沉积粉尘粒径范围13质量分数/%333149640.3623811355399第作者：李小川，男，1984年生，博士研究生，研究方向为矿物开采、加工过程粉尘防治、洁净利用及过程节能技术。
江苏省研究生培养创新工程项目（No.CXZZ11-0313）。
烧结厂是钢铁厂粉尘产生较多的环节，粉尘产量约占钢铁生产过程废弃物排放量的22.7%.烧结过程的配料、混合、破碎、筛分等多个复杂工序都采用皮带输送方式完成原料或产品的运输与传递，皮带转载点则是粉尘产生的重要场所。转载点在烧结厂数量多、分布广，做好转载点粉尘的抑制是解决烧结厂粉尘问题的重要环节之。
我国很多研究机构对转载点粉尘进行了研究。
贾惠艳等4通过对选煤厂转载点粉尘产生和运动规律的研究，设计了吸尘罩并配以袋式除尘器来解决选煤厂转载点粉尘污染问题。赵红光等5应用浸入湿式除尘技术对烧结厂生石灰扬尘进行了治理。刘江等6对玉石加工过程中粉尘颗粒弥散和吸尘罩空气动力学特性进行了研究。笔者前期对炭制品加工过程粉尘产生和弥散规律等进行了研究。调研显示，目前很多输送系统转载点采用集中式大型除尘设备配以吸尘罩和粉尘输送管路来完成粉尘治理，这种方式管路复杂、能耗大，单个除尘点出现问题对整个系统都有较大影响。
徐州某炼钢企业烧结厂原使用2套综合除尘系统负责2条生产线的皮带输送转载点粉尘治理，所选用旋风除尘器功率分别为630、560kW，分别负责16、13个转载点的粉尘处理，每点平均功耗约为41kW.由于除尘系统管路复杂，经常发生漏气、管路堵塞等问题，造成大量粉尘弥散，厂区粉尘污染严重。由于节能降耗任务的需要，该厂急需对除尘系统进行高效节能改造。
1弥散粉尘特点及除尘方案原系统由于管路漏气、堵塞等原因，多数转载点发生粉尘外溢现象，转载点附近地面及设备上沉积大量粉尘颗粒，采用BT-9300HT型激光粒度分布仪对转载点附近地面沉积粉尘进行粒度分析，结果如表1所示。
13pm的粉尘占沉积粉尘的96%左右，而粒径在09.98m的呼吸性粉尘极易漂浮在空气中，对作业人员的身体健康危害最大，其排放量需要严格控制；粒径在9.98117. 13pm的粉尘颗粒对人体危害作用有所减弱，但其产量大，且所含的全铁质量分数一般超过40%7，是非常珍贵的铁矿资源，需要进行高效率的回收利用。此外，粉尘随气流漂流过程中容易沉积在机械、电器设备表面，使设备发热、加快老化，容易引起火灾等安全事故。因此，需要对粒径<117.13卩m的粉尘进行严格控制与回收利用。
综合该厂目前粉尘治理状况的不足和节能降耗的现实要求，提出了以单个转载点为处理单元，新型湿式除尘器为除尘载体的除尘方案，通过吸尘罩捕捉转载点粉尘，除尘器就近处理，分类排放，减少管路输运，系统结构如所示。其中，除尘系统可分为3个处理单元：（1）粉尘捕捉单元，主要由吸尘罩和重力沉降机构组成，主要负责转载点粉尘的捕捉和大颗粒粉尘的初步沉降；（2）除尘单元，主要负责对含尘气体的气-固分离，采用自制的新型湿式除尘器；（3）尘淤沉淀及回用单元，主要负责除尘水的沉淀与循环回用，沉淀池中下层高浓度含尘水泵入搅浑罐，作为搅浑原料之，低浓度含尘水泵入除尘器继续使用。除尘风机设计功率为3kW，全压值1. 000m3/h.2除尘器原理与除尘水温降现象除尘器选用自制的新型湿式除尘器，结构如所示。该除尘器由节流引导装置、蓄水箱、接触腔、脱水器和除尘风机构成，采用负压除尘方式，含尘气流由进气口进入，经节流引导装置加速后获得较高速度，并对蓄水箱中的除尘水产生冲击，气-水两相充分混合接触，粉尘被除尘水捕获，清洁空气经排气口排出，脱水器通过2次改变气流方向将空气中夹杂的水分脱除，降低排气口空气的含湿量。
气口节流引导装置溢流口除尘系统结构原理图除尘器运行过程中除发生质量交换（包括固体颗粒进入除尘水和少量液滴被气流夹带进入空气）外，也伴随有重要的能量交换（如除尘水的蒸发）。
当含尘空气流经除尘器时，空气与除尘水充分搅浑混合，此时除尘水中平均动能较大的水分子极易克服液体表层分子的引力而溢出水面，随空气流流走，而平均动能较小的水分子留了下来，因此随着除尘器的运行，除尘器蓄水箱中水分子平均动能不断减小，水温下降，这就是除尘水的温降现象。在北方温度较低情况下，除尘水结冰现象很容易发生，降低了除尘器运行效率，甚至影响除尘器的正常运行。
气体流速越快，气液混合越充分，气液接触面积就越大，高能量水分子就越容易溢出，液体温度就降低越快，而气液充分混合也是提高除尘效率的个方法，因此提高除尘效率和减少温降成了对矛盾体。通过分析，可以通过加快除尘水循环量和提高进水口水温来消除这对矛盾。考察可知，前一种方案耗水量大；后种方案可以将烧结厂冷却水引入除尘器来增加除尘水温度而实现，冷却水出口温度高达60C，能够完全满足除尘器的运行需要。
3系统应用中的问题探索烧结过程粉尘产量大，粉尘湿度大、粘性强、易结块，要保证除尘器运行稳定可靠，有很多实际问题需要解决。
3.1除尘腔防堵与尘淤回用烧结矿粉尘产量大且含有大量有用矿物，由于粉尘在除尘水中易于沉降，如果长时间不进行清污作业，极易使除尘器底部积聚尘污，影响除尘器正常运行。很多除尘器专门设计清污机构，对粉尘进行压滤呈块等处理，使除尘过程复杂度提高。根据烧结搅混工艺需要加湿的特点，设计了除尘水直接进入搅混工艺，减少了尘污的后续处理，使除尘过程更简洁便利。为避免捕获的粉尘向下沉降堵塞进水口，并能够顺利地随溢流口排除，除尘器进口设计了底部射流补水装置，利用增压泵将除尘器进水流速提高，使除尘器内部水床紊流程度提高，避免了粉尘的自由沉降。而除尘水排出方式则选用自由溢流，设定适当的液位，当进水量增加时，溢流量自动增加，始终保持除尘水量在一适当值。
除尘水溢流进入个特殊设计的锥形沉淀池内，沉淀池上部设置“S型流道，下部连通，利于不同位置的粉尘都能通过自由沉降作用沉降到沉淀池底部，底部设置排淤泵，将含有较高浓度的污水直接排入搅混罐，完成排污过程和污泥回用。
沉淀池上部清水流入个蓄水池，泵入除尘器李小川等新型湿式除尘器在烧结厂粉尘抑制中的实践作为干净除尘水循环使用，外界补给水（60 C左右的烧结矿冷却水）也汇入该池，通过浮子液位计控制补给量。
3.2进气口粉尘结块与防范烧结矿粉尘含有较高湿度，同时除尘腔进气口内壁水分较多，初期设计的除尘器进气口采用直角过渡，出现粉尘大量结块现象，如所示。大块粉尘时常不规则掉落，影响除尘器稳定运行，结块也加速了接触腔器壁的腐蚀。
除尘器入风口粉尘结块现象相关分析可知，接触腔结构的不连续过渡和结构死区将产生漩涡，初期设计正是直角过渡，含尘气流在这个结构内产生自循环，部分粉尘撞击到含有大量水分的除尘腔壁后滞留下来，进气口经过长时间的积累就产生了随气流流线的平滑过渡的粉尘块，从而影响除尘器的运行效率，也加速除尘腔器壁的腐蚀速度。
根据，将进气口处的直角过渡设计为具有流线型的S型过渡，既可以减少粉尘撞击器壁的机率，而且气流的冲刷也降低了器壁水分和粉尘的滞留，有效降低了粉尘结块的机率，使除尘器运行更加可靠稳定。
4除尘效果分析与系统改造评价新型湿式除尘器以其结构简单、机动性能好、单位能耗低等特点在改造后3个月运行效果良好，09.98pm的呼吸性粉尘的除尘效率约为92.3%，而9. 36的较大粒径粉尘的除尘效率高达9%，而大于55.36pm的大粒径粉尘的除尘效率接近100%，极大地降低了皮带转载点粉尘弥散程度，改造后的除尘系统如所示。能耗方面，包括排淤泵在内的每个转载点除尘能耗约为3.5kW，能耗不足改造前的10%，极大支持了该厂节能降耗任务，除尘水和尘淤达到完全回用，进气口粉尘结块现象得到很好解决。
改造后的除尘系统结论应用新型湿式除尘器对粉尘进行处理，具有较高的除尘效率，对09.98pm的粉尘除尘效率约为92.3%，对9.9855. 36pm粉尘的除尘效率为96.8%98.9%，对粒径大于55. 36pm的粉尘除尘效率接近100%.改造后的粉尘抑制系统节能降耗效果明显，每个转载点除尘能耗不足改造前10%，除尘水和尘淤达到完全回用，进气口粉尘结块现象得到很好解决。
