探讨陶瓷企业生产现场粉尘治理方法

刘文东

（佛山市瑞淇设备有限公司，佛山 528000）

节能与环保

探讨陶瓷企业生产现场粉尘治理方法

刘文东

（佛山市瑞淇设备有限公司，佛山 528000）

陶瓷企业生产现场普遍存在粉尘浓度大，飘尘难于沉降的问题，各个陶瓷生产企业主、管理人员都在想方设法采取各种手段尽可能为员工提供舒适的工作环境。但要么效果不好，要么运行耗能大，要么维护周期短等弊端。本文阐述了各种粉尘治理的方法、应用状况及效果，并介绍了一种节能、降耗、减污、增效的治理方法——喷雾除尘、喷雾降尘应用的实用性、节能性等技术特点。

1 前言

我国国内多地连续出现大范围雾霾天气，大气污染防治压力继续加大。2013年9月12日，国务院正式公布各界期盼的《大气污染防治行动计划》行动计划首次将细颗粒物纳入约束性指标，并将环境质量是否改善纳入官员考核体系之中。而陶瓷行业的节能、排放和环保问题是政府、企业和大众“紧盯”的重点环境治理问题，更是各企业生存、发展的首要解决问题。

陶瓷生产过程中产生的粉尘治理好坏是清洁生产中最直观一个问题，不少企业不惜投入了大量的资金。但粉尘治理效果和日常运行费用因选用的除尘技术不同而各有不同。

2 陶企生产现场粉尘污染源分析

（1）原料仓、煤仓

因储放物料多，用量大，所以仓库面积比较大，在物料进场时采用自卸翻斗车将物料倾卸到各仓，卸货时瞬间产生的粉尘（坭尘、煤尘）浓度高，飘逸、弥漫在空气中，随气流飘逸到周围造成污染。同时，铲车在运送作业中，掉落的物料被车轮碾压造成扬尘。到目前为止，暂无陶企做治理。

铲车将物料放进喂料机时，落差和料斗气流的反冲，造成很大的扬尘。

（2）原料车间（料仓、打粉车间）

粉料通过皮带，从一楼输送到三楼受限于皮带长度和爬升坡度，必须多段皮带来接力输送。皮带的震动造成的扬尘，以及皮带转接点的落差造成扬尘。大部分企业仅采用导料槽来减少落差而到达控尘的目的。

从皮带到各料罐时，落差大加上料罐反冲气流产生扬尘，此位置粉尘为细颗粒泥尘（粒径在5～20 μm）弥漫在车间。不停生产其扬尘不断，车间粉尘浓度大，随气流飘逸到周围车间。

粉料流转到打粉车间，进入各种大小的笼筛，粉料随笼筛的运转，粒径≤20 μm的粉尘飞扬在空气中。

（3）成型车间

粉料从各管道输送到布料车，布料口、模具移动、压机压制气流和溢料、出砖平台接点、扫灰机等都产生粉尘，不停生产导致扬尘不断。

（4）釉线、磨边线

坯体经过干燥后表面存在一些灰尘、粉料，进入淋釉前需进行扫灰和吹灰。吹灰采用高压风机在扁嘴作用下产生风压将坯体上面的粉尘吹干净。

磨边线（现在大部分为干磨线），高速旋转的磨头将多余尺寸的坯体磨成符合要求的规格，余量越大粉量越大。同时，细颗粒的粉尘在磨头的旋转离心力作用下飞扬在空气中。

（5）窑炉烟气

燃料产生的灰粉以及坯体表面的坭粉，在高温的气流带动下随废气一起进入喷淋塔由烟囱排出，由于颗粒细的除尘效率低，在高温、高湿作用下以气溶胶形式存在大气中，扩散范围非常大，也是雾霾的主要原因。

对于上述粉尘的产生，目前大部分企业采用风管抽尘，再到除尘器处理。但部分企业无处理措施。

3 陶企常采用的粉尘治理设备及应用现状

（1）旋风除尘+喷淋塔除尘

在2008年以前，社会对空气污染关注比较少，人们对环境资源恶化问题的认识低。同时，国家政策对环保要求低，更主要的是各地地方政府为了GDP增长，对空气污染问题睁一只眼闭一只眼。陶瓷企业采用粉尘治理设备与手段主要是靠企业主自觉和很少的认知去投入。旋风除尘+喷淋塔除尘这种结构简单、造价低廉的设备成为主流。旋风除尘+喷淋塔的方式除尘效率在60%～73%之间。效率取决于旋风除尘器尺寸比例设计、喷淋塔喷嘴选取与布局。

优点：造价低，风阻系数小，能有效对粉尘点的空气置换。

缺点：除尘效率不高，排放浓度在150 mɡ/m3以上。

（2）布袋除尘

从2008年以后，人们对环保知识的认识提高，国家对环保的重视程度也越来越高，佛山提出了：“腾笼换鸟”的政策，要求陶瓷企业通过产业升级，达到环保要求的企业保留，达不到环保要求的企业关停、迁出。各企业不得不重新认识粉尘治理设备和措施。布袋除尘器开始粉墨登场，占80%以上的陶瓷企业都采用了布袋除尘器。布袋除尘效率在95%～99%之间。

随着真正使用各企业主、管理人员都认识到：效率很高，效果却不是那么理想。扬尘现场粉尘浓度并不比旋风除尘+喷淋塔的方式效果好。但除尘后排放能应付到环保部门的检测，只能“很无奈，忍着”

优点：除尘效率高，排放浓度达到≤50 mɡ/m3以下。

缺点：设备体积大，风阻系数大，用电功率大，耗气量大。

（3）静电除尘

部分陶瓷企业为了完成政府的清洁生产整治要求，在对粉尘治理技术缺乏认识、评估而匆忙投入静电除尘器。对初始浓度大于30 g/cm3的含尘气体需设置预处理装置，设备庞大，耗钢多，需高压变电和整流设备所以在陶瓷企业应用不多。

优点：能耗最低，气流阻力最小。

缺点：设备庞大，消耗钢材多，初投资大，要求安装和运行管理技术较高。

（4）微雾除尘

在2010年后，随着人们的环境意识和社会责任感的增强以及政策的完善，企业主、管理人员都意识到粉尘治理设备要满足到生产必须：效率高的同时现场效果要好，运行费用要低。佛山瑞淇环保公司采用微雾除尘技术开发出集水雾捕捉、惰性凝结、过滤、涡旋凝结的四种除尘方法于一体喷雾高效除尘机组。除尘效率达到90%～98.5%之间，风阻系数小600～1200 Pa。

优点：设备体积小（布袋除尘器的1/20），风阻系数小，用电功率小（同大小车间用电是布袋除尘器的1/3），除尘效率高，排放浓度达到≤50 mɡ/m3以下。

缺点：粉尘捕捉后和水凝结成泥浆，需要压滤。

4 各种粉尘治理方法的弊端、产生的原因分析

（1）旋风除尘+喷淋塔除尘

旋风除尘器的除尘效率取决于结构设计和旋风锥的密封性。当出粉口漏风率达到5%时除尘效率下降30%，当漏风率达到10%～15%时除尘效率降零。所以结构设计必须要专业设计人员、出粉口的密封性一定要好。

喷淋塔的除尘效率取决于喷嘴的雾化程度，雾化颗粒越细捕尘能力越好，同时喷嘴布局要合理整个喷淋塔内不能有空盲区。

旋风除尘+喷淋塔除尘的设备体积大，捕尘效率低，要解决液气密度比才能提高效率。

（2）布袋除尘

当布袋除尘系统运行了一段时间后，就会出现除尘器阻力增大，抽尘力变小。这问题主要出在设计方面：过滤风速的选择（过滤风速实际就是气布比）、袋笼的长度选择、清灰方式（喷吹压力和喷吹间隔）。

一般认为喷吹时滤袋中部鼓胀后收缩，达到清灰的作用，其实从实验室喷吹过程的录波图和观察到，脉冲气团冲向滤袋，使滤袋快速从上而下产生振动波型，将滤袋表面灰层振动下来。喷吹压力过大，产振幅也大，滤袋疲劳寿命缩短，振幅过小不利清灰。

（3）静电除尘

设备庞大，耗钢多，需高压变电和整流设备，通常高压供电设备的输出峰值电压为70～100kV，故投资高。制造、安装和管理的技术水平要求较高。除尘效率受粉尘比电阻影响大，一般对比电阻小于104～105Ω·cm或大于1012～1015Ω·cm的粉尘,若不采取一定措施,除尘效率将受到影响，静电除尘系统一般可以控制其排放浓度在100 mg/m3左右。

烟尘排放质量浓度要求低于50 mg/m3，电除尘器的投资和运行费用远高于袋式除尘器。

（4）微雾除尘

喷雾高效除尘机原理是：除尘器内水通过喷嘴喷成雾状，当含尘烟气通过雾状空间时，因尘粒与液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用，尘粒随液滴降落下来。属于湿法除尘，产物为污坭浆需要压滤或沉降。

5 探讨陶企粉尘治理的应用认知

（1）粉尘治理的认识

思想的认识是所有改变的开始，粉尘治理同样需要从上到下思想认识。很多高层管理人员错误认识：粉尘治理需要设备和资金的投入，给企业增加生产成本、分薄产品利润。治理的被动性，如果不是环境政策和法规规范所迫不需要主动采取措施治理污染。这种认识已经完全落后了。陶瓷企业粉尘治理的作用：a.粉尘的回收利用，减少了球磨、破碎工序，节省了能耗；b.车间粉尘治理降低含尘浓度，减少设备磨损、电器老化损耗；c.粉尘浓度降低，提高产品质量；d.粉尘治理好的企业容易留住熟练操作工。中层管理人员和员工的错误认识：粉尘治理就是买好用的除尘设备。不要我改变作业习惯（如气管喷吹设备、人员）；不要专人去操作、维护除尘设备。企业的财产安全需要专职的安保措施和人员，产品质量的保证需专职的质量管理人员和质量管理体系，同理：粉尘治理应该有专职的管理措施和专职的维护使用人员。

（2）决定粉尘治理效果的因素

扬尘点的源头扩散控制，很多企业习惯了粗放式管理，如：原料场/煤仓，只做遮雨棚和挡土墙，翻斗车卸料和铲车铲料时产生的扬尘随风飘逸。粉料落差点，为了方便清理或方便更换皮带都是敞开式的运转，各落差点的扬尘在车间空气中越积越浓，整个车间都弥漫着浓重的粉尘颗粒。笼筛和打粉机很少做围闭控尘，布料车很少做围闭控尘。这些种种现象都是因为管理粗放，不愿改变习惯而拒绝做控尘措施。密闭尘源是防止和减少粉尘外逸，治理作业场所空气污染的重要措施。单纯依靠末端治理缓解环境压力，无异于“扬汤止沸”。

抽尘管网的认识，很多用户/现场管理人员认为抽尘管道越大抽尘效率越高，很多采购决策者认为抽尘管道做大越实惠。这是缺乏流体力学知识的，专业的设计人员应该依据粉尘的比重、流动性等因素设计管道风速，通过变径来分配管网的风量、风压。管道内流速过低，粉尘沉积在管底抽尘能力下降，管道内流速过高，压力损失大。管网设计要求：简单、宜小，截面积尽可能接近圆形，无直角，扬尘点与除尘风机距离不能太长。

认识除尘器技术核心：除尘器设计和运行阻力是决定能耗和粉尘治理效果的核心；处理风量的选取决定除尘效果，风量过小，抽尘能力不足，风量过大增加设备投资和运行费用；设备清灰能力。

（3）各尘源解决的认知

a.开放性、产尘点不固定、扬尘大的区域，料堆起尘分为两大类：一类是料堆场表面的静态起尘，主要与物料表面含水率、环境风速等关系密切；另一类是在堆取料等过程中的动态起尘，主要与作业落差，装卸强度等相关联。应该采用实现封闭储存或建设防风抑尘设施。同时采用喷雾降尘、抑尘系统，雾滴直径应小于0.1 mm。

b.皮带落差点除了导料槽减少落差，同时加软管式引料减少扬尘，辅于喷雾降尘、抑尘系统或抽尘系统。

c.各类笼筛、布料车加强密闭，有可能的情况下将密闭内部呈负压状。

d.出砖平台、扫灰机下部应该加装接粉斗（1 m多高的落差产生的扬尘量相当大）。

e.釉线的扫灰机、吹灰机上部加密闭罩、抽尘系统，下部应该加装接粉斗。

f.湿法磨边线采用喷雾降尘、抑尘系统；干磨线基本都配置了抽尘系统，但落地管道的堵塞造成抽风量不足。磨边线供应商配套超大功率除尘系统 （甚至有一条磨边线配163 kW的除尘器）运行成本高。保证抽尘管道的畅通是控尘有效手段。

g.窑炉烟降温 、除尘目前国际前沿的技术采用文氏管除尘器，对0.5～5 μm的除尘效率可达到99%，除尘同时可以吸收气体污染物。

6 新型微雾除尘技术的应用介绍

（1）微雾除尘的设计原理

在除尘器内水通过喷嘴喷成雾状，当含尘烟气通过雾状空间时，因尘粒与液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用，尘粒随液滴降落下来。

未捕捉的含尘气体由于运动气流中尘粒与气体具有不同的惯性力，只要依靠气流方向的突然改变时，粉尘粒子由于惯性继续按原来的气流的方向前进，碰撞到“水膜过滤板”挡板上而被捕集下来。同时由于水雾不断向“水膜过滤板”喷雾产生的震动随水膜的加后或粉尘自重随水流下来，起到过滤自洁的作用。

气流再经过涡流锥体及涡流导向筒之间的涡流通道内高速旋转流动，由于离心力作用，将粉尘与水混合的颗粒甩向通道的外侧，并向下落入集尘排污斗

含尘气体微雾的加湿后，尘粒被水雾捕捉、尘粒加重经重力沉降洗涤除尘、“水膜过滤板”的惯性除尘再经旋风除尘，在一台设备上运用四种除尘方式的设计。

（2）微雾除尘的节能性

a.这种微雾除尘技术构造巧妙、阻力较小、操作方便。所须吸尘风机功率小耗电少。

b.喷雾压力在≥0.3 MPa,水泵无需提供很高的水压力，可节省水泵能耗。可以使用循环水,耗水非常少(20 L/h)。不需要干净新鲜水源。对陶瓷生产企业的废水充分利用，最大限度地厂内循环。

c.粉尘与水雾混合后的泥浆与生产用循环水一并进行环保处理，不再需要重复建设污水处理设施。

d.微雾除尘因其体积小、造价低，在陶瓷企业生产现场可以对扬尘点就近安装治理，减少其他配套管网安装时过长和风管道建设费用（一般布袋除尘、旋风除尘风管造价占总工程造价50%～60%）。

e.微雾除尘技术本身带有自洁功能不会导致堵塞，日常维护非常少，设备工作寿命长。

7 结语

随着《建筑卫生陶瓷工业污染物排放标准》的实施，明确了：企业是大气污染治理的责任主体，要按照环保规范要求，加强内部管理，增加资金投入，采用先进的生产工艺和治理技术，确保达标排放，甚至达到“零排放”；要自觉履行环境保护的社会责任，接受社会监督。陶瓷企业从业人员应该从行动上认识到：污染防治由被动应对转向主动防控，在市场竞争加上成本压力等因素的叠加动力下主动谋求转型升级。大浪掏沙的时世下谁站上制高点，谁就成为剩者，成为最后的赢家。