工业粉尘的在线检测与可控气液喷射除尘技术

闫丽华

（苏州工业职业技术学院电子系，江苏 苏州 215104）

水泥厂、石英厂和一些电子企业的生产过程中，原料受到机械力、重力和风力的作用，会产生各种类型的粉尘污染。燃煤火力发电厂在燃煤的输送、转运、破磨及筛分法生产工艺过程中，不可避免地也要产生飞扬的粉尘。由于此类粉尘可以附着有毒物质、致癌物质及致病菌等，会严重威胁到作业人员的身体健康。

目前国内外普遍采用可控气液喷射除尘技术，利用光学法在线检测煤尘的浓度，依据检测到的浓度值，实现自动控制气液的喷射过程。本文以探讨气液除尘的作业过程，以及工业粉尘的测量方式，来介绍光学法粉尘检测仪器的工作原理及其在可控气液喷射除尘系统中的应用。

1 可控气液喷射除尘

水喷淋除尘技术在作业过程中，一方面尽可能使易产生粉尘原料得到充分合理的湿化，减少粉尘的产生，另一方面对含尘空气进行洗涤沥滤，以达到消除粉尘的目的。

应用水喷淋除尘技术时，主要有手动控制和自动控制两种方法。手动控制方法，是根据作业现场需要采用手工操控阀门来控制喷淋的方法，其劳动强度大，管理困难，人为因素常常会导致投运不正常。自动控制方法，常用的有皮带走动控制，皮带走料控制，集控室控制。这几种控制方法共同的弊端，在于无法根据作业现场的需要来控制水喷淋，只要皮带走动或者皮带上有料，系统就不停地喷水，常常会造成喷水过量，输料打滑，破坏作业环境，缩短设备的使用寿命。过湿的料粉会增大净质量，白白消耗了运输能量。因此，近年来不断发展了一种将粉尘检测和治理有机结合的新技术，对作业环境中的粉尘浓度进行检测，并依据检测得到数据来控制喷射气液除尘的过程，实现最直接和合乎逻辑的运作。

另外，可控气液喷射除尘方法，根据粉尘的湿润性采用了表面张力小的气液混合体，作为喷射介质；喷射出的高速气液混合介质，水滴极微小，水雾密集，在扬尘点处与粉尘以高速运动接触，同时喷射流的后部负压会吸入周围的含尘空气。由此，粉尘被充分湿润凝集成团块而沉降，避免了二次粉尘的产生。可控气液喷射除尘系统，由粉尘浓度检测仪、集中控制装置、供电、水、气管道和喷射除尘喷头、防尘罩等构成。

2 粉尘的在线检测与气液喷射控制

采用光学透射法和散射法测量原理，是目前使用较多的工业粉尘测量方法，相对于其初始校正，都是采用称重法。散射法测量的灵敏度较高，但是从原理上不适合测量较高浓度的工业粉尘，因为在较高浓度情况下，光在通过含尘空气时，光强的衰减很大，使测量非线性增大，很难保证测量的精度。测量较高浓度的煤尘等工业粉尘时，可以采用光学透射测量方法，如图1所示，德国施克（SICK）公司的FW 300透射型粉尘仪可以使检测范围达到0～10g／m3。表1为FW 300透射型粉尘仪的技术参数。

图1 德国施克（SICK）FW 300透射型粉尘仪

为了保证环境中的含尘浓度符合国家“工业卫生标准”以及三废排放标准的要求，应根据具体情况采用不同数量的多点分布式在线检测方法，各处布点的粉尘仪，通过信号控制总线联接并且由集中控制装置在粉尘浓度超出设定阈值范围时（例如3～6mg/m3）自动开启相应的除尘喷头电磁阀喷雾，设定在一定时间后停止，电磁阀复位。工作人员将通过计算机查询和追溯分析不同时间内输煤系统各个检测点的粉尘浓度，以及电磁阀门的工作状态，各喷头每天的喷水量等。为了使除尘系统能够适应现场各种复杂情况，还可以增设集控室强制方式和皮带联动方式来控制电磁阀开关。

表1 FW 300透射型粉尘仪技术参数

3 透射型粉尘仪的工作原理

光学透射法的工作原理，是以透光度测量为基础。一个脉冲发光二极管的光线通过测量路径上的含尘气体，到达反射镜上将光线反射回来，再次经过测量路径返回到与光源在同一侧的接收器。光线两次经过测量路径后的衰减，使测量灵敏度相应得到提高，衰减后的光线强度与初始的光线强度的比值，即为透光度。透光度（T）就是对光线强度衰减的测定，是衰减后的光线强度I1和初始光线强度I0的比值。

透光度的计算公式为

由此，可以得出不透光度（浊度）（O）为

不透光度（浊度）不仅反映了测量点的测量值，而且可按照测定标准转换为煤尘测定点处的不透光度（浊度）ON。

为了绘制出不透光度（浊度）与含尘量之间的线性关系，需要物理量消光度E的介入

因此，可以通过称重比对的方法来确定含尘量

其中，K为消光系数；X为测量路径（2倍d1）。

消光系数K取决于粉尘颗粒物的大小、形状和测量光线的波长。校准曲线，是消光度在不同浓度下的对应变化关系，通过校准曲线得出多项式的系数输入粉尘仪中，进行输出校准。

4 结束语

可控气液喷射除尘技术，是一项应用广泛、发展前景良好的高新环保技术。该技术可实现对输料过程及其他工业粉尘污染场合的环境自动检测和高效治理。为全面、及时地掌握工业粉尘的污染程度提供了直观数据。由计算机和智能型的粉尘测定仪组成的多点测控系统，使得气液喷淋装置最经济有效地运行，避免了手工操作和以往常用的自控方法存在的弊端，节水、节电并且在一定程度上提高了作业效率。同时，又大大改善了作业现场的空气品质，延长设备的使用寿命，提高了员工的劳动保护品质，减轻员工的劳动强度。

[1]GB3095-1996，环境空气质量标准[S].

[2]GB16297-1996，大气污染物综合排放标准[S].