微米级干雾抑尘技术应用研究

微米级干雾抑尘技术应用研究

骆淑芳张璐

秦皇岛首创思泰意达环保科技有限公司河北秦皇岛066000

摘要：用于粉尘治理的微米级干雾抑尘装置，根据欧美科学家的科研成果，以其研究粉尘散发问题的理论为基础，模拟汽车化油器及声波雾化器的结构，我公司通过从干雾喷头；超声雾化、冲洗及喷涂喷嘴；抑尘剂等多方面入手，研制出微米级干雾抑尘技术。该技术能够产生直径在1-10微米的水雾颗粒，对悬浮在空气中的粉尘——特别是直径在5微米以下的可吸入超细粉尘颗粒进行有效地吸附，使粉尘受重力作用沉降，从而达到抑尘作用。对可吸入粉尘颗粒的吸附作用正是传统除尘设备无法有效解决的关键问题。

关键词：环保；微米级；可吸入粉尘；干雾抑尘

随着国内工业的迅猛发展，大气污染问题日趋严峻，近年来，国内部分地区频繁出现严重雾霾现象，给城市居民健康带来了较大的威胁，引起了市民的恐慌和广泛关注，国家“十二五”规划颁布以后，由于需治理形势严峻受到了政府高度重视，各地环保局已开始要求相关企业进行相关治理，造成这一严峻问题的罪魁祸首便是可吸入颗粒物，是我国的城市大气污染的首要污染物，其中可吸入颗粒物的重要来源就是粉尘污染，在矿业、火电厂、钢铁、港口等行业中装卸、输送、筛分等作业过程会产生大量的粉尘，若不配套相应的除尘系统，粉尘就会弥漫整个作业环境，对人体的健康和周边环境有极大的危害。粉尘对工业生产也有极大的影响。他降低产品质量和机器的工作精度、影响作业环境的能见度，有些粉尘在一定的条件下会发生爆炸。而且浓度超标的粉尘排放到大气中也造成环境污染，所以研发先进的干雾抑尘装置是很有必要的。

1研究概述

1.1相关行业、领域国内外研究发展现状、趋势

目前在环保行业广泛应用的除尘技术主要以干式除尘和湿式除尘两大类为主。干式除尘基本以布袋除尘和静电除尘两种技术应用较广。除尘流程是将污染的空气吸入除尘设备，处理后，将洁净气体排入大气。因此，干式除尘对已进入进风室的空气除尘效果较好。但对于无组织排放的粉尘空气，由于无法将所有污染空气全部吸入进风室，除尘效果大打折扣。导致操作环境差，职业病危害大，且存在粉尘二次污染问题。

干雾抑尘装置的研制对于无组织粉尘排放的治理意义重大，干雾抑尘装置性能的优良程度直接决定了雾化性能的优劣以及抑尘效率的高低，要想稳定立足于市场处于不败之地，必须拥有自主科技创新的技术并集理论研究、实验分析、批量生产于一体；其次围绕干雾抑尘装置自主开发喷嘴产业化、超声雾化、冲洗及喷涂喷嘴研究，有利于拓展产品的多样性，对于其它领域市场的开辟具有较高价值；再次湿式除尘技术是控制煤矿粉尘行之有效的方法之一，但由于煤尘（如褐煤）具有疏水性，水的表面张力较大，蒸发速度快等原因，煤尘不易被水迅速湿润和捕捉。基于对煤尘湿润性认识的深入，开发应用化学抑尘剂成为煤尘控制领域的研究热点之一，通过研发润湿性、粘结型抑尘剂，将填补国内抑制褐煤粉尘的空白，对于我国解决无组织排放问题提供了一个较好的思路，对于雾霾天气的治理具有重大的意义。

1.2项目研究基础状况

秦皇岛首创思泰意达环保科技有限公司针对微米级干雾抑尘装置研发配备了大量的人员及设备投入，在微米级干雾抑尘装置的相关科研技术上取得了重大突破，本成果产品已获得34项国家专利，其中发明3项专利，荣获河北省自主创新产品证书、河北省著名商标产品证书、河北省科技成果奖、河北省科技进步奖、秦皇岛市科技进步奖，取得国家科学技术部“科技型中小企业技术创新基金”创新项目立项，其功能、性能各项技术指标和抑尘效果均优于各种传统抑尘设备，被国家科学技术委员会鉴定为综合经济和技术指标达到同类抑尘装置的国际先进水平。

1.3主要研究工作

在前期微米级干雾抑尘装置已有工作的基础上，继续进行深入的研究开拓更多的可行性产品，以已有的超细粉尘治理技术、设备为基础，开展微米级干雾抑尘装置产业化相关工作，在实现产业化的同时，进行相关联产品的深入开发和进一步完善。在软件建设方面，形成以下能力：

（1）微米级干雾抑尘装置产业化的生产能力；

（2）干雾抑尘喷头、抑尘试剂新产品的开发能力；

（3）干雾抑尘喷头、抑尘试剂新技术的开发能力；

（4）干雾粒径与粉尘粒径分析。

在硬件建设方面，建设一个完善的产业化基地，同时还包含新设备的研发、实验、试制平台。

2微米级干雾抑尘技术研究

2.1微米级干雾抑尘装置产业化建设

由于我公司对于微米级干雾抑尘技术的研究已经成熟，微米级干雾抑尘装置产品也取得了一定的成果，为适应市场需求并提高市场占有率，提出微米级干雾抑尘装置产业化建设方案并细化针对不同应用领域的相应方案。

2.2干雾喷头设计、实验测试、加工产业化

由于干雾喷头是干雾抑尘设备最核心部件，干雾喷头性能的优良程度直接决定了雾化性能的优劣以及抑尘效率的高低。国外对雾化喷头的研究取得了阶段性的成果，其产品涉及的技术含量较高，售价昂贵，对于大批量使用带来了较大的成本负担；国内尚处于研究起步阶段，产品性能不太理想，抑尘效率不高，无法满足日趋严峻的环境形势需求和环境保护的迫切要求，干雾喷头雾化机理研究、产品设计、优化是对干雾喷头产品一个全面的突破，对于提高抑尘效率具有重要意义。我公司通过长期实验测试，设计制造了一系列干雾喷头。喷头的雾化效果显著，能够成功地使悬浮尘粒表面实现气相到液相的转变，大幅度地提高了微米级干雾抑尘装置的除尘效率，因此，可以使净化后的空气实现室内循环，不影响室内环境温度。水雾颗粒可达到10微米以下，用水量少，耗水量仅是传统抑尘方法的十分之一。

干雾喷头性能不仅与自身结构有关，还与实际的运行条件密不可分，实际运行参数对喷头雾化性能具有极大影响，压力、流量是干雾喷头雾化的重要指标，经过理论研究设计出的喷头必须通过实验测试出合理的参数范围，实验平台的搭建为实验测试奠定了良好的基础，对完善喷嘴雾化性能条件具有重要意义。

干雾喷头属于精细加工，其结构对加工设备要求较高，喷头的加工精度很大程度上影响着喷头的雾化性能和抑尘效果。在实现干雾喷头产品加工的过程中，为确保产品能达到预期效果，必须配备具有较强加工精度的设备以实现喷头精细加工，加工的核心设备包括仪表机床和走芯机等，在加工设备良好运行的前提下，不断完善产品加工工艺，为干雾喷头产业化奠定扎实基础。

2.3超声雾化、冲洗及喷涂喷嘴研究

超声雾化、冲洗及喷涂喷嘴研究的主要内容包括三部分内容，一是探索超声雾化、冲洗和喷涂三种喷嘴的设计理论；二是解决超声雾化、冲洗和喷涂三种喷嘴设计中的关键技术；三是超声雾化、冲洗和喷涂三种喷嘴的实验测试，为实际应用奠定基础。

（1）超声雾化、冲洗和喷涂三种喷嘴的设计理论

以超声雾化喷嘴为例，它是利用高速气体或液体激发共振腔而产生超声，其频率主要由共振腔的几何尺寸决定，雾滴大小与液流速率、气压大小和喷嘴结构有关。流体动力型超声雾化喷头包括有压缩空气气流通道、水流通道、喷嘴、振荡腔、振荡腔支撑钢丝以及壳体等部分，它是超声雾化除尘装置的关键部件。

（2）超声雾化、冲洗和喷涂三种喷嘴设计的关键技术

由于超声波的频率对于生成雾滴粒径的大小至关重要，因此本部分的研究内容包括：

1）找出超声雾化喷嘴的结构、尺寸与射流速度、超声频率的关系；

2）探索射流速度与共振腔的结构、尺寸之间的变化规律；

3）确定影响雾粒直径、雾粒均匀度以及雾粒分布的关键因素；

4）冲洗喷嘴、喷涂喷嘴的结构尺寸与其性能之间内在规律；

5）开发超声雾化、冲洗和喷涂三种喷嘴的设计软件

（3）超声雾化、冲洗和喷涂三种喷嘴特性的实验测试

为了验证上述设计理论的正确性，加工超声雾化、冲洗和喷涂三种喷嘴的物理样机，并进行实验测试。测试的主要内容包括：

1）利用Winner318分体式喷雾激光粒度仪，测试超声雾化喷嘴的雾粒直径；

2）测试雾滴的分布规律；

3）测试雾滴捕获粒径在10微米以下的颗粒性粉尘的效率。

2.4抑尘剂研发及其应用研究

抑尘剂研发及其应用研究主要研发两类抑尘剂，一是润湿型抑尘剂，以增强疏水性粉尘的洗涤捕集效果；二是结壳型抑尘剂（结壳剂），喷洒在煤垛或其他物料表面，通过表面结膜、结壳，降低扬尘；本项目的关键技术是结合干雾抑尘或普通喷洒，研发出适合不同物料堆场或疏水性物料的自主配方抑尘剂产品。

3结论

微米级干雾抑尘装置设备投入少，操作方便，自动化程度高，占地面积小，耗水量小，运行费用低，职业病危害小，无产品损失，无热量损失，无二次污染。其功能、性能各项技术指标和抑尘效果均大大优于各种传统抑尘设备，装置的推广应用对提高我国抑尘设备技术含量、治理粉尘污染、推动行业技术进步都具有重要意义，其综合经济和技术指标已达到国际先进水平。

参考文献

[1]叶云弟.露天矿山存在的职业危害及治理措施[J].铜业工程.2009（3）.

[2]王文，桂祥友，王国君.煤矿井下粉尘污染与防治[J].煤炭技术.2002（1）.

[3]王立海.微米级干雾抑尘在翻车机系统的应用[J].起重运输机械.2010（2）.