PLC 水、 气控制箱 PLC 水、 气控制箱是将水、 气过滤后， 以设定的气 压、 水压、 气流量、 水流量按开关程序控制电磁阀打开 或关闭， 经管道输送到喷雾器总成中去， 实现喷雾抑 尘。它由电控系统、 多功能控制系统、 流量控制系统 组成。安装在 IP55 标准的箱体内， 有进气管接口 1 个， 进水管接口 1 个， 出气管接口 2 个， 出水管接口 2 个。面板上有文本显示器、 气、 水压力表和电控系统。 电控系统是集合了可编程控制器、 保护电路、 继电器 以及与它们相关的元器件。为用户提供自动和手动 两种操作模式。 1. 4喷雾器总成 接收由 PLC 水、 气控制箱输送来的气、 水并将其 转化成颗粒直径为 1 ～ 10 μm 的干、 烟雾喷射出去， 并按 PLC 水、 气控制箱的控制指令喷向抑尘点。 1. 5水气连接管线 将 PLC 水、 气控制箱、 喷雾器总成、 空气压缩机、 压缩空气储气罐、 水源等用不同管径的热浸锌钢管按 要求连接起来。 1. 6电伴热及保温系统 电伴热系统分布在 PLC 水、 气控制箱、 喷雾器总 成及水、 气管路上， 当环境温度低于 5 ℃时启动。 2超声波雾化除尘装置的流程及过程应用 废石仓下粉尘污染严重分析主要原因为电振给 料机在排料过程中， 由于强烈震动及废石渣在下落过 程中， 不同粒径的粉尘受空气阻力影响， 下落速度不 同， 细微的粉尘从料流中分离出来， 在强烈的冲击气 流作用下飘扬开来， 致使扬尘非常严重。针对产尘原 因， 在下料口安装 6 套喷雾器总成， 将整个产尘区域 包围起来， 并使喷嘴指向物料落点位置及车厢内， 将 形成的反冲气流压盖住， 使水雾与粉尘颗粒高度结合 无法外逸。其装置流程如图 1 所示， 当电振给料机启 动后， 在联锁系统作用下， 超声波雾化除尘装置同步 开始工作， 水、 气由 PLC 控制箱进入喷雾器总成， 从 而实现喷雾。 图 1超声波雾化除尘装置流程 Fig．1The ultrasonic atomization dust removal device flow chart 此装置对供水、 供气有一定的技术质量要求。干 线供水要求 压力 0. 4 ～0. 6 MPa; 悬浮物≤50 mg/L; pH 值 6. 5 ～ 8. 5;水 硬 度 ≤ 450 mg/L;氯 化 物 ≤250 mg/L。干线供气要求 压力 0. 6 ～0. 8 MPa; 固 体颗粒最大直径 ≤1 μm; 空气中所含的灰尘量 ≤1. 0 mg/m3; 含油率≤0. 6 mg/ m3。 3存在的问题及解决措施 自 2012 年底， 此套设备投入使用以来， 抑尘效果 明显， 但仍存在以下问题 1 进入冬季后， 本地气温最低可达 －35 ℃， 水流 管路虽用伴热带做了保温， 但由于部分管路布置在室 外， 导致管路内冻结， 设备无法使用。并且喷雾结束 后残留在管路内的水分非常容易在喷头处结冰， 造成 喷头堵塞。对此， 在十二月到次年二月， 这三个月中 由于天气最为寒冷， 设备将人为停止使用， 并排净设 备内的存水。 2 在大风天气下， 设备所形成的水雾很容易被 风吹散， 降低了水雾的浓密度， 影响了除尘效果。并 且水雾与粉尘所形成的颗粒， 随气流运动到车厢外， 容易造成二次污染。鉴于此， 在喷雾器总成周围安装 18 大 气 污 染 防 治 Air Pollution Control 防风抑尘网， 在不影响作业的情况下， 扩大了捕尘系 统对扬尘的控制区 ［4 ］， 既防止了喷雾抑尘过程受大 风影响， 又保障了被捕捉的粉尘能够顺利沉降到车 厢内。 4应用效果与总结 在应用过程中， 废石仓排料过程所产生的扬尘得 到了有效抑制， 并且效果显著， 平均除尘效率达 90 以上， 厂区环境得到了明显改善， 数据如表 1 所示。 表 1废石仓 0m 处粉尘浓度 Table 1Dust concentration at position 0 m around waste rock storehouse 测试编号 投入使用前/ mg m －3 投入使用后/ mg m －3 除尘效率/ 11731293. 1 21801890. 0 31691193. 5 41711392. 4 51781591. 6 平均174. 213. 892. 12 由表 1 测试结果表明 超声波雾化除尘技术解决 了巴润矿业公司废石仓排料过程中， 粉尘污染严重的 难题， 同时， 也为以后此类粉尘污染的治理积累了宝 贵经验。通过应用超声波雾化除尘装置， 发现它仅使 用少量的水就可形成浓密的水雾， 对扬尘能起到强力 抑制作用。它是一种高效、 节能、 易于操作、 便于维护 的新型除尘装置， 具有良好的应用前景。与传统的干 式除尘器和湿式除尘器相比具有如下优点 1 产生的水雾颗粒为干雾级， 在产尘点进行粉 尘治理， 从根本上抑制了粉尘的外逸。非常适用于无 组织排放， 密闭或半密闭空间的污染源。 2 抑尘效率高， 无需清灰， 节省了后续粉尘处理 的费用， 同时减轻了岗位人员的劳动量。 3 系统设施可靠性高， 省去传统的风机、 除尘 器、 通风管、 喷洒泵房、 洒水枪等， 设备运行、 维护费用 低。并且占地面积小， 全自动 PLC 控制， 节省基建投 资和管理费用等优点。 参考文献 ［1］陈秀厅， 徐立成． 超声波雾化技术在选厂除尘中的应用［J］． 化 工矿山技术， 1998 1 22- 24． ［2］张小艳， 王小文． 超声雾化性能的试验研究与回归分析［J］． 工 业安全与环保， 2002， 28 2 8- 13． ［3］胡传斌， 张文仲， 刘东． 超声雾化除尘装置在鲍店煤矿选煤厂的 研制与应用［J］． 煤炭技术， 2007 4 48- 50． ［4］李庆， 欧阳莹， 李涛， 等． 港口煤翻车机房粉尘污染捕集的设计 与应用［J］． 环境工程， 2012， 30 4 47- 50． 第一作者 李超杰 1987 － ， 男， 学士学位， 助理工程师， 主要从事环境 污染治理工作。 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 505771094 qq． com 上接第 25 页 ［5］肖海丰， 臧淑英． 连环湖牙门喜泡沉积物总氮、 有机质演化分析 ［J］． 哈尔滨师范大学． 自然科学学报， 2010， 26 5 74- 76. ［6］Ｒuban V， Lpez- Snchez J F， Pardo P， et al． Development of a harmonised phosphorus extraction procedure and certification of a sedimentreferencematerial ［J］ ．JournalofEnvironmental Monitoring， 2001， 3 1 121- 125. ［7］刘恩峰， 沈吉． 太湖沉积物重金属和营养盐变化特征及污染历 史［J］． 中国科学． D 辑 地球科学， 2005， 35 S2 73- 80. ［8］刘恩峰， 沈吉， 朱育新． 西太湖沉积物无染的地球化学记录及对 比研究［J］． 地理科学， 2005， 25 1 102- 107. ［9］陈敬安， 万国江， 张峰， 等． 不同时间尺度下的湖泊沉积物环境 记录 － 以沉积物粒度为例［J］ ． 中国科学． D 辑，2003， 33 6 563- 568. ［ 10］隋桂荣． 太湖表层沉积物中 OM、 TN、 TP 的现状与评价［J］． 湖 泊科学， 1996， 8 4 319- 324. ［ 11］Liu H L ，Jin X C，Jing Y F． Environmental dredging technology of lake sediment［J］． Engin Sci， 1999， 1 1 81- 84. ［ 12］Dean W E． The carbon cycle and biogeoecemical dynamics in lake sediments［J］． Journal of Paleolimnology， 1999， 21 4 375- 393. ［ 13］Meyers P A， Ishiwatari Ｒ．Laeustrine organic geochemistryan review of indicators of organic matter sources and digenesis in lake sediment［J］． Organic Geochemistry， 1993， 20 867- 900. 第一作者 王凡 1987 － ， 女， 硕士。wangfan0618126． com 通讯作者 臧淑英 1963 － ， 教授， 博士， 主要研究方向为景观生态学 及地理信息系统应用与开发。 28 环境工程 Environmental Engineering