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摘 要：阐述了超声雾化除尘技术的原理和其优点，并介绍了超声雾化除尘系统在原煤筛分破碎车间的布置结构，工作技术参数以及超声雾化除尘系统在现场的使用情况等。
关键词：布袋除尘 雾化喷淋 除尘原理 除尘装置
中图分类号：T8467U3.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0093-02
朝川焦化扩建180万吨/年洗煤项目于2012年底完成施工建设，原环评中要求采用布袋除尘，经公司技术人员考察分析后认为，布袋除尘存在诸多缺点，除尘效果不理想，而雾化喷淋除尘效果明显好于环评要求的布袋除尘。在经得环保局的认可后，朝川焦化选煤厂摒弃了原有的布袋除尘，采用了新型超声雾化喷淋除尘系统，在试运行期间取得了不错的除尘效果。
1 除尘原理分析
超声雾化除尘是基于雾化效果来除尘，该技术是上世纪末发展起来的新型除尘技术。经过十几年的运用与发展，其技术的运用已越来越成熟。其原理是利用压缩空气冲击共振腔产生超声波，超声波把水雾化成浓密的、直径只有1～10μm的微细雾滴，雾滴捕获、凝聚微细粉尘，使粉尘迅速沉降下来实现就地除尘。这种除尘技术对去除微细的呼吸性粉尘效果非常好，原因就是其特殊的除尘原理。
（1）超声共振雾化原理。
特定压力的水与特定压力的气分别经由各自入口进入超声雾化共振头内部，当水汽混合射流本身的本征频率与共振腔的本征频率一致时，水在腔体内被气充分破碎后从腔体出口高速旋转喷出，进入共振杯，与共振杯内部中心的空心圆柱体发生撞击，再次被谐振冲击后充分细化，产生微米级水雾颗粒从超声雾化共振头前段扩散开来。
（2）空气动力学原理。
超声雾化能够有效除去粉尘很大程度上就是基于这一种原理，雾滴半径越大与粉尘结合的概率就越小，反之就越大。超声雾化除尘正是应用这一原理产生10μm以下，与微细的粉尘粒径相近的雾滴来捕获粉尘。见图1、图2。
（3）云雾学原理。
这一原理是模仿下雨的过程，由于雾滴微细，部分雾滴会在空气中迅速蒸发，使局部密闭空间中的相对湿度迅速饱和，过饱和后的水汽会以尘粒为核凝聚，使尘粒径不断增大，直至落下，形成从“云”变成“雨”的过程。
2 超声雾化除尘系统的优点
目前国内外选煤厂除尘方式主要有布袋除尘、冲击式除尘和超声雾化除尘三种，其中布袋除尘和冲击式除尘在使用过程中均存在一定的不足之处。布袋除尘极容易吸收空气中的水分造成粘袋，使通风阻力增大，抽风量减小，不能控制住含尘空气外溢。并且，由于风速的下降，通风管道内粉尘会沉降下来阻塞管道，使除尘系统失效，其如需正常除尘，就得经常清理布袋从而造成劳动强度大、运行成本高。而冲击式除尘需要连续的排放污水系统和随后的污水处理系统，多数工厂缺乏布置这些系统，且会产生污水，使其应用受到限制。而超声雾化除尘是国际新型除尘技术，完全没有上述缺点，其不需要将含尘气流抽出后再加以处理，而是直接将煤尘抑制在产尘点，同时，由于雾滴微细，耗水量很少，除尘后原煤的增湿仅在0.1%～0.2%，不会给后续工艺带来影响。显著优点主要有以下几个方面。
（1）简化了除尘操作管理，超声雾化除尘通过控制系统可以和皮带联锁，实现自动化操作，可实现就地和集中控制，简化操作流程。
（2）超声雾化除尘技术是密闭除尘，无需清灰，避免了因清灰而带来的污染，从而改善了工人的工作条件，并且有效的减少了工人的劳动强度。
（3）超声雾化除尘系统不需要风机、除尘器和通风管道，比一般除尘系统节省30%～50%的投资，安装时间可减少60%。与其它除尘系统相比，能耗低，有效地降低了运行成本。并且该系统结构简单，可靠性好，维修量少，维修费用低，使用寿命较长。
3 超声雾化除尘装置
朝川焦化选煤厂除尘系统主要安装在原煤车间，从原煤受煤坑到万吨仓上24个产尘点处。其中原煤储煤场2处，筛分破碎车间9个，原煤仓13个，安装地点主要在原煤储煤场给煤机处、原煤分级筛处、破碎机处各物料转运点和原煤仓给煤机处、皮带机尾处等。朝川焦化除尘系统采用全自动控制，变频恒压设计技术。主要由除尘器主机、抑尘罩和控制系统三大部分构成。见图3。
3.1 除尘器主机
除尘器主机主要将是将气、水过滤后、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，经管道输送到雾化器中去，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1个，出水管接口1个，面板上设有电控系统按钮。
3.2 控制系统
控制系统是超声雾化喷淋除尘系统的控制中心，集合了保护电路、继电器以及与它们相关的元器件，含有减压阀、压力表、接触器、空气开关等，使用防爆电源，动力电源为380v，50Hz。低压控制电源为24V，配有绝缘护套。该控制系统可以实现集中和就地启车，既采用自动和手动两种操作模式，在自动模式时，可自动接收皮带机、振动给料机等启动或停止信号，通过控制继电器，启动或停止喷雾器喷雾。在手动模式时，操作人员可以按压操作按钮启动或停止喷雾器喷雾。
3.3 雾化器
雾化器是雾化喷嘴，直接安装在24个产尘点出，接收由干雾抑尘机输送来的水和气，并将其转化为颗粒直径为1～10微米的干雾喷射出去。当微米级雾滴与粉尘颗粒相互接触、碰撞时，使粉尘颗粒相互粘结、凝聚变大，并在自身的重力下沉降，从而达到抑尘的作用。
3.4 抑尘罩
抑尘罩安装在24个产尘点处，其作用就是很好的实现除尘效果，防止粉尘在被雾滴捕捉之前逃逸，实现一定的密闭除尘效果，还可缓解落料激起的反冲气流，使粉尘能在较低的气流速度下沉降。
4 应用后现场效果
取代布袋除尘后现场除尘效果明显，表1是超声雾化除尘装置启动前后在原煤仓给煤机处产尘点粉尘浓度的测定结果。
由表1可知除尘装置开起后原煤仓给煤机处的粉尘浓度平均降低了95%。降尘效果明显，且达到了国家煤尘最高允许排放浓度（22 mg/cm3）的规定。
5 结语
超声雾化喷淋除尘系统在朝川焦化选煤厂运行以来，在原煤尘较为集中的工作现场对煤尘浓度进行了测，现场煤尘浓度一直保持在15mg/m3以内，达到了环保局的现场煤尘要求，因此无需缴纳环保不达标的罚款，也就是无需缴纳排污费。在运行一年多以来系统运行稳定，大大降低了职工的维修量。超声雾化喷淋的投入使用，较好的改善了选煤厂的空气质量和劳动环境，有效的提高了工人的劳动生产率，保障了工人的身體健康，提高了设备运行质量，减少了电器事故，取得了很好的经济效益和社会效益。
该除尘系统在朝川焦化公司选煤厂的成功实践，为其他选煤厂推广应用先进的综合除尘技术提供了很好的借鉴作用。
参考文献
[1] 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].选煤技术，2007（4）：48-50.
[2] 李剑锋.选煤厂除尘工艺设备研究[J].煤矿机械，2010，31（7）：157.
[3] 柴进，石建光.水泉选煤厂除尘设备技术改造[J].煤炭加工与综合利用，2009 （3）：45-46.
[4] 刘雨忠.综放面煤机水力引射喷雾除尘装置的设计和试验[J].中国安全学报，2001（5）：39-42，84-85.
关键词：布袋除尘 雾化喷淋 除尘原理 除尘装置
中图分类号：T8467U3.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0093-02
朝川焦化扩建180万吨/年洗煤项目于2012年底完成施工建设，原环评中要求采用布袋除尘，经公司技术人员考察分析后认为，布袋除尘存在诸多缺点，除尘效果不理想，而雾化喷淋除尘效果明显好于环评要求的布袋除尘。在经得环保局的认可后，朝川焦化选煤厂摒弃了原有的布袋除尘，采用了新型超声雾化喷淋除尘系统，在试运行期间取得了不错的除尘效果。
1 除尘原理分析
超声雾化除尘是基于雾化效果来除尘，该技术是上世纪末发展起来的新型除尘技术。经过十几年的运用与发展，其技术的运用已越来越成熟。其原理是利用压缩空气冲击共振腔产生超声波，超声波把水雾化成浓密的、直径只有1～10μm的微细雾滴，雾滴捕获、凝聚微细粉尘，使粉尘迅速沉降下来实现就地除尘。这种除尘技术对去除微细的呼吸性粉尘效果非常好，原因就是其特殊的除尘原理。
（1）超声共振雾化原理。
特定压力的水与特定压力的气分别经由各自入口进入超声雾化共振头内部，当水汽混合射流本身的本征频率与共振腔的本征频率一致时，水在腔体内被气充分破碎后从腔体出口高速旋转喷出，进入共振杯，与共振杯内部中心的空心圆柱体发生撞击，再次被谐振冲击后充分细化，产生微米级水雾颗粒从超声雾化共振头前段扩散开来。
（2）空气动力学原理。
超声雾化能够有效除去粉尘很大程度上就是基于这一种原理，雾滴半径越大与粉尘结合的概率就越小，反之就越大。超声雾化除尘正是应用这一原理产生10μm以下，与微细的粉尘粒径相近的雾滴来捕获粉尘。见图1、图2。
（3）云雾学原理。
这一原理是模仿下雨的过程，由于雾滴微细，部分雾滴会在空气中迅速蒸发，使局部密闭空间中的相对湿度迅速饱和，过饱和后的水汽会以尘粒为核凝聚，使尘粒径不断增大，直至落下，形成从“云”变成“雨”的过程。
2 超声雾化除尘系统的优点
目前国内外选煤厂除尘方式主要有布袋除尘、冲击式除尘和超声雾化除尘三种，其中布袋除尘和冲击式除尘在使用过程中均存在一定的不足之处。布袋除尘极容易吸收空气中的水分造成粘袋，使通风阻力增大，抽风量减小，不能控制住含尘空气外溢。并且，由于风速的下降，通风管道内粉尘会沉降下来阻塞管道，使除尘系统失效，其如需正常除尘，就得经常清理布袋从而造成劳动强度大、运行成本高。而冲击式除尘需要连续的排放污水系统和随后的污水处理系统，多数工厂缺乏布置这些系统，且会产生污水，使其应用受到限制。而超声雾化除尘是国际新型除尘技术，完全没有上述缺点，其不需要将含尘气流抽出后再加以处理，而是直接将煤尘抑制在产尘点，同时，由于雾滴微细，耗水量很少，除尘后原煤的增湿仅在0.1%～0.2%，不会给后续工艺带来影响。显著优点主要有以下几个方面。
（1）简化了除尘操作管理，超声雾化除尘通过控制系统可以和皮带联锁，实现自动化操作，可实现就地和集中控制，简化操作流程。
（2）超声雾化除尘技术是密闭除尘，无需清灰，避免了因清灰而带来的污染，从而改善了工人的工作条件，并且有效的减少了工人的劳动强度。
（3）超声雾化除尘系统不需要风机、除尘器和通风管道，比一般除尘系统节省30%～50%的投资，安装时间可减少60%。与其它除尘系统相比，能耗低，有效地降低了运行成本。并且该系统结构简单，可靠性好，维修量少，维修费用低，使用寿命较长。
3 超声雾化除尘装置
朝川焦化选煤厂除尘系统主要安装在原煤车间，从原煤受煤坑到万吨仓上24个产尘点处。其中原煤储煤场2处，筛分破碎车间9个，原煤仓13个，安装地点主要在原煤储煤场给煤机处、原煤分级筛处、破碎机处各物料转运点和原煤仓给煤机处、皮带机尾处等。朝川焦化除尘系统采用全自动控制，变频恒压设计技术。主要由除尘器主机、抑尘罩和控制系统三大部分构成。见图3。
3.1 除尘器主机
除尘器主机主要将是将气、水过滤后、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，经管道输送到雾化器中去，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1个，出水管接口1个，面板上设有电控系统按钮。
3.2 控制系统
控制系统是超声雾化喷淋除尘系统的控制中心，集合了保护电路、继电器以及与它们相关的元器件，含有减压阀、压力表、接触器、空气开关等，使用防爆电源，动力电源为380v，50Hz。低压控制电源为24V，配有绝缘护套。该控制系统可以实现集中和就地启车，既采用自动和手动两种操作模式，在自动模式时，可自动接收皮带机、振动给料机等启动或停止信号，通过控制继电器，启动或停止喷雾器喷雾。在手动模式时，操作人员可以按压操作按钮启动或停止喷雾器喷雾。
3.3 雾化器
雾化器是雾化喷嘴，直接安装在24个产尘点出，接收由干雾抑尘机输送来的水和气，并将其转化为颗粒直径为1～10微米的干雾喷射出去。当微米级雾滴与粉尘颗粒相互接触、碰撞时，使粉尘颗粒相互粘结、凝聚变大，并在自身的重力下沉降，从而达到抑尘的作用。
3.4 抑尘罩
抑尘罩安装在24个产尘点处，其作用就是很好的实现除尘效果，防止粉尘在被雾滴捕捉之前逃逸，实现一定的密闭除尘效果，还可缓解落料激起的反冲气流，使粉尘能在较低的气流速度下沉降。
4 应用后现场效果
取代布袋除尘后现场除尘效果明显，表1是超声雾化除尘装置启动前后在原煤仓给煤机处产尘点粉尘浓度的测定结果。
由表1可知除尘装置开起后原煤仓给煤机处的粉尘浓度平均降低了95%。降尘效果明显，且达到了国家煤尘最高允许排放浓度（22 mg/cm3）的规定。
5 结语
超声雾化喷淋除尘系统在朝川焦化选煤厂运行以来，在原煤尘较为集中的工作现场对煤尘浓度进行了测，现场煤尘浓度一直保持在15mg/m3以内，达到了环保局的现场煤尘要求，因此无需缴纳环保不达标的罚款，也就是无需缴纳排污费。在运行一年多以来系统运行稳定，大大降低了职工的维修量。超声雾化喷淋的投入使用，较好的改善了选煤厂的空气质量和劳动环境，有效的提高了工人的劳动生产率，保障了工人的身體健康，提高了设备运行质量，减少了电器事故，取得了很好的经济效益和社会效益。
该除尘系统在朝川焦化公司选煤厂的成功实践，为其他选煤厂推广应用先进的综合除尘技术提供了很好的借鉴作用。
参考文献
[1] 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].选煤技术，2007（4）：48-50.
[2] 李剑锋.选煤厂除尘工艺设备研究[J].煤矿机械，2010，31（7）：157.
[3] 柴进，石建光.水泉选煤厂除尘设备技术改造[J].煤炭加工与综合利用，2009 （3）：45-46.
[4] 刘雨忠.综放面煤机水力引射喷雾除尘装置的设计和试验[J].中国安全学报，2001（5）：39-42，84-85.