工業(yè)粉塵的在線檢測與可控氣液噴射除塵技術(shù)

閆麗華

（蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子系，江蘇 蘇州 215104）

水泥廠、石英廠和一些電子企業(yè)的生產(chǎn)過程中，原料受到機(jī)械力、重力和風(fēng)力的作用，會產(chǎn)生各種類型的粉塵污染。燃煤火力發(fā)電廠在燃煤的輸送、轉(zhuǎn)運(yùn)、破磨及篩分法生產(chǎn)工藝過程中，不可避免地也要產(chǎn)生飛揚(yáng)的粉塵。由于此類粉塵可以附著有毒物質(zhì)、致癌物質(zhì)及致病菌等，會嚴(yán)重威脅到作業(yè)人員的身體健康。

目前國內(nèi)外普遍采用可控氣液噴射除塵技術(shù)，利用光學(xué)法在線檢測煤塵的濃度，依據(jù)檢測到的濃度值，實(shí)現(xiàn)自動控制氣液的噴射過程。本文以探討氣液除塵的作業(yè)過程，以及工業(yè)粉塵的測量方式，來介紹光學(xué)法粉塵檢測儀器的工作原理及其在可控氣液噴射除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 可控氣液噴射除塵

水噴淋除塵技術(shù)在作業(yè)過程中，一方面盡可能使易產(chǎn)生粉塵原料得到充分合理的濕化，減少粉塵的產(chǎn)生，另一方面對含塵空氣進(jìn)行洗滌瀝濾，以達(dá)到消除粉塵的目的。

應(yīng)用水噴淋除塵技術(shù)時(shí)，主要有手動控制和自動控制兩種方法。手動控制方法，是根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場需要采用手工操控閥門來控制噴淋的方法，其勞動強(qiáng)度大，管理困難，人為因素常常會導(dǎo)致投運(yùn)不正常。自動控制方法，常用的有皮帶走動控制，皮帶走料控制，集控室控制。這幾種控制方法共同的弊端，在于無法根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的需要來控制水噴淋，只要皮帶走動或者皮帶上有料，系統(tǒng)就不停地噴水，常常會造成噴水過量，輸料打滑，破壞作業(yè)環(huán)境，縮短設(shè)備的使用壽命。過濕的料粉會增大凈質(zhì)量，白白消耗了運(yùn)輸能量。因此，近年來不斷發(fā)展了一種將粉塵檢測和治理有機(jī)結(jié)合的新技術(shù)，對作業(yè)環(huán)境中的粉塵濃度進(jìn)行檢測，并依據(jù)檢測得到數(shù)據(jù)來控制噴射氣液除塵的過程，實(shí)現(xiàn)最直接和合乎邏輯的運(yùn)作。

另外，可控氣液噴射除塵方法，根據(jù)粉塵的濕潤性采用了表面張力小的氣液混合體，作為噴射介質(zhì)；噴射出的高速氣液混合介質(zhì)，水滴極微小，水霧密集，在揚(yáng)塵點(diǎn)處與粉塵以高速運(yùn)動接觸，同時(shí)噴射流的后部負(fù)壓會吸入周圍的含塵空氣。由此，粉塵被充分濕潤凝集成團(tuán)塊而沉降，避免了二次粉塵的產(chǎn)生?？煽貧庖簢娚涑龎m系統(tǒng)，由粉塵濃度檢測儀、集中控制裝置、供電、水、氣管道和噴射除塵噴頭、防塵罩等構(gòu)成。

2 粉塵的在線檢測與氣液噴射控制

采用光學(xué)透射法和散射法測量原理，是目前使用較多的工業(yè)粉塵測量方法，相對于其初始校正，都是采用稱重法。散射法測量的靈敏度較高，但是從原理上不適合測量較高濃度的工業(yè)粉塵，因?yàn)樵谳^高濃度情況下，光在通過含塵空氣時(shí)，光強(qiáng)的衰減很大，使測量非線性增大，很難保證測量的精度。測量較高濃度的煤塵等工業(yè)粉塵時(shí)，可以采用光學(xué)透射測量方法，如圖1所示，德國施克（SICK）公司的FW 300透射型粉塵儀可以使檢測范圍達(dá)到0～10g／m3。表1為FW 300透射型粉塵儀的技術(shù)參數(shù)。

圖1 德國施克（SICK）FW 300透射型粉塵儀

為了保證環(huán)境中的含塵濃度符合國家“工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”以及三廢排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)根據(jù)具體情況采用不同數(shù)量的多點(diǎn)分布式在線檢測方法，各處布點(diǎn)的粉塵儀，通過信號控制總線聯(lián)接并且由集中控制裝置在粉塵濃度超出設(shè)定閾值范圍時(shí)（例如3～6mg/m3）自動開啟相應(yīng)的除塵噴頭電磁閥噴霧，設(shè)定在一定時(shí)間后停止，電磁閥復(fù)位。工作人員將通過計(jì)算機(jī)查詢和追溯分析不同時(shí)間內(nèi)輸煤系統(tǒng)各個檢測點(diǎn)的粉塵濃度，以及電磁閥門的工作狀態(tài)，各噴頭每天的噴水量等。為了使除塵系統(tǒng)能夠適應(yīng)現(xiàn)場各種復(fù)雜情況，還可以增設(shè)集控室強(qiáng)制方式和皮帶聯(lián)動方式來控制電磁閥開關(guān)。

表1 FW 300透射型粉塵儀技術(shù)參數(shù)

3 透射型粉塵儀的工作原理

光學(xué)透射法的工作原理，是以透光度測量為基礎(chǔ)。一個脈沖發(fā)光二極管的光線通過測量路徑上的含塵氣體，到達(dá)反射鏡上將光線反射回來，再次經(jīng)過測量路徑返回到與光源在同一側(cè)的接收器。光線兩次經(jīng)過測量路徑后的衰減，使測量靈敏度相應(yīng)得到提高，衰減后的光線強(qiáng)度與初始的光線強(qiáng)度的比值，即為透光度。透光度（T）就是對光線強(qiáng)度衰減的測定，是衰減后的光線強(qiáng)度I1和初始光線強(qiáng)度I0的比值。

透光度的計(jì)算公式為

由此，可以得出不透光度（濁度）（O）為

不透光度（濁度）不僅反映了測量點(diǎn)的測量值，而且可按照測定標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為煤塵測定點(diǎn)處的不透光度（濁度）ON。

為了繪制出不透光度（濁度）與含塵量之間的線性關(guān)系，需要物理量消光度E的介入

因此，可以通過稱重比對的方法來確定含塵量

其中，K為消光系數(shù)；X為測量路徑（2倍d1）。

消光系數(shù)K取決于粉塵顆粒物的大小、形狀和測量光線的波長。校準(zhǔn)曲線，是消光度在不同濃度下的對應(yīng)變化關(guān)系，通過校準(zhǔn)曲線得出多項(xiàng)式的系數(shù)輸入粉塵儀中，進(jìn)行輸出校準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

可控氣液噴射除塵技術(shù)，是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛、發(fā)展前景良好的高新環(huán)保技術(shù)。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對輸料過程及其他工業(yè)粉塵污染場合的環(huán)境自動檢測和高效治理。為全面、及時(shí)地掌握工業(yè)粉塵的污染程度提供了直觀數(shù)據(jù)。由計(jì)算機(jī)和智能型的粉塵測定儀組成的多點(diǎn)測控系統(tǒng)，使得氣液噴淋裝置最經(jīng)濟(jì)有效地運(yùn)行，避免了手工操作和以往常用的自控方法存在的弊端，節(jié)水、節(jié)電并且在一定程度上提高了作業(yè)效率。同時(shí)，又大大改善了作業(yè)現(xiàn)場的空氣品質(zhì)，延長設(shè)備的使用壽命，提高了員工的勞動保護(hù)品質(zhì)，減輕員工的勞動強(qiáng)度。

[1]GB3095-1996，環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]GB16297-1996，大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].