工業粉塵的在線檢測與可控氣液噴射除塵技術

閆麗華

（蘇州工業職業技術學院電子系，江蘇 蘇州 215104）

水泥廠、石英廠和一些電子企業的生產過程中，原料受到機械力、重力和風力的作用，會產生各種類型的粉塵污染。燃煤火力發電廠在燃煤的輸送、轉運、破磨及篩分法生產工藝過程中，不可避免地也要產生飛揚的粉塵。由于此類粉塵可以附著有毒物質、致癌物質及致病菌等，會嚴重威脅到作業人員的身體健康。

目前國內外普遍采用可控氣液噴射除塵技術，利用光學法在線檢測煤塵的濃度，依據檢測到的濃度值，實現自動控制氣液的噴射過程。本文以探討氣液除塵的作業過程，以及工業粉塵的測量方式，來介紹光學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中的應用。

1 可控氣液噴射除塵

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

應用水噴淋除塵技術時，主要有手動控制和自動控制兩種方法。手動控制方法，是根據作業現場需要采用手工操控閥門來控制噴淋的方法，其勞動強度大，管理困難，人為因素常常會導致投運不正常。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，在于無法根據作業現場的需要來控制水噴淋，只要皮帶走動或者皮帶上有料，系統就不停地噴水，常常會造成噴水過量，輸料打滑，破壞作業環境，縮短設備的使用壽命。過濕的料粉會增大凈質量，白白消耗了運輸能量。因此，近年來不斷發展了一種將粉塵檢測和治理有機結合的新技術，對作業環境中的粉塵濃度進行檢測，并依據檢測得到數據來控制噴射氣液除塵的過程，實現最直接和合乎邏輯的運作。

另外，可控氣液噴射除塵方法，根據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；噴射出的高速氣液混合介質，水滴極微小，水霧密集，在揚塵點處與粉塵以高速運動接觸，同時噴射流的后部負壓會吸入周圍的含塵空氣。由此，粉塵被充分濕潤凝集成團塊而沉降，避免了二次粉塵的產生。可控氣液噴射除塵系統，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、防塵罩等構成。

2 粉塵的在線檢測與氣液噴射控制

采用光學透射法和散射法測量原理，是目前使用較多的工業粉塵測量方法，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粉塵，因為在較高濃度情況下，光在通過含塵空氣時，光強的衰減很大，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粉塵時，可以采用光學透射測量方法，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到0～10g／m3。表1為FW 300透射型粉塵儀的技術參數。

圖1 德國施克（SICK）FW 300透射型粉塵儀

為了保證環境中的含塵濃度符合國家“工業衛生標準”以及三廢排放標準的要求，應根據具體情況采用不同數量的多點分布式在線檢測方法，各處布點的粉塵儀，通過信號控制總線聯接并且由集中控制裝置在粉塵濃度超出設定閾值范圍時（例如3～6mg/m3）自動開啟相應的除塵噴頭電磁閥噴霧，設定在一定時間后停止，電磁閥復位。工作人員將通過計算機查詢和追溯分析不同時間內輸煤系統各個檢測點的粉塵濃度，以及電磁閥門的工作狀態，各噴頭每天的噴水量等。為了使除塵系統能夠適應現場各種復雜情況，還可以增設集控室強制方式和皮帶聯動方式來控制電磁閥開關。

表1 FW 300透射型粉塵儀技術參數

3 透射型粉塵儀的工作原理

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

透光度的計算公式為

由此，可以得出不透光度（濁度）（O）為

不透光度（濁度）不僅反映了測量點的測量值，而且可按照測定標準轉換為煤塵測定點處的不透光度（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；X為測量路徑（2倍d1）。

消光系數K取決于粉塵顆粒物的大小、形狀和測量光線的波長。校準曲線，是消光度在不同濃度下的對應變化關系，通過校準曲線得出多項式的系數輸入粉塵儀中，進行輸出校準。

4 結束語

可控氣液噴射除塵技術，是一項應用廣泛、發展前景良好的高新環保技術。該技術可實現對輸料過程及其他工業粉塵污染場合的環境自動檢測和高效治理。為全面、及時地掌握工業粉塵的污染程度提供了直觀數據。由計算機和智能型的粉塵測定儀組成的多點測控系統，使得氣液噴淋裝置最經濟有效地運行，避免了手工操作和以往常用的自控方法存在的弊端，節水、節電并且在一定程度上提高了作業效率。同時，又大大改善了作業現場的空氣品質，延長設備的使用壽命，提高了員工的勞動保護品質，減輕員工的勞動強度。

[1]GB3095-1996，環境空氣質量標準[S].

[2]GB16297-1996，大氣污染物綜合排放標準[S].