大型人工砂石系統干法布袋收塵處理研究與應用

徐全基

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

大型人工砂石系統干法布袋收塵處理研究與應用

徐全基

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

通過對大型人工砂石加工系統揚塵點分析，進行除塵處理方案技術經濟分析、研究，選擇合理的除塵處理工藝和設備進行除塵處理，響應國家環(huán)保要求，細化運行管理，達到集中收塵和“零”排放的環(huán)保要求，同時，達到運行方便，經濟可靠。

大型人工砂石加工系統；干法布袋收塵；研究；應用

0 引言

水電建設需要大規(guī)模的砂石骨料需求，通過采石場開挖、運輸、破碎、加工，而破碎和加工是砂石系統產生大量粉塵的主要環(huán)節(jié)，粉塵對周邊環(huán)境及工人身體健康危害甚是嚴重，也造成環(huán)境污染，建設項目的環(huán)境保護日益重要。本文結合里底水電站大型人工砂石加工系統干法布袋除塵工藝設計原理、實際運行方面進行分析，談談大型人工砂石加工系統干法布袋除塵研究、應用。

里底和烏弄龍兩電站建設工程砂石骨料需求量約700萬t，砂石系統運行過程產生粉塵量較大。主要揚塵點46處，粉塵控制需處理風量約14.09～22.238 4萬m3/h，根據現場空間位置在一篩、二篩和制砂車間布置布袋除塵器各1臺，主要采用“噴霧灑水降塵+廊道、料倉、車間封閉降塵+脈沖布袋收塵”（脈沖布袋收塵是指“封閉收塵、風機抽風、順流組合脈沖布袋除塵器除塵”、“負壓抽風、布袋過濾、正壓送灰組合式粉塵收集處理工藝”及“在線壓縮空氣低壓脈沖清灰，PLC控制”實現差壓定時自動或手動清理布袋上灰塵處理工藝）運行模式，通過除塵處理后空氣中的粉塵濃度不超過30 mg/m3。

通過大型人工砂石加工系統揚塵點分析，進行除塵處理方案技術經濟分析、研究，選擇合理的除塵處理工藝和設備進行除塵處理，響應國家環(huán)保要求，細化運行管理，達到集中收塵和“零”排放的環(huán)保要求，同時，達到運行方便，經濟可靠，為大型人工砂石系統除塵處理樹立亮點和典范，也為類似工程提供經驗。

1 布袋除塵器結構與應用

布袋除塵器由濾袋組件、導流裝置、脈沖噴吹系統、出灰系統、控制系統、離線保護系統、箱體等組成。含塵氣體由導流管進入各單元室，在導流裝置的作用下，大顆粒粉塵分離后直接落入灰斗、其余粉塵隨氣流均勻進入各倉室過濾區(qū)，過濾后的潔凈氣體透過濾袋經上箱體、提升閥、排風管排出。隨著過濾工況的進行，當濾袋表面積塵達到一定厚度時，由清灰控制裝置（差壓或定時、手動控制）按設定程序關閉提升閥，控制當前單元離線，并打開電磁脈沖閥噴吹，抖落濾袋上的粉塵。落入灰斗中的粉塵經由卸灰閥排出后，利用輸灰系統送出。

除塵器分為兩種，分別為靜電除塵器和布袋除塵器。靜電除塵器在國內的應用較早，20世紀70年代就用于火力發(fā)電廠收塵，如吉林熱電廠、保定發(fā)電廠；1974年福建邵武電廠首次采用國產雙室二電場靜電除塵器。經過多年的開發(fā)應用，靜電除塵器技術成熟，除塵效率較高，目前已被廣泛應用于電力、冶金、化工等行業(yè)。由于受當時工藝水平的限制，濾料質量不過關、濾袋破損，導致除塵效率低，換袋頻繁，加之工作條件差，導致布袋除塵器沒有得到推廣應用。國外在火電廠采用布袋除塵器較早，據了解布袋式除塵器在美國、加拿大、澳大利亞及歐洲等地的一些火電廠被廣泛采用，燃煤鍋爐應用布袋式除塵器已是一項成熟的技術，最長已有40余年的歷史，其效率高達99.9%。當時，由于國內環(huán)保要求不高，國外火電廠采用布袋除塵器也不是很多，在引進火電廠設備時大多數引進了靜電除塵器，而沒有引進布袋除塵器。

布袋式除塵器在我國礦山、建材、食品、制藥、冶金、化工等行業(yè)已經成功應用多年，但在燃煤鍋爐上，直到2001在呼和浩特市豐泰發(fā)電廠才首次應用成功，發(fā)展到現在已有10余家公司的布袋式除塵器在全國不同地區(qū)應用，大多數應用于發(fā)電廠部分大中型水電工程，但目前在水電工程砂石加工領域應用不多，成功案例較少，因此本文結合里底水電站大型人工砂石系統干法布袋收塵處理研究與應用進行了簡要論述。

2 研究理論和實踐依據

2.1 研究原理

封閉收塵及布袋除塵的原理為：封閉揚塵點，通過引風機產生的負壓將各揚塵點含粉塵氣體抽至除塵器本體。含粉塵氣體進入除塵器本體后，經過內部多層濾布過濾，氣體中的粉塵顆粒附著在濾布上，過濾后的干凈空氣則直接排出。當濾布上吸附的粉塵積累到一定量時，通過PLC控制的清灰噴吹閥，實現在線差壓定時自動或手動清灰，擊打濾布，使吸附其上的粉塵落入下方的集灰斗。使用連續(xù)泵和羅茨風機將集灰斗中收集的粉塵送入灰?guī)旒刑幚怼?/p>

除塵器收集的粉塵主要為砂石系統生產過程中產生的石粉及部分0.63 mm以下細顆粒，收集至灰?guī)熘锌筛鶕善飞暗馁|量檢測數據，選擇摻入成品砂，可改善成品砂的質量，得到回收利用價值。

2.2 實踐依據

砂石料工程是水電工程中不可缺少的一部分，砂石料生產會產生大量的揚塵。如果不采取相應的措施收集這些揚塵，將對周邊環(huán)境及現場作業(yè)人員的身體健康帶來很大的危害。因此，砂石系統在生產時，必須采用一定的降塵收塵措施，保證現場及周邊的環(huán)境。根據空氣中揚塵物的特性，選擇合適的收塵工藝和收塵設備，盡量簡化運行方式，提高處理能力，并降低運行成本。

2.3 研究關鍵和難點

研究關鍵是對揚塵中顆粒物成分的分析，根據分析結果選擇合適的處理工藝和收塵設備。

里底水電站人工砂石加工系統整體布置在EL：1829～EL：1830，基本在一個平面上。受場地限制，現場各車間之間距離較遠，揚塵點較多，揚塵范圍大。在如此廣闊的場地中，如何布置合理的收塵處理設備，選用有效的處理工藝，以達到高效、低成本的除塵處理，是研究的難點。

3 研究內容、研究方法和技術路線

3.1 研究內容

⑴里底水電站人工砂石加工系統揚塵點及周邊空氣濃度、揚塵顆粒物組成跟蹤測定；

⑵收塵處理工藝設計和設備選型；

⑶收塵系統運行管理方法的探討和總結。

3.2 實施方案

⑴項目實施方法

以里底水電站大型人工砂石加工系統為試驗基地，對系統內第一篩分車間、第二篩分車間、高頻篩分車間、立破制砂車間、粗砂整形車間產生的揚塵進行詳細的檢測分析，確定收塵點的部位和數量、粉塵的性質、顆粒物組成。根據檢測分析的結果，比較國內外主要的除塵處理工藝，選擇最適合砂石加工系統使用的處理工藝以及設備。

⑵項目實施步驟：揚塵點空氣濃度檢測→檢測結果分析研究→工藝選擇及設備選型→除塵處理系統建安→系統投產后試運行→運行期跟蹤取樣（運行參數調整）→取樣結果分析→最佳運行管理方案→正常投入運行。

3.3 試驗內容

⑴空氣中粉塵來源及空氣質量

試驗目的：掌握系統內揚塵的產生環(huán)節(jié)及發(fā)生量，分析揚塵處的空氣濃度，以及揚塵中顆粒物的粒徑分布。

試驗原理：通過安裝在系統揚塵點周邊的大氣顆粒物采樣器，記錄空氣濃度，并分析揚塵中顆粒物的組成。根據空氣濃度及顆粒物組成制定除塵處理工藝和設備選型方案。

試驗內容：里底水電站人工砂石加工系統的揚塵主要產生在第一篩分車間、第二篩分車間、高頻篩分車間、立破制砂車間、粗砂整形車間。產生的揚塵里面主要包含物料在破碎和篩分過程中散出的石粉及粒徑小于0.63 mm的細顆粒。日常生產中，做好空氣濃度、收塵量以及收集的粉塵的檢測工作。

根據檢測結果，制定并完善除塵處理系統的生產工藝、設備選型以及場地布置。

⑵系統試運行測試

試驗目的：掌握系統運行的實際效果，并對設備的運行參數進行調整，以保證除塵處理系統高效的運行。

試驗原理：對除塵處理系統的各收塵點周邊的空氣質量進行檢測，比對設備處理量、周邊空氣質量、收集的粉塵量及收集的粉塵粒徑分布。調整設備運行參數及運行管理規(guī)程，挖掘設備的工作潛力，達到高效低成本的運作。

試驗內容：

1）除塵器處理能力，空氣凈化效果；

2）粉塵添加后，成品砂質量檢測，粉塵回收利用效果。

4 除塵工藝布置

除塵系統由2座除塵站（SZMC-4/5/15、SZMC-12/5/15）和1座100 t灰?guī)旖M成，距人工骨料料場約1 km，位于料場下游的緩坡臺地，場地分布高程為1 830 m。第一除塵站（SZMC-4/5/15）布置于第一篩分車間，占地面積約36 m2，收塵覆蓋面約300 m2，主要收塵對象是第一篩分車間4臺圓振動篩和各膠帶機下料口；第二除塵站（SZMC-12/5/15）布置于立破制砂車間，占地面積約85 m2，收塵覆蓋面約900 m2，主要收塵對象是立破制砂車間6臺立軸式破碎機、第二篩分車間6臺圓振動篩、2臺高頻振動篩、粗砂整形車間2臺高速立軸破和各設備及膠帶機下料口；100 t灰?guī)觳贾迷谀z帶機尾部，暫存兩個除塵站所收集的粉塵。

5 除塵工藝流程圖

除塵工藝流程如圖1所示。

6 成果、技術創(chuàng)新點及經濟社會效益

6.1 研究成果、技術創(chuàng)新點

里底水電站大型人工砂石加工系統生產具有揚塵大不易控制、空氣中懸浮物含量高等特點，除塵處理一直是困擾水電工程環(huán)保要求的難題，通過取樣對空氣顆粒度數值分析，選擇合適的除塵處理工藝，降低除塵處理的運行成本，提高了系統運行綜合效益，得到了國內砂石專家、業(yè)主、監(jiān)理的高度贊譽。成功解決了技術難題，達到預期效果，通過研究取得了以下成果：

（1）除塵系統通過單機、無負荷、負荷3個階段的調試，各設備運行正常有效，基本達到處理能力和預期除塵效果。

（2）在水電工程領域針對人工砂石料加工系統采用“封閉收塵、風機抽風、順流組合脈沖布袋除塵器除塵”、“負壓抽風、布袋過濾、正壓送灰組合式粉塵收集處理工藝”及“在線壓縮空氣低壓脈沖清灰，PLC控制”實現差壓定時自動或手動清理布袋上灰塵處理工藝應用均為國內行業(yè)首次，并得到了充分驗證。

（3）運行期間對第一除塵站、第二除塵站觀察、摸索及時調整工藝措施，除塵系統運行管理得到了更加有效改善，運行更加經濟合理；另外通過對砂石系統砂石料加工區(qū)和施工營地、辦公生活區(qū)施工營地、辦公生活區(qū)粉塵取樣檢測數據分析，除砂石料加工區(qū)外粉塵質量均達到環(huán)保標準要求。

（4）雨季運行中粉塵潮濕，濾袋易打濕無法正常運行，且導致灰輸出管道堵塞，增加防雨設施與安裝小型振動器，解決濾袋易打濕、管路堵塞問題，也節(jié)約運行成本。

（5）以“噴霧灑水降塵+廊道、料倉封閉降塵+脈沖布袋收塵”為最佳模式運行。

（6）通過人工砂石加工系統揚塵點分析，進行除塵處理方案技術經濟分析、研究，選擇合理的除塵處理工藝和設備進行除塵處理，響應國家環(huán)保要求，細化運行管理，達到集中收塵和“零”排放的環(huán)保要求，同時，達到運行方便，經濟可靠，為大型人工砂石系統除塵處理樹立亮點和典范，也為我公司今后的大型人工砂石系統運行和除塵處理提供經驗。

表1 第一、第二除塵站調試、運行結果統計表

依據檢測數據表顯示砂石料加工區(qū)粉塵總懸浮顆粒物（TSP）日均濃度為 0.721 2 mg/m3，施工營地、辦公生活區(qū)粉塵總懸浮顆粒物（TSP）日均濃度為0.034 mg/m3，與標準要求相對比得出，除砂石料加工區(qū)外粉塵質量均達到《環(huán)境空氣質量標準》（GB 3095-2008）二級標準要求。

表2 環(huán)境空氣質量日均濃度檢測結果統計表

6.2 經濟社會效益

⑴除塵站投入前、后對文明施工（人工、材料等）成本、廢水處理運行成本及減低石粉混凝土成本分析影響見表3：

表3 除塵站投入運行前、后經濟效益指標統計表

⑵通過進行除塵處理方案技術經濟分析、研究和對空氣顆粒度數值分析，選擇了合理的除塵處理工藝和設備進行除塵處理，降低除塵處理的運行成本，提高了系統運行綜合效益，達到預期效果；同時響應國家環(huán)保要求，細化運行管理，達到集中收塵和“零”排放的環(huán)保要求，同時，達到運行方便，經濟可靠。

截止目前砂石加工系統除塵設備運行正常、有效，尤其干法布袋收塵處理采用“封閉收塵、風機抽風、順流組合脈沖布袋除塵器除塵”、“負壓抽風、布袋過濾、正壓送灰組合式粉塵收集處理工藝”及“在線壓縮空氣低壓脈沖清灰，PLC控制”實現差壓定時自動或手動清理布袋上灰塵處理工藝應用均為國內行業(yè)首次并得到了充分驗證。是國內大型砂石系統除塵處理成功的案例，因此，通過研究與應用進一步完善人工砂石系統除塵處理工藝，為大型人工砂石系統運行和除塵處理提供經驗，可供類似工程借鑒，具有深遠的社會意義。

⑶除塵處理系統投入運行（收塵效果）

通過第一階段試運行、第二階段管理運行過程中工藝措施調整，第一除塵站、第二除塵站各設備運行正常有效，收塵效果較好，除塵效果如圖2～5所示。

圖2、4為除塵站投入運行（開機前）前，揚塵較大，整個一篩、制砂、二篩車間區(qū)域能見度不足1 m。

圖3、5為除塵站投入運行（開機后）過程中，除塵站開啟后約2 min左右，一篩、二篩、制砂車間產生的揚塵全部被除塵系統處理，揚塵減少明顯，除塵效果較好。

圖2 第一除塵站運行投入運行前

圖3 第一除塵站投入運行過程中（開機后）

圖4 第二除塵站運行投入運行前

圖5 第二除塵站投入運行過程中（開機后）

7 思考與建議

還需進一步提高收塵效能，主要將提高收塵率和提升第二除塵站收塵工藝作為下階段研究方向，通過適當增加輔助設備和少量更換設備器材容量，可使除塵站收塵率提高3%～4%，提高收塵效能及確保穩(wěn)定常態(tài)砂平均石粉含量。

此外，進一步研究大型干法砂石加工系統除塵站設備和工藝的系統改進和提升技術，今后為類似工程提供參考。

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X505

B

1672-5387（2017）10-0051-05

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.018

2017-07-21

徐全基（1986-），男，助理工程師，從事水利水電工程金屬結構制安、砂石系統設計研究工作。