干雾抑尘技术在翻车机房中的应用分析

韩桂波

（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 120000）

干雾抑尘作为一种粉尘控制方式，其技术优势主要表现在集尘效果好，节约水资源，整体控制比较简单，并且与其他抑尘方式相比有着显著效益与稳定性，尤其在含尘气体收集输送中，省去风机、收尘罩、风管等设备，避免发生二次污染。此技术的关键在于雾化效果明显提升，产生越多的水滴结合粉尘概率也就越高，自然也就会形成越好的降尘效果，但要注意避免过大的水流量，通常要控制燃料含水量在6%以内，对于煤炭物料，含水量较高不仅会影响燃烧热值效果，还极易导致皮带上物料打滑或落煤管堵塞情况出现，这就要求应具备良好雾化效果，并掌握雾化时机，从而有效抑尘的同时还可以很好地控制水量。

1 传统抑尘技术

一般在翻车机房所用的传统除尘技术，包括机械式除尘、电除尘、湿式除尘等技术，其中机械除尘技术作为基于重力、离心力、惯性力等作用下，分离气体沉降的一种装置，此类除尘技术的明显技术优势就是结构简单，运行费及设备费较低，虽然成本投入较少可是抑尘效率较低，所以只会在较高含尘浓度与较大颗粒力度的气流中适用，例如，抑尘技术要求不高的场所，或是高效抑尘装置的前置抑尘设备中。湿式除尘技术通常可以称作水除尘，在水和粉尘的接触中，运用水利与粉尘颗粒之间形成惯性碰撞，从而增大粉尘颗粒沉降达到抑尘效果。湿式抑尘的主要技术特点可以减小占地面积，降低造假成本，可是会产生较大耗水量，且经营成本较高极易导致二次污染。对于有机异味、酸碱类粉尘及除尘技术要求不高的场所比较适用。电除尘作为静电抑尘，需要依靠正负电离子用于对尘埃离子的中和作用，这样能够在库仑力的作用下，让气流、粉尘二者之间分离沉降，此技术的主要优势就是延长使用寿命，降低能耗，但是造价成本偏高，需要较高的维护费用。诸如上述这类传统抑尘技术，随着社会发展能源匮乏及环保需要，呈现不同程度的不足，需要通过新型抑尘技术用于对传统抑尘技术缺点的弥补。

2 干雾化抑尘技术原理

干雾化抑尘技术作为利用空气、水之间形成相流，也就是设计特定喷嘴腔体内部，可以利用高压空气将水打成10µm直径以下的水颗粒，在这样直径下的水颗粒和粉尘颗粒会产生彼此碰撞，吸附凝结最终所受重力作用发生沉降。

2.1 空气动力学原理

含尘气流绕过雾滴情况下，所受惯性因素影响尘粒会与绕流气流所偏离，碰撞雾滴后捕捉。具体而言，粉尘粒子会碰撞雾滴的情况下，达到预期的捕捉目标。可是捕捉成功率密切相关粉尘受力和雾滴直径，也就是说，假若水雾颗粒有越小粒径，那么就会随之增加粒子间的黏力。并且在水雾粒径达到干雾级别前提下，粒子结合更容易，如此一来，就会扩大粒子出现沉降，达到预期的粉尘粒子去除目标。

2.2 云物理学原理

由于雾滴存在明显微细性，因此部分雾滴极易蒸发于空气中，所致局部处于密闭捕尘空间，短时间内内部空气相对湿度会进入饱和状态，并通过尘粒产生“云”并以“雨”的下降形式。在粉尘抑制方面，通过合理运用“云”物理学原理，还能增加微米级、亚米级粉尘的抑制效果，这样的干雾抑尘装置可以在工作状态下，并且在密闭区域空间产生微细干雾，保证短时间内空气的湿度饱和。之后，处于饱和状态下的水蒸气会接触粉尘，在凝结基础上沉降最终达到抑尘效果。

2.3 斯蒂芬流输送

在干雾抑尘技术中，喷雾区域内可以尽快蒸发液滴，那么在液滴周边区域，就会出现蒸汽构成的浓度梯度，进而扩散至外部流动形成斯蒂芬流。除此之外，某核还会集中蒸汽凝结基础上，降低核周边蒸汽浓度并凝结核运动形态斯蒂芬流。这种情况下，对于喷雾区域内部悬浮粉尘颗粒，会所受斯蒂芬流输送影响运动，接触并黏附凝结滴液，最终湿润补集。这样能够看到在区域内干雾捕集干雾粉尘且沉降后，在剩余高浓度粉尘区域，会所受斯蒂芬流输送而形成运动，碰撞接触干雾最终达到系统化捕集目标。

3 翻车机房的干雾抑尘技术实践应用

3.1 技术可行性分析

对于卸载物料此环节，如今多数港口干散货铁路装卸企业都由货车运输大宗物料，在向企业物料场利用火车运输物料时，通常需要利用翻车机卸车，所以翻车机系统也作为排放粉尘的重要场所之一。图1 为干雾抑尘技术实现过程，根据实测相关数据显示，粉尘浓度甚至可以达到800 ～3000mg/m3。干雾化抑尘技术可以在瞬间对形成灰尘这一问题妥善解决，从而大规模聚集粉尘在更大集群内，增加类似尺寸个体间结合的可能性，无须任何化学剂与化学用品，都能够起到显著的粉尘沉降效果，对污染源进行粉尘治理，在无组织排放中比较适用，可以达到较高的抑尘效率，干雾颗粒可以稳定在10mµ 以内，并形成较浓且密的抑尘点，对于10mµ以下可吸入性粉尘，几乎可以达到超过96%的治理效果，前期投入成本不高，且运行成本较低，几乎无须过多维护，达到较小的耗水量，物料湿度增加占比基本在0.02%～0.05%，对于水压及气压要求不高，占地面积较小方便全自动控制。

图1 干雾抑尘技术实现过程

3.2 控制气水压力

水与空气之间形成两相流，存在摩擦压力梯变问题，假如双方压力相近，那么喷射过程就比较不稳定，假如空气压力要明显更大，就极易造成水相变，导致最终全部喷射水蒸气。如果保持适中的水气、压力，那么这时水气就会被高压空气打散，形成细微的雾达到良好喷射状态，保持雾粒粒径低于10µm。干雾抑尘作为湿式除尘的典型方法之一，利用此技术能够增加粉尘周围环境水分含量，降低粉尘爆炸性，由于水具备较大的吸热能力，可以促使细微尘粒聚集形成大颗粒的情况，减少尘粒表面积，降低落尘飞扬能力。不仅提高空气湿度，与此同时，还可以降低环境温度，例如，人体所处环境的最佳空气湿度范围基本在40%～50%，在30℃环境温度时，使用干雾抑尘技术对所在环境喷雾处理，能够提升空气湿度在90%以上，降低环境温度10 ～15℃，很大程度降低粉尘爆炸率。

3.3 控制水气流量

假如水流量较大，所控制雾粒的粒径在10µm以内，就会对抑尘效果产生直接影响，这样就会无法保证物料0.02%～0.05%为水量，很大程度造成煤热值损失。假如气流量较大，那么喷嘴就会喷出空气，并且无法形成稳定的雾索方向性，对抑尘效果造成影响。因此需要保证水量、气量适宜，这样可以确保雾粒粒径适中，达到较强的干雾喷射方向性，较快的雾索速度对扩散粉尘可以迅速捕捉并成功屏蔽。所用水喷淋除尘器能够让含尘气体密切接触水，利用水滴及颗粒惯性碰撞作用，捕捉颗粒及粒径增大装置。但是，实际工作中通常由于所喷出水滴粒径较大，所致粉尘绕出雾滴继续飘散未能及时捕集。所致长期喷洒造成严重的设备及管道腐蚀现象，对坑道造成二次污染，另外，如果室外安装设备还要对冬季设备结冰问题充分考虑。所以选择除尘设备时，需要充分考虑实用、经济及可靠性，还有对治理粉尘的效益。

3.4 保证布局合理性

以翻车机翻转卸料为例，翻车机在卸料翻转过程中，物料一旦脱离车厢就会按照一定初始速度向下运动，并在运动中形成气流负压区域，小颗粒物料会受气流影响产生粉尘。物料在与基坑壁相接触时，一旦发生碰撞，就会导致溢出粉尘，空气内不同粒径粉尘因子，也会跟随气流惯性作用，呈现无规则运动及所受某种场力影响所移动。对于这一产尘机理及现场差异化分布情况而言，确保喷雾点的合理设计与科学的喷射角度及距离，综合掌控整个喷雾区域，形成密封区域雾振，从而成功压制粉尘。

3.5 正确计算参数

对于不同物料而言，所在不同的工况条件下与布设的喷嘴形式，计算水量、压力、气量等指标，还需要考核设备是否与工作环境相适应，合理筛选设备优化设计水分流量，确保达到抑尘效果最佳化的同时，最大化降低成本。并且干雾抑尘装置无须外运，不会造成二次污水污染的情况，降低二次清理成本投入。所以有着初始费用成本较低，运行维护费用较小等优势，关键在于干雾抑尘技术的原本初始用水量较小，仅仅达到传统水雾喷淋1/20 ～1/30，所以能源节约效果显著。

3.6 压缩空气驱动声波振荡器

所用干雾抑尘技术能够利用压缩空气作为声波振荡器的驱动载体，通过高频声波达到的音爆作用，高度雾化水分，形成低于10mµ 的细微水雾颗粒喷向起尘点，这样粉尘颗粒会和水雾颗粒之间形成更充分的碰撞、聚集、黏结，并受自身重力作用影响发生沉降。在较大雾量情况下，会使得空气内部水蒸气在短时间内迅速饱和，并碰撞粉尘接触凝聚在一起，达到一定重量后沉降实现更优秀的抑尘效果，减少粉尘扩散区域，也不会对区域设备正常运作产生影响，再加上所用干雾级别的雾不会对干散货增加水分减少皮带堵塞等情况发生，提高了安全环保性。

4 结语

总之，在如今我国干散货港口铁路运输事业发展进程中，现已进入结构化调整阶段，应当遵循环境保护重视防治污染的同时重视生态保护，利用清洁生产相符的新技术、新工艺与高效、连续大型设备，做到从根源降低资源消耗，在各工序配备完善环保设施，从而有效收集污染物，最大化控制污染物排放，创造良好的企业环境。