灰库湿排系统扬尘原因分析及改造方案

李强争 李慧茹

摘要：由于粉煤灰需求问题，近年来受销售市场影响需大量对粉煤灰湿排贮存，粉煤灰的湿排扬尘对周边设备造成了严重的二次污染并极大地影响了环境。 同时， 扬尘问题的产生恶化了运行人员的操作环境， 增大了运行人员的保洁工作量及成本并严重危害到运行人员的身体健康，因此急需对传统湿排系统进行更新改造。

关键词：湿排系统;扬尘原因;改造方案

1、湿排系统现状

1.1我厂湿排灰双轴搅拌机型号为：SZJ-250;处理干灰量：250t/h。我们进行现场测试：车辆车厢尺寸为8.5*2.5*1.5米，有效容积为31.88m3，测试两辆车装车时间均为4分钟，按照此速率推算湿排灰流量为478m3/h。若按照0.8t/m³的堆积密度，设备超出力1.5倍以上，导致电机过载、烧损、搅拌机震动大、轴承频繁损坏的最直接原因。

1.2现有调湿水喷嘴出水为柱状，灰水接触面较小，灰水掺配不匀，基本上是灰包水形态，这是产生扬尘的最主要原因。

1.3锁气器下料处未布置喷嘴，导致首先进入搅拌机的干灰被叶片卷扬在箱内形成大量扬尘。

1.4目前调湿水使用复用水，含杂率极高，水质较差，导致喷嘴频繁堵塞、衬胶阀门使用寿命缩短。

1.5复用水压波动严重，低时不足0.2MPa，导致调湿水量不足，扬尘严重。

1.6现有调试喷嘴内置于箱内顶部，由于箱内潮湿环境，喷嘴被积灰包裹，喷嘴易堵。

1.7 目前湿排调湿水量完全人为控制，水量大、排灰呈泥浆状难以卸料，水量小则扬尘严重，为止必须按照合理的粉煤灰加湿配比。参照相关单位对粉煤灰洒水的混合实验得知，粉煤灰与水的质量比约为5：2时，获得的混合物为最佳输送状态，既不产生扬尘，也不因湿粘泥泞增加传送阻力。按照单台250t/h干灰处理量则调湿水流量需达到100t/h.

2、具体改造措施如下

2.1将原有锁气式给料机传动链轮由15齿增至23齿，使折算给料量降至250t/h左右。

2.2在给水母管处安装150t/h多袋不锈钢过滤器，用以过滤水中杂质，防止过滤器堵塞。过滤器配有排污阀和差压计便于定期排污和滤袋失效判断。

2.3在过滤器后安装增压管道泵，使调湿水压始终处于0.4MPa左右，以保证调试水量和喷嘴雾化效果。

2.4在原有手动门和气动蝶阀间安装涡街或转子流量计，经过摸索试验出调湿灰最佳形态的最大和最小水流量，便于运行人员根据调湿水需量对阀门开度进行标定。

拆除原有喷水管架，在箱体开25mm通孔，通孔处安装通孔密封圈，用以将喷嘴固定并密封，每个喷嘴安装压爪用以抵消喷嘴工作时产生的反推力。形式见下图：

搅拌器箱体喷嘴布置图

3、改造后调湿、降尘工艺流程

第一阶段，锁气器下落粉煤灰与水雾结合，由于水量较小，此区段处于粉煤灰基本处于灰包水形态。

第二阶段，粉煤灰在相对运动的搅拌叶片卷扬、揉搓，与顶喷雾化水结合，水雾均匀包裹灰团，此区域粉煤灰基本处于水包灰形态。

第三阶段，灰流在搅拌叶片驱动及重力作用下沿抛物线路径下落，碰撞相向落料口壁板后一部分灰团破碎，粉尘逃逸，加之部分未能充分湿化的干灰，在落料口空区形成粉尘聚集区。见下图

由于灰流连续性，灰流将搅拌器上部空区与大气隔绝，由于灰流持续下落搅拌器上部空区压力降低形成负压区，实测该区域压力-12kpa。使用连通管将负压区与落灰管空腔区域联通，在差压作用下落灰管空腔区粉尘从连通管上部出口喷出，管口处箱体安装射流喷嘴，由于喷嘴射水流速度较高，依据文丘里效应：流体在流过截面缩小的管道（射流喷嘴）时，依据伯努利定理，该截面位置流速会升高，并在高速流动的流体附近产生低压区，从而产生吸附作用。喷涌的含尘气流被射流喷嘴周边产生的负压捕获，尘水混合后被抛向搅拌区再次加湿。

第四阶段，灰流在重力作用下高速下落，依据伯努利效应：流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减小，反之压力会增加。灰流周边形成低压区，落料口处的干雾喷嘴向下喷射浓密水雾，水雾在差压作用下与灰流混合，对灰流再次加湿，减少扬尘。

第五阶段，干雾抑尘。灰流在下落过程中由于落差太大，速度快，灰塊相互碰撞，以及物料与其他物件的剧烈碰撞而形成的爆破式扬尘，大量未被加湿的粉尘被抛出车厢形成扬尘。位于车辆上部的干雾喷嘴喷出浓密水雾阵，对逃逸粉尘进行压制。

常规喷淋除尘 因水滴分子较大，能够捕获大颗粒粉尘，但对于细小微尘（小于20 μm），因水雾颗粒直径大于粉尘颗粒，粉尘仅随水雾颗粒周围气流而运动，水雾颗粒和粉尘颗粒接触很少或者根本没有机会接触，因空气流动，难以达到较好的抑尘效果。干雾抑尘是利用双流体干雾喷嘴产生的10 μm以下的微细水雾颗粒，在抑尘点形成浓而密的雾阵，使粉尘颗粒相互粘结、聚结增大，并在自身重力作用下沉降。因水雾颗粒与粉尘颗粒大小接近，粉尘颗粒随气流运动与水雾颗粒相互碰撞、接触而粘结一起。随着聚结的粉尘团变大加重自然沉降，从而起到抑尘效果。干雾针对10μm以下可吸入性粉尘治理效果可高达96%以上。

第六阶段，系统吹扫。当车辆满装后，双轴搅拌机停转，调湿水气动阀QF1关闭，干雾抑尘系统电磁阀DF1及雾化气源阀DF2延时5秒后关闭，随后吹扫电磁阀DF3工作3秒后关闭，用以排除管道积水，防堵防冻。至此整个湿排散装流程结束。

4、应用效果及经济效益

应用基于无动力返尘及微米级干雾抑尘装置可以减少直接水喷淋对运输车辆、设备的锈蚀影响，降低电气设备的故障率。减少粉尘排放对环境的污染。减少维护、保洁人员工作量，最大程度的改善了周围环境和现场作业人员的劳动环境。