云雾抑尘技术在工程中的应用

刘开元

摘 要： 文章叙述了云雾抑尘的工作原理，在工矿业无组织粉尘治理中的适用性，以及云雾抑尘装置的系统组成。

关键词： 粉尘；云雾抑尘；除尘器；喷嘴

近年来，我国在保护和改善环境上做出了很大的努力，也取得了一定成效。对于大气的治理就是其中重要一项，设立雾霾警告、PM2.5监测等，正在从源头治理大气，而对工业企业控制粉尘颗粒物的排放又是这其中重要一项。

粉尘的治理对促进安全生产，保障职工身体，维护环境卫生等具有重要作用。如何能有效控制粉尘，降低粉尘浓度，改善工作环境预防工矿事故，逐渐受到了越来越多的关注与研究。

一、云雾抑尘在工矿业的适用性

（一）工矿业粉尘特点

在工矿业工艺中，矿石要经过破碎、提升、干选、筛分和转运等流程。这些流程中矿石传输的距离长，转运的落差大，在设备中受到的挤压强度高或振动频率快，由于过程中受到机械传动动能、落差势能以及自然风力或诱导风力等因素的共同作用，会产生大量的微细粉尘，对人身危害、环境污染十分严重。

工矿业粉尘不经过排气筒，无规则地排放出来，不断向外飞扬，形成巨大污染源，可影响到非常大的范围。而且，不同的矿石属性，其所产生的工矿业粉尘属性不同，包括金屬矿石粉尘（铅、镍、铬等）和非金属矿石粉尘。粉尘粒径越小，在空气中越不易沉降，难以捕捉。随着空气的流动，粉尘会造成长期大范围污染，影响人的肺部、心血管健康，高浓度的粉尘可能致人中毒甚至死亡，还会导致粉尘爆炸带来巨大损失。

（二）传统除尘工艺

目前，工业上传统的粉尘处理方式是设置大型的集中除尘系统，即对工艺生产过程中产生粉尘的设备和产尘点，在最大程度密闭的基础上，设置机械抽风系统，使密闭罩内形成一定负压，从而防止粉尘外逸。

工艺流程为：含尘气体通过除尘管网集中后接至除尘器，经除尘器净化后的废气通过风机、排气筒排至大气中，除尘器收集的粉尘由灰斗排出后做适当处理。系统所使用的干式或湿式除尘器包括静电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器和冲激式除尘器等。

（三）云雾抑尘工艺

云雾抑尘不同于传统的除尘方式，提出新的粉尘治理观念，将除尘改为抑尘即在粉尘产生的源头抑制粉尘的扩散，使粉尘一直保持在没有漂浮扩散到空气中的阶段，就地直接进行治理。减少含尘气体集中、粉尘输送处理、废气排放等工序，用最低的能源消耗达到最好的治理效果，节约用水量、用电量，做到真正的节能减排。

采用云雾抑尘能较好的克服传统除尘方式的缺点，有效地控制产尘点的粉尘外溢。现已在国内外多家冶金工矿业上有所应用，尤其对密闭、半密闭状态下无组织排放粉尘的处理有着良好的效果。

（四）云雾抑尘优异性

由于工矿业产尘点相对较分散，采用传统的除尘方式，管路连接较长，系统压力增大，后继风机、电机型号和负荷均增加，矿区内排气筒也较多等，无论初投资还是运行、维护费用都很高，经济技术指标较低。

而云雾抑尘装置，设备结构简单，运行稳定、可靠，占地面积小；前期投入少，安装、运行、维护费用低；微细水雾颗粒对10μm以下的可吸入性粉尘治理效果高达96%，对PM2.5的治理也有一定效果；使用过程中耗水量小，物料表面湿度增加重量比为0.02%～0.05%，不影响工艺生产。

而且，传统的除尘设备，是利用负压原理工作，抽风除尘的同时，车间内大量的热量也被带走，增加了采暖热负荷，而使用云雾抑尘装置对车间采暖热负荷影响较小，可以在高温、低温、瞬时高粉尘浓度的情况下长期可靠的连续运行。

二、云雾抑尘技术特点

（一）工作原理

众所周知，粉尘颗粒可以在水或化学试剂的作用下，被粘黏而聚结增大，但条件是，只有当水滴很细小或加入化学试剂减小了水的表面张力时，微细粉尘颗粒才会聚结成团，如果水雾颗粒直径大于粉尘颗粒直径，那么水雾颗粒和粉尘颗粒的接触会很少或者根本没有接触，只是跟随水雾气流一起运动而已，只有当水雾颗粒和粉尘颗粒的直径相接近时，粉尘颗粒在随气流运动时，才能和水雾颗粒发生接触、碰撞而粘结在一起聚结成团，水雾颗粒越细小，聚结成团的可能性就越大。

云雾抑尘装置正是利用这个原理，通过云尘封设备采用高压离子雾化技术或超声波雾化技术，产生出直径为1μm～100μm的微细水雾颗粒，直径在10μm以下的水雾俗称为云雾，超细云雾颗粒细密，能充分增加与粉尘颗粒的接触面积，与悬浮在空气中的体积相同或相近的粉尘颗粒相互接触、碰撞而聚结增大，并且在重力的作用下自然沉降，从而起到抑制粉尘向外扩散的作用。所产生的30%～40%粒径在2.5μm以下的云雾颗粒，对大气细微颗粒污染的防治效果明显。

（二）系统组成

云雾抑尘装置大多采用模块化设计技术，由云雾机、空气压缩机、储气罐、水气连接管线、喷嘴、电伴热系统及自动控制系统组成。可根据用户的需要和厂区提供的条件灵活组合。

云雾抑尘装置的核心设备是云雾机，云雾机是将气、水过滤后，按程序设定的气流量、水流量、气压、水压，经连接管线输送到喷嘴，喷嘴将水雾颗粒以柔软低速的雾状方式喷射到粉尘产生点，在局部空间形成浓密的云雾池，防止粉尘外溢实现喷雾抑尘。

在工矿业中可根据不同车间的工艺流程、设备型号在产尘点灵活布置喷嘴的位置和数量，并根据工况自动闭环智能控制流量和压力，以达到最佳抑尘效果，改善工人的工作环境，降低矽肺病的发病几率。几个小型而又相对密集的车间还可以共用一套云雾抑尘装置，以节约成本。

（三）云雾抑尘与袋式除尘关键技术简析

微米级云雾抑尘技术设备结构简单耐用，核心技术是云雾喷嘴喷头。压缩空气高速通过喷嘴的过度导流孔，在超高的空气速度下，收缩喷口使空气加速至声速，并产生高频率的机械声波，混合液滴，冲击谐振器腔，雾化液滴。反射，扩增主冲击波。声波能量将被集中在喷嘴主体和谐振器上，一旦产生这种强大的冲击波，水被剪切成相对的小水滴。这些小水滴进行激烈的声能转换后，变成数千微米级大小的液滴，在声波音爆中被高速空气雾化弥散。

因此，设计控制好喷嘴即可有效的达到预期粉尘治理效果，且后期的维护工作相对简单、便捷，但抑尘有空间限定，喷嘴交易磨损、堵塞。

布袋除尘器是一种干式除尘装置，它适用于捕集细小、干燥非纤维性粉尘，整体结构较复杂，需设计控制点较多，其核心技术是滤料的选择及清灰。且滤料使用寿命受条件限制而较短，因此运行维护费用相对较大。

除尘器滤袋一般采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入布袋除尘器，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来 ，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化，同时需要对粘附在滤袋上的粉尘及时进行清除。但系统工况针对性强，不受外界影响，整体除尘运行稳定可靠。

因此，鉴于云雾抑尘技术与传统除尘技术是两种不同的治尘方式，二者各有各自的优缺点，需有针对性的选择最适合的方式。如云雾抑尘从源头治理粉尘，适合于无组织粉尘排放抑尘，投入少，抑尘效率高，避免二次污染，但需要水源和压缩空气；布袋抑尘技术针对性强，粉尘处理容易，抑尘效果稳定，更适合于工艺要求较高、定点产尘的设备或工况。

三、结语

综上所述，云雾抑尘技术设备结构简单可靠、运行维护量小，能够适应各种复杂、恶劣的工况环境，在工矿业上较之传统的干、湿式除尘方式有着明显的优点，可以得到良好的应用。

参考文献

[1]尹国勋.矿山环境保护[J].北京：中国矿业大学出版社，2010（05）.

[2]金龙哲，李晋平，孙玉福.矿井粉尘防治理论[M].北京：科学出版社，2010.

[3]王雪峰，干雾抑尘在矿山上的应用概论：中国新技术新产品，2015（10）.