韓桂波

（鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 120000）

干霧抑塵作為一種粉塵控制方式，其技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在集塵效果好，節(jié)約水資源，整體控制比較簡單，并且與其他抑塵方式相比有著顯著效益與穩(wěn)定性，尤其在含塵氣體收集輸送中，省去風(fēng)機(jī)、收塵罩、風(fēng)管等設(shè)備，避免發(fā)生二次污染。此技術(shù)的關(guān)鍵在于霧化效果明顯提升，產(chǎn)生越多的水滴結(jié)合粉塵概率也就越高，自然也就會形成越好的降塵效果，但要注意避免過大的水流量，通常要控制燃料含水量在6%以內(nèi)，對于煤炭物料，含水量較高不僅會影響燃燒熱值效果，還極易導(dǎo)致皮帶上物料打滑或落煤管堵塞情況出現(xiàn)，這就要求應(yīng)具備良好霧化效果，并掌握霧化時(shí)機(jī)，從而有效抑塵的同時(shí)還可以很好地控制水量。

1 傳統(tǒng)抑塵技術(shù)

一般在翻車機(jī)房所用的傳統(tǒng)除塵技術(shù)，包括機(jī)械式除塵、電除塵、濕式除塵等技術(shù)，其中機(jī)械除塵技術(shù)作為基于重力、離心力、慣性力等作用下，分離氣體沉降的一種裝置，此類除塵技術(shù)的明顯技術(shù)優(yōu)勢就是結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行費(fèi)及設(shè)備費(fèi)較低，雖然成本投入較少可是抑塵效率較低，所以只會在較高含塵濃度與較大顆粒力度的氣流中適用，例如，抑塵技術(shù)要求不高的場所，或是高效抑塵裝置的前置抑塵設(shè)備中。濕式除塵技術(shù)通?？梢苑Q作水除塵，在水和粉塵的接觸中，運(yùn)用水利與粉塵顆粒之間形成慣性碰撞，從而增大粉塵顆粒沉降達(dá)到抑塵效果。濕式抑塵的主要技術(shù)特點(diǎn)可以減小占地面積，降低造假成本，可是會產(chǎn)生較大耗水量，且經(jīng)營成本較高極易導(dǎo)致二次污染。對于有機(jī)異味、酸堿類粉塵及除塵技術(shù)要求不高的場所比較適用。電除塵作為靜電抑塵，需要依靠正負(fù)電離子用于對塵埃離子的中和作用，這樣能夠在庫侖力的作用下，讓氣流、粉塵二者之間分離沉降，此技術(shù)的主要優(yōu)勢就是延長使用壽命，降低能耗，但是造價(jià)成本偏高，需要較高的維護(hù)費(fèi)用。諸如上述這類傳統(tǒng)抑塵技術(shù)，隨著社會發(fā)展能源匱乏及環(huán)保需要，呈現(xiàn)不同程度的不足，需要通過新型抑塵技術(shù)用于對傳統(tǒng)抑塵技術(shù)缺點(diǎn)的彌補(bǔ)。

2 干霧化抑塵技術(shù)原理

干霧化抑塵技術(shù)作為利用空氣、水之間形成相流，也就是設(shè)計(jì)特定噴嘴腔體內(nèi)部，可以利用高壓空氣將水打成10μm直徑以下的水顆粒，在這樣直徑下的水顆粒和粉塵顆粒會產(chǎn)生彼此碰撞，吸附凝結(jié)最終所受重力作用發(fā)生沉降。

2.1 空氣動(dòng)力學(xué)原理

含塵氣流繞過霧滴情況下，所受慣性因素影響塵粒會與繞流氣流所偏離，碰撞霧滴后捕捉。具體而言，粉塵粒子會碰撞霧滴的情況下，達(dá)到預(yù)期的捕捉目標(biāo)?？墒遣蹲匠晒β拭芮邢嚓P(guān)粉塵受力和霧滴直徑，也就是說，假若水霧顆粒有越小粒徑，那么就會隨之增加粒子間的黏力。并且在水霧粒徑達(dá)到干霧級別前提下，粒子結(jié)合更容易，如此一來，就會擴(kuò)大粒子出現(xiàn)沉降，達(dá)到預(yù)期的粉塵粒子去除目標(biāo)。

2.2 云物理學(xué)原理

由于霧滴存在明顯微細(xì)性，因此部分霧滴極易蒸發(fā)于空氣中，所致局部處于密閉捕塵空間，短時(shí)間內(nèi)內(nèi)部空氣相對濕度會進(jìn)入飽和狀態(tài)，并通過塵粒產(chǎn)生“云”并以“雨”的下降形式。在粉塵抑制方面，通過合理運(yùn)用“云”物理學(xué)原理，還能增加微米級、亞米級粉塵的抑制效果，這樣的干霧抑塵裝置可以在工作狀態(tài)下，并且在密閉區(qū)域空間產(chǎn)生微細(xì)干霧，保證短時(shí)間內(nèi)空氣的濕度飽和。之后，處于飽和狀態(tài)下的水蒸氣會接觸粉塵，在凝結(jié)基礎(chǔ)上沉降最終達(dá)到抑塵效果。

2.3 斯蒂芬流輸送

在干霧抑塵技術(shù)中，噴霧區(qū)域內(nèi)可以盡快蒸發(fā)液滴，那么在液滴周邊區(qū)域，就會出現(xiàn)蒸汽構(gòu)成的濃度梯度，進(jìn)而擴(kuò)散至外部流動(dòng)形成斯蒂芬流。除此之外，某核還會集中蒸汽凝結(jié)基礎(chǔ)上，降低核周邊蒸汽濃度并凝結(jié)核運(yùn)動(dòng)形態(tài)斯蒂芬流。這種情況下，對于噴霧區(qū)域內(nèi)部懸浮粉塵顆粒，會所受斯蒂芬流輸送影響運(yùn)動(dòng)，接觸并黏附凝結(jié)滴液，最終濕潤補(bǔ)集。這樣能夠看到在區(qū)域內(nèi)干霧捕集干霧粉塵且沉降后，在剩余高濃度粉塵區(qū)域，會所受斯蒂芬流輸送而形成運(yùn)動(dòng)，碰撞接觸干霧最終達(dá)到系統(tǒng)化捕集目標(biāo)。

3 翻車機(jī)房的干霧抑塵技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

3.1 技術(shù)可行性分析

對于卸載物料此環(huán)節(jié)，如今多數(shù)港口干散貨鐵路裝卸企業(yè)都由貨車運(yùn)輸大宗物料，在向企業(yè)物料場利用火車運(yùn)輸物料時(shí)，通常需要利用翻車機(jī)卸車，所以翻車機(jī)系統(tǒng)也作為排放粉塵的重要場所之一。圖1 為干霧抑塵技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程，根據(jù)實(shí)測相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，粉塵濃度甚至可以達(dá)到800 ～3000mg/m3。干霧化抑塵技術(shù)可以在瞬間對形成灰塵這一問題妥善解決，從而大規(guī)模聚集粉塵在更大集群內(nèi)，增加類似尺寸個(gè)體間結(jié)合的可能性，無須任何化學(xué)劑與化學(xué)用品，都能夠起到顯著的粉塵沉降效果，對污染源進(jìn)行粉塵治理，在無組織排放中比較適用，可以達(dá)到較高的抑塵效率，干霧顆?？梢苑€(wěn)定在10mμ 以內(nèi)，并形成較濃且密的抑塵點(diǎn)，對于10mμ以下可吸入性粉塵，幾乎可以達(dá)到超過96%的治理效果，前期投入成本不高，且運(yùn)行成本較低，幾乎無須過多維護(hù)，達(dá)到較小的耗水量，物料濕度增加占比基本在0.02%～0.05%，對于水壓及氣壓要求不高，占地面積較小方便全自動(dòng)控制。

圖1 干霧抑塵技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程

3.2 控制氣水壓力

水與空氣之間形成兩相流，存在摩擦壓力梯變問題，假如雙方壓力相近，那么噴射過程就比較不穩(wěn)定，假如空氣壓力要明顯更大，就極易造成水相變，導(dǎo)致最終全部噴射水蒸氣。如果保持適中的水氣、壓力，那么這時(shí)水氣就會被高壓空氣打散，形成細(xì)微的霧達(dá)到良好噴射狀態(tài)，保持霧粒粒徑低于10μm。干霧抑塵作為濕式除塵的典型方法之一，利用此技術(shù)能夠增加粉塵周圍環(huán)境水分含量，降低粉塵爆炸性，由于水具備較大的吸熱能力，可以促使細(xì)微塵粒聚集形成大顆粒的情況，減少塵粒表面積，降低落塵飛揚(yáng)能力。不僅提高空氣濕度，與此同時(shí)，還可以降低環(huán)境溫度，例如，人體所處環(huán)境的最佳空氣濕度范圍基本在40%～50%，在30℃環(huán)境溫度時(shí)，使用干霧抑塵技術(shù)對所在環(huán)境噴霧處理，能夠提升空氣濕度在90%以上，降低環(huán)境溫度10 ～15℃，很大程度降低粉塵爆炸率。

3.3 控制水氣流量

假如水流量較大，所控制霧粒的粒徑在10μm以內(nèi)，就會對抑塵效果產(chǎn)生直接影響，這樣就會無法保證物料0.02%～0.05%為水量，很大程度造成煤熱值損失。假如氣流量較大，那么噴嘴就會噴出空氣，并且無法形成穩(wěn)定的霧索方向性，對抑塵效果造成影響。因此需要保證水量、氣量適宜，這樣可以確保霧粒粒徑適中，達(dá)到較強(qiáng)的干霧噴射方向性，較快的霧索速度對擴(kuò)散粉塵可以迅速捕捉并成功屏蔽。所用水噴淋除塵器能夠讓含塵氣體密切接觸水，利用水滴及顆粒慣性碰撞作用，捕捉顆粒及粒徑增大裝置。但是，實(shí)際工作中通常由于所噴出水滴粒徑較大，所致粉塵繞出霧滴繼續(xù)飄散未能及時(shí)捕集。所致長期噴灑造成嚴(yán)重的設(shè)備及管道腐蝕現(xiàn)象，對坑道造成二次污染，另外，如果室外安裝設(shè)備還要對冬季設(shè)備結(jié)冰問題充分考慮。所以選擇除塵設(shè)備時(shí)，需要充分考慮實(shí)用、經(jīng)濟(jì)及可靠性，還有對治理粉塵的效益。

3.4 保證布局合理性

以翻車機(jī)翻轉(zhuǎn)卸料為例，翻車機(jī)在卸料翻轉(zhuǎn)過程中，物料一旦脫離車廂就會按照一定初始速度向下運(yùn)動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)中形成氣流負(fù)壓區(qū)域，小顆粒物料會受氣流影響產(chǎn)生粉塵。物料在與基坑壁相接觸時(shí)，一旦發(fā)生碰撞，就會導(dǎo)致溢出粉塵，空氣內(nèi)不同粒徑粉塵因子，也會跟隨氣流慣性作用，呈現(xiàn)無規(guī)則運(yùn)動(dòng)及所受某種場力影響所移動(dòng)。對于這一產(chǎn)塵機(jī)理及現(xiàn)場差異化分布情況而言，確保噴霧點(diǎn)的合理設(shè)計(jì)與科學(xué)的噴射角度及距離，綜合掌控整個(gè)噴霧區(qū)域，形成密封區(qū)域霧振，從而成功壓制粉塵。

3.5 正確計(jì)算參數(shù)

對于不同物料而言，所在不同的工況條件下與布設(shè)的噴嘴形式，計(jì)算水量、壓力、氣量等指標(biāo)，還需要考核設(shè)備是否與工作環(huán)境相適應(yīng)，合理篩選設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)水分流量，確保達(dá)到抑塵效果最佳化的同時(shí)，最大化降低成本。并且干霧抑塵裝置無須外運(yùn)，不會造成二次污水污染的情況，降低二次清理成本投入。所以有著初始費(fèi)用成本較低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較小等優(yōu)勢，關(guān)鍵在于干霧抑塵技術(shù)的原本初始用水量較小，僅僅達(dá)到傳統(tǒng)水霧噴淋1/20 ～1/30，所以能源節(jié)約效果顯著。

3.6 壓縮空氣驅(qū)動(dòng)聲波振蕩器

所用干霧抑塵技術(shù)能夠利用壓縮空氣作為聲波振蕩器的驅(qū)動(dòng)載體，通過高頻聲波達(dá)到的音爆作用，高度霧化水分，形成低于10mμ 的細(xì)微水霧顆粒噴向起塵點(diǎn)，這樣粉塵顆粒會和水霧顆粒之間形成更充分的碰撞、聚集、黏結(jié)，并受自身重力作用影響發(fā)生沉降。在較大霧量情況下，會使得空氣內(nèi)部水蒸氣在短時(shí)間內(nèi)迅速飽和，并碰撞粉塵接觸凝聚在一起，達(dá)到一定重量后沉降實(shí)現(xiàn)更優(yōu)秀的抑塵效果，減少粉塵擴(kuò)散區(qū)域，也不會對區(qū)域設(shè)備正常運(yùn)作產(chǎn)生影響，再加上所用干霧級別的霧不會對干散貨增加水分減少皮帶堵塞等情況發(fā)生，提高了安全環(huán)保性。

4 結(jié)語

總之，在如今我國干散貨港口鐵路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，現(xiàn)已進(jìn)入結(jié)構(gòu)化調(diào)整階段，應(yīng)當(dāng)遵循環(huán)境保護(hù)重視防治污染的同時(shí)重視生態(tài)保護(hù)，利用清潔生產(chǎn)相符的新技術(shù)、新工藝與高效、連續(xù)大型設(shè)備，做到從根源降低資源消耗，在各工序配備完善環(huán)保設(shè)施，從而有效收集污染物，最大化控制污染物排放，創(chuàng)造良好的企業(yè)環(huán)境。