石墨加工行业除尘系统设计过程及工艺探讨

文_蔡淇芸 深圳市友健科技有限公司

1 常用除尘工艺

针对含尘废气的净化处理工艺有很多，由于生产的需要，在实践中发展出多种多样的除尘器。根据除尘机理的不同，大体可以分为机械除尘器（机械力）、电除尘器（电力）两大类。根据在除尘过程中是否采用液体进行除尘或清灰，又可分成干式除尘器、湿式除尘器。

1.1 机械除尘器

利用机械力（重力、惯性力、离心力等）将尘粒从气流中除去的装置，按除尘力的不同，可设计成如重力沉降室、惯性力除尘器、旋风除尘器（离心力除尘器）等。这类除尘器主要应用于含尘浓度高和颗粒物粒径较大的情况，如原矿破碎粉尘，处理的粒径范围通常在5μm以上。机械除尘器结构简单，建设和运转费用较低，便于维护，但由于除尘效率较低，通常作为多级除尘系统的预除尘工艺使用。

1.2 过滤式除尘器

过滤也是机械力的一种形式，利用过滤材料的小孔，使空气和粒径小于孔径的颗粒通过，而将大于孔径的颗粒物截留的除尘设备。根据废气中尘粒大小，选择不同孔径的过滤材料，会有不同除尘效果。在过滤材料选择合适的条件下，该类型除尘器除尘效率可高达99.9%以上。过滤式除尘器一般受限于温度、湿度、颗粒物粘滞性等条件。市场上主要过滤式除尘器有：袋式除尘器、烧结板（管）除尘器、滤筒除尘器等。

1.3 袋式除尘器

滤料是组成袋式除尘器的核心部分，其性能对袋式除尘器的工作影响极大，选用滤料时必须考虑含尘气体的特性，如粉尘和气体的性质 （温度、湿度、粒径和含尘浓度等）。袋式过滤器结构简单、一次建设费用少，可以回收有用的粉尘，广泛运用与各行各业的生产除尘中。但不适用于含有油雾、凝结水和粉尘粘性大的含尘气体，也不耐高温，更换滤袋和检修不方便。

1.4 烧结板（管）除尘器

由于采用了特殊的烧结板材料（聚乙烯粉末材料）制作过滤元件，具有极强疏水性和不粘性，即使含有大量水汽也能正常工作，适应强酸强碱工况，耐磨可清洗，结构紧凑比传统布袋节省2/3的空间。但只能承受≤100℃的除尘工况，且清灰不及时，烧结板表面的油泥越来越牢固，很难清理，长时间未处理，可能直接导致设备堵塞停机。

1.5 滤筒除尘器

相比于传统的除尘器对超细粉尘收集难、过滤风速高、清灰效果差、滤袋易磨损破漏、运行成本高等特点，滤筒除尘器由于滤料折褶成筒状使用，滤筒高度小，使滤料布置密度大，具有整体结构紧凑，体积小，安装维修方便，使用寿命长，同体积除尘器过滤面积相对较大，过滤风速较小，阻力不大等优点。滤筒除尘器的缺点就是结构较复杂，维修比较困难。

1.6 湿式除尘器

这类除尘器种类较多，特点就是都用水作为除尘的介质。水雾与颗粒物结合，形成较大、较重的含湿颗粒，便于沉降，从而将气体中的颗粒物分离。湿式除尘器在合适条件下，也能达到很高的去除效率，且能对含水溶性物质进行吸收净化，配合加药系统，还能起到脱硫、脱硝的作用。但湿式除尘器一般不适用于处理憎水性颗粒物，且有废水产生，造成二次污染，循环使用对泵、水管、喷嘴具有较大的磨损作用。

1.7 电除尘器

是利用高压电场，使颗粒物带正电荷，在除尘器的多级阴极板间定向移动，最终固定在极板上，打击阴极板，使具有一定厚度的粉尘在自重呵呵振动的双重作用下跌落到电除尘器下方的灰斗中，使含尘气体得到净化。静电除尘器在适当条件下，可以对极细颗粒物起到很高的去除效果，且设备风阻较小，处理量大，对风机要求不高，温度适用性也更强。但电除尘器的主体结构是钢结构，体积大，功率高，设备比较复杂，建设投资费用高，维护管理水平要求较高，处理效果受粉尘比电阻限制较大，一般粉尘比电阻在104～5×1010Ω·cm间除尘效果最好。目前主要运用在火力发电厂的除尘工序上。

2 石墨粉尘处理工艺推荐

根据石墨粉尘特点，粒径主要分布在-1μ～0.1μm之间，采用机械除尘器处理效果不佳，不建议采用（原矿破碎等粒径较大场合适用机械除尘器）；石墨为憎水性颗粒，若使用湿式除尘器，石墨粉尘回收的难度增大，不建议采用；石墨为良好的导体，比电阻极小，采用电除尘器的话，石墨与极板接触后快速将电荷导出，恢复中性，容易二次溢出，处理效果较差。推荐采用过滤式除尘器进行处理。过滤型除尘器中，烧结板除尘器表面空隙在1μm以上，布袋除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的气体效率较高，一般可达99%，甚至可达99.99%以上，而PTFE覆膜滤筒的过滤精度可达0.3μm。相对于布袋除尘器来说，滤筒除尘器体积小，运行维护更加便捷，建议采用脉冲滤筒除尘器处理。

3 应用案例分析

深圳市某石墨加工企业石墨加工车间生产过程中产生大量石墨呼吸性粉尘，严重威胁到工人的健康状况及污染大气环境，急需进行石墨粉尘除尘治理。现场调查发现，石墨制品加工过程中产生的粉尘颗粒运动主要受3种作用力，体积较大的颗粒由于重力的作用，直接落入加工设备废料槽中；体积较小的颗粒由于切向惯性力(机械力)作用，沉落在车床废料槽之外；体积很小的呼吸性粉尘由于空气流动作用，能够长时间悬浮在空气中。根据气溶胶力学，空气动力直径为100 μm、10μm和1μm的颗粒物水平抛入静止空气中，在初速度为10m/s的条件下，其停止距离分别为12.7cm、0.23cm和0.036mm。基于以上分析，要达到较好的抑尘效果，在粉尘源进行捕集较为合理。另外据企业提供的资料，其产生石墨粉粒径在0.1μ～1μm之间，其中有高温烘烤工序，部分石墨粉尘温度较高，且要求石墨粉尘回收利用。

综合考虑石墨粉尘的特点及该企业的实际情况，设计3套脉冲滤筒除尘系统，采用耐高温，过滤精度为0.3μm的纳米纤维滤筒。根据现场粉尘产生源操作岗位实际作业方式，分别进行密闭收集，侧吸罩收集2种收集方式，然后通过圆管引至楼顶脉冲滤筒除尘器进行过滤处理，未安装预除尘设备。安装调试后检测数据如表1。

表1

处理后检测颗粒物排放浓度均小于＜20mg/m3，达到《广东省地方标准 大气污染物排放限值》（DB44/27-2001）第二时段规定限值以下。其中最大的一套除尘系统设计风量66000m3/h，除尘器每天卸料量6t以上，去除率为99.5%以上。

4 结语

根据石墨粉尘特点，综合比较各除尘工艺特点，建议含石墨粉尘废气采用0.3μm过滤精度的脉冲滤筒除尘器进行处理。通过应用案例确定，该工艺运行状况良好，可以达到排放标准，并达到较高的去除效率。