龐 波

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

在進(jìn)行礦井作業(yè)的過程中，極易產(chǎn)生礦井粉塵，而礦井粉塵的危害性極大，首先會(huì)損害作業(yè)設(shè)備，進(jìn)入機(jī)器部件中產(chǎn)生磨損，進(jìn)而造成設(shè)備故障，降低設(shè)備壽命，產(chǎn)生極大的損失[1]。由于礦井內(nèi)密閉，當(dāng)粉塵濃度過高后，極易發(fā)生爆炸，給生產(chǎn)安全帶來威脅，且一旦爆炸產(chǎn)生的后果不可估量。目前塵肺病是礦井工人的職業(yè)病，原因就是礦井工人吸入大量的礦井粉塵，且這些粉塵得不到排出，集聚在肺部嚴(yán)重?fù)p害呼吸系統(tǒng)，以目前的醫(yī)療水平來說，塵肺病的治愈率極低，發(fā)病痛苦，治療費(fèi)用極高。不僅是礦井工人，在相似的高粉塵環(huán)境下工作的勞動(dòng)者都極易遭受塵肺病的侵害，因此采取措施進(jìn)行礦井粉塵控制是非常必要的。

干式電除塵技術(shù)在粉塵防治中應(yīng)用許久，利用電暈放電達(dá)到去除粉塵顆粒的目的。干式電除塵器由高壓供電系統(tǒng)和電除塵器本體兩個(gè)部分構(gòu)成，具體的工作流程包括氣體電離、塵粒荷電、荷電塵粒的運(yùn)動(dòng)、荷電塵粒的捕捉和電極清灰這幾個(gè)步驟[2]，本文就是按照干式電除塵器在礦井粉塵控制中的工作流程，對干式電除塵技術(shù)在礦井粉塵的應(yīng)用進(jìn)行改良，提高除塵效率。

1 干式電除塵器在礦井粉塵控制中的應(yīng)用

1.1 氣體電離

干式除塵技術(shù)主要包括電除塵、袋式除塵和電袋復(fù)合除塵技術(shù)，干式電除塵技術(shù)具有設(shè)備阻力低、除塵效率高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，適用于礦井粉塵控制。干式電除塵器的氣體電離過程就是使礦井中的氣體在強(qiáng)電場情況下進(jìn)行自發(fā)性電離，產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使粉塵顆粒荷電。通過干式電除塵器的供電系統(tǒng)進(jìn)行加壓，使氣體中的電子從負(fù)極向正極運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中撞擊中性原子或分子進(jìn)而產(chǎn)生電離，形成電流。隨著電壓強(qiáng)度增大到臨界電暈電壓，在放電電極間會(huì)看到電火花，這段穩(wěn)定電壓就是電除塵器的起始工作電壓。當(dāng)放電極起暈后，電壓升高會(huì)使離子數(shù)增加，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)又會(huì)不變，所以改變放電極的施加電壓可以影響電除塵器的除塵效率。在進(jìn)行氣體電離過程中，實(shí)時(shí)測量離子數(shù)量，當(dāng)離子濃度穩(wěn)定不變后，當(dāng)前電壓即為分離效率最佳電壓。

1.2 粉塵顆粒荷電及遷移

干式電除塵器工作的基本條件就是將粉塵荷電后在電場力的作用下從空氣中分離出來，進(jìn)而吸附去除，因此使粉塵粒子荷電是個(gè)關(guān)鍵過程。粉塵荷電有兩種方式和途徑，通過氣體電離產(chǎn)生放熱過程，使得離子通過氣體擴(kuò)散，并與粉塵碰撞后粘附其上使之荷電，這種荷電方式我們稱之為擴(kuò)散荷電；另外一種就是離子在外加電場的作用下與懸浮的塵粒相碰撞并粘附在塵粒上使之荷電，叫做碰撞荷電。在干式電除塵器中，顆粒荷電小于電場充電的飽和充電量時(shí)，考慮電場荷電和擴(kuò)散荷電，當(dāng)顆粒荷電量大于電場充電的飽和充電量時(shí)，只考慮擴(kuò)散荷電過程。不同規(guī)格的粉塵離子需要不同的荷電機(jī)理，關(guān)系如表1所示。

表1 不同粉塵顆粒荷電機(jī)理表

礦井粉塵控制中，粉塵粒子荷電遷移是一個(gè)持續(xù)的過程，當(dāng)荷電粒子濃度過高時(shí)，粉塵的收集會(huì)受到影響，所以過程中要測量微電荷數(shù)據(jù)。此外對電壓電流瞬時(shí)信號進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保電除塵器在伏安特性拐點(diǎn)下運(yùn)行，避免產(chǎn)生反電暈放電現(xiàn)象。

最終在電場力的作用下，荷電后的粉塵會(huì)向著與自身極性相反的電極運(yùn)動(dòng)，最終吸附在電極上。

1.3 電極清灰

干式電除塵器內(nèi)部分為陰陽極系統(tǒng)，陰極系統(tǒng)中陰極作為一個(gè)放電電極，主要作用就是與陽極形成電場，產(chǎn)生電暈電流，實(shí)現(xiàn)粉塵荷電及遷移工作。而陽極系統(tǒng)的主要作用就是進(jìn)行電極清灰和振打裝置控制。當(dāng)陽極板上的帶電粉塵積累夠厚時(shí)，觸發(fā)振打裝置，通過機(jī)械振打或者聲波震動(dòng)模式將極板表面的粉塵剝離，振落到灰斗中收集，以達(dá)到除塵的目的。因?yàn)榫哂懈街缘姆蹓m很容易粘附在電極的表面，在高電壓條件下會(huì)出現(xiàn)爬電擊穿現(xiàn)象，所以在陽極上安裝支撐瓷套，陰極使用電瓷轉(zhuǎn)軸等方式避免故障發(fā)生。

在電極清灰過程中，要避免二次揚(yáng)塵的發(fā)生，因此要研究粉塵剝離陽極板的過程，找到振打加速度與二次揚(yáng)塵的關(guān)系。粉塵比電阻越大，粉塵剝離所需要的振打加速度越大，同時(shí)對收塵的效率要求更高。當(dāng)振打裝置運(yùn)行時(shí)，將收塵運(yùn)行電壓提高可以提高收塵效率，并減少振打時(shí)的二次揚(yáng)塵。為保證陽極板清理干凈和盡可能少的二次揚(yáng)塵，應(yīng)在粉塵層厚度大于等于3mm時(shí)啟動(dòng)振打裝置，振打時(shí)運(yùn)行電壓應(yīng)高于20kV，振打加速度要大于89.4g，但不可超過135.8g。

2 實(shí)驗(yàn)論證

為了驗(yàn)證本文改良的干式電除塵器的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。使用兩臺(tái)干式電除塵器在同一個(gè)礦井中進(jìn)行粉塵控制作業(yè)，其中一臺(tái)除塵器按照本文方法進(jìn)行改良，另一臺(tái)保持不變，在相同電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，通過相同時(shí)間內(nèi)測量兩臺(tái)機(jī)器灰斗內(nèi)的粉塵數(shù)量進(jìn)而對比除塵效率，結(jié)果如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖可以看出，經(jīng)過方法改良后的干式電除塵器粉塵收集效率更高，證明本文進(jìn)行的改良有效。

3 結(jié)語

本文對干式電除塵技術(shù)在礦井粉塵控制中的應(yīng)用展開分析，針對干式電除塵器使用過程中氣體電離、粒子荷電遷移、電機(jī)清灰階段存在問題進(jìn)行技術(shù)改良。通過實(shí)驗(yàn)論證表明，本文提出的方法可以有效提高礦井粉塵控制效率。希望本文的研究能夠?yàn)槲磥矸蹓m控制工作提供理論依據(jù)。