弦栅过滤湿式除尘技术在选厂粉尘治理中的应用

2022-12-23刘湘衡

科技与创新 2022年24期

刘湘衡

（中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿，广东韶关 512300）

1 概述

矿石在破碎过程中会产生大量粉尘，不仅污染环境，而且影响作业人员身心健康[1]。某铅锌矿选矿厂筛分洗矿车间设有一台C80颚式破碎机，粗颗粒被破碎后再经下部料斗卸放到皮带机上。破碎机机皮带转载过程中，产生大量粉尘，造成车间粉尘弥漫，空气中粉尘质量浓度超标，不仅影响视线，而且会造成职业危害。为防止颚破机扬尘点的粉尘扩散、减少环境污染、确保生产区域作业人员的身体健康，需采用除尘装置对扬尘进行控制和净化处理。

颚式破碎机系统有2个产尘点：①喂料口产尘，矿石下落过程中产生的冲击诱导气流会导致矿石破碎过程中产生粉尘扩散；②破碎后的矿石卸料到皮带机上时，卸料口破碎机的下料口到皮带输送机有一定的落差，物料下落时会产生冲击气流，使粉尘脱离物料表面产生扬尘。同时，皮带机有一定的运转速度，会携带气流使扬尘扩散[2]。

由于矿石的含水量较高，在皮带输送机安装和使用区域，受季节和环境的影响空气的湿度较大，特别是矿石经过洗选后，含有一定的水分，因此，将卧式弦栅过滤湿式除尘器应用于颚式破碎机扬尘的治理中比较可行。

2 弦栅过滤湿式除尘器的结构及工作原理

2.1 弦栅过滤湿式除尘器结构

弦栅过滤湿式除尘器采用卧式结构，在断面形状为矩形的壳体内，从进风口到出风口的区域，依次布置第一级喷雾组、第一级弦栅板过滤器、第二级喷雾组、第二级弦栅板过滤器、挡水板。在挡水板下面接排污管。其结构如图1所示。

2.2 除尘器工作原理

弦栅过滤湿式除尘器原理如图2所示。含尘气流进入除尘器后，经过第一级喷雾，对含尘气流进行预处理并加湿后，再通过第一级弦栅板过滤层。喷雾通过弦栅板过滤层时，一方面由于毛细作用，雾滴在弦栅板表面形成水膜，气流穿透水膜时，强迫粉尘颗粒与水接合，水膜对尘气中粉尘产生捕获作用，提高过滤效率；另一方面，喷出的水雾不断冲洗过滤器上的吸附物，起到自清洁作用。气流依次通过喷雾及弦栅过滤层后，气流中的颗粒在水雾凝聚、水膜捕获、水雾冲洗等多种机理的作用下被除掉[3]。水膜破裂雾化产生的含尘水雾通过挡水板时，气体中的含尘水雾被挡水板截留，形成向下的水流，通过除尘器下部排水通道排出，洁净气流则由除尘器出口排出。

图2 弦栅过滤湿式除尘器原理

3 颚破机扬尘治理方案

3.1 控尘及除尘方案

在除尘系统中，控制粉尘扩散至关重要。颚破机破碎过程中的主要产尘点为颚式破碎机喂料口处、破碎机下料至皮带机的受料点处。因此，在颚式破碎机喂料口处，设计局部密闭，在密闭罩的上方设吸尘罩；在破碎机下料至皮带机的受料点处的导流槽上设吸尘罩，2个吸尘罩通过支管道汇流到总管，然后进入湿式除尘器的进口。

将收集的粉尘通过管道由风机吸入除尘器进行净化处理，选用卧式两级弦栅过滤湿式除尘器处理含尘气体。除尘器布置在皮带机一侧的墙边。除尘器出口接离心风机，由于湿式除尘器脱水效率为96.5%，除尘后的气流仍含有少量的水雾，因此，在风机出风管口设缓冲箱，缓冲箱底部设除雾网，净气排入缓冲箱后，在惯性作用下进行液气分离除雾，而后折返向上。除尘系统的设备布置如图3所示。

图3 颚式破碎机除尘系统布置图

3.2 除尘系统风量计算及设备选型

3.2.1 除尘系统风量计算及除尘器选择

颚式破碎机喂料口处密闭罩风量：设计密闭罩口断面尺寸为0.8 m2，根据文献[4]，吸捕速度为0.8 m/s，计算处理风量为2 304 m3/h。

破碎机下料至皮带机受料点处吸尘罩风量：皮带输送机宽度为1 000 mm，胶带速度为1.6 m/s，当不考虑落差时，其吸尘罩风量Q的计算公式为Q=Q0×B，Q为吸尘罩风量，m3/min；Q0为胶带每米宽度、每分钟所需的处理风量，m3/min，B为胶带宽度，m。根据文献[5]，当胶带运行速度大于等于1 m/s时，Q0取47 m3·min-1·m-1。经计算，皮带机的受料点处吸尘罩风量为Q=Q0×B=47×1=47 m3/min=2 820 m3/h。

2处的风量总和为5 124 m3/h。考虑10%的裕量，计算系统处理风量为5 636 m3/h。选择WZZSC-6000型卧式两级弦栅过滤湿式除尘器，其性能参数如表1所示。

表1 WZZSC-6000型卧式两级弦栅过滤湿式除尘器性能

3.2.2 除尘管道选择

选矿厂处理的矿石为铅锌矿石，矿石含腐蚀性物质，管材选用不锈钢304材质。壁厚为3 mm。除尘管道的管径大小采用风速控制法进行计算[6]，一般水平管道的风速不应小于15 m/s，垂直管道的风速应不小于12 m/s，以保证管道不积尘。

3.2.3 除尘系统阻力计算

除尘系统的阻力包括除尘器本体阻力和管道阻力。管道阻力包括摩擦阻力和局部阻力。采用2级挡水板时，除尘器的结构阻力为855 Pa。按除尘系统最不利环路，分段计算管道阻力、弯头阻力、变径管阻力。经计算，除尘管路系统阻力为1 286 Pa，除尘系统总阻力为2 141 Pa。

3.2.4 除尘风机选择

根据上述计算所需的风量大小及系统的阻力，选择4-68-4.5A型离心风机，风机配套的电机功率为7.5 kW，转速为2 900 r/min，其性能参数为：风机全压为1 833～2 657 Pa，风量为10 485～5 790 m3/h，满足除尘系统风量、风压要求。系统设置变频器，可根据需要调节除尘风机风量。

3.2.5 除尘设备控制

除尘器本体的控制点只有2个，即风机的启停和加压水泵及阀门的开关。为保证除尘系统运行，配套一个电控箱，对以上各设备进行控制。风机配套变频器控制，其他的采用输出开关量控制。电控系统与皮带机的启动进行连锁，皮带机启动前，需提前启动除尘系统的风机和水泵；皮带机停止后，延时10～15 min停止风机和水泵，继续清洗除尘器，防止堵塞。

4 应用效果

弦栅过滤湿式除尘系统于2021年9月在选矿厂颚式破碎机扬尘点粉尘治理应用，主要控制2个点的粉尘：①控制颚破机喂料口粉尘。采用密闭罩控制，如图4（a）所示。②颚破机卸料至皮带产尘。采用吸尘罩控制，如图4（b）所示，除尘器如图4（c）所示。

图4 除尘系统应用照片

除尘系统投入使用后，取得了较好的效果，颚破机喂料口及皮带转载点粉尘得到了有效控制，大大改善了车间职业健康环境，实现了车间洁净。对除尘系统风量、粉尘质量浓度及除尘效率进行了测试。采用皮托管测定管道风速并计算风量；采用FCC-25型防爆粉尘采样采集粉尘，测量滤膜增重，计算除尘效率[7]。

密闭罩吸风量为2 5 6 0 m3/h，管道风速为19.78 m/s；皮带吸尘罩吸风量为3 680 m3/h，管道风速为21.82 m/s；除尘干管风速为16.2 m/s。除尘系统耗水量为3.23 m3/h，每立方米液气比为0.517 L。

未安装除尘系统时，喂料口处粉尘质量浓度为236 mg/m3，安装除尘系统后，喂料口处粉尘质量浓度为4 mg/m3，降尘率达98.3%。未安装除尘系统时，皮带机尾粉尘质量浓度为186 mg/m3，安装除尘系统后，皮带机尾粉尘质量浓度为3.4 mg/m3，降尘率达98.1%。使用除尘系统后，除尘器出口粉尘质量浓度为3.8 mg/m3，满足排放要求。