工業粉塵類型與除塵技術

近年來國家針對各個生產行業都頒布了新的排放標準，對排放氣體中的粉塵含量有更加嚴格的要求。為了適應更高的排放標準，提高除塵效率，降低生產成本，針對不同的粉塵類型合理選擇除塵方法以保證除塵效果和除塵的經濟性顯得尤為重要。

1粉塵的分類及成分分析

工業粉塵的分類依據各有不同，可以按物質的組成、粒徑的大小、形狀及物理化學特性等進行分類。筆者為了加強針對性，按照粉塵產生行業的不同將工業粉塵分為水泥行業粉塵、燃煤發電行業粉塵、鋼鐵行業粉塵、木材行業粉塵、有色金屬行業粉塵及其他粉塵等類型。

1.1水泥行業粉塵

目前，火力發電、水泥、鋼鐵是我國粉塵污染較為嚴重的行業。水泥粉塵主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO及K2O等物質組成。水泥生產各個階段的粉塵具體組成見表1。

水泥粉塵中只有開采階段產生的粉塵大部分可以自然沉降，其他階段85%的粉塵粒度為0～10μm，必須進行除塵處理。因為SiO2為最主要的成分，所以除塵工藝選擇時應該考慮SiO2比電阻較大、粘附性較強及安息角較大等因素。

1.2燃煤發電行業粉塵

燃煤發電行業生產工藝主要有輸煤系統、燃燒系統、熱力系統、化學水處理系統、除灰渣系統及電氣系統等。在輸煤過程和燃燒過程會產生大量的煙氣粉塵，燃煤電廠生產過程中也會產生很多粉塵，主要有煤塵、石灰石粉塵、石膏粉塵及矽塵等。在一般生產過程中粉塵的產生場所和粉塵類型見表2。

由于粉塵中以煤粉和矽塵為主，除塵時要考慮煤粉的可燃性和爆炸性，同時也要考慮矽塵比電阻較大的問題，因此需在不同的生產階段合理選擇除塵方法。目前國內95%的燃煤煙氣處理為靜電除塵器，但是隨著排放標準的提高，逐漸被電袋結合的方法替代。

1.3鋼鐵行業粉塵

鋼鐵企業的生產流程較長，由于采礦和煉制為主要的粉塵產生階段，因此筆者只對采礦和煉制兩個過程產生的粉塵成分進行了分析。采礦階段產生的粉塵特性見表3。煉制階段煙氣中粉塵的成分見表4。

1.4木材行業與有色金屬行業粉塵

木材粉塵是木材加工過程中產生的浮游于空氣中的顆粒。木材粉塵按照粒徑大小可以分為大粒徑和小粒徑兩類，大粒徑粉塵是指粒徑大于10μm的粉塵顆粒，小粒徑粉塵是指粒徑小于10μm的粉塵顆粒。大粒徑粉塵可利用機械除塵的方法進行除塵，小粒徑粉塵由于具有安息角較大、比電阻大、爆炸極限較大的特點，因此一般采用布袋除塵法。

在有色金屬行業中，主要的粉塵來源是冶煉過程的煙氣中和采礦過程中，其中冶煉過程中尤為嚴重。冶煉過程產生的煙氣中主要以各種高溫易揮發金屬的氧化物、硫氮氧化物等為主。因為冶煉產生的煙氣中含有金屬氧化物，且金屬氧化物的溫度很高，所以除塵時要避免采用布袋直接除塵。

2除塵技術及優缺點

除塵技術就是利用兩相流動的氣固或液固分離原理捕集氣體中的顆粒物。目前應用比較廣泛的除塵技術有五大類:機械式除塵技術、電除塵技術、過濾除塵技術、濕式除塵技術和新型復合式除塵技術。

2.1機械式除塵

2.1.1沉降除塵

沉降除塵是利用重力作用使粉塵從氣體中自然沉降。沉降除塵按照氣流方向的不同可以分為水平氣流除塵和垂直氣流除塵，這兩種方法原理。相同、效果接近，僅是風向結構上有差別沉降除塵的優點:結構簡單、容易維護、氣流阻力低、投資少、施工快、節省鋼材、維護費低、維修周期長、耐高溫。缺點:除塵效率低。除塵范圍:能除去粒徑大于100μm的粉塵，一般用于一級粗凈化。

2.1.2慣性除塵

慣性除塵利用粉塵在運動過程中的慣性力將粉塵從氣體中分離出來。按結構形式的不同可分為碰撞式慣性除塵器和回流式慣性除塵器。慣性除塵的優點:結構簡單、運行阻力小、耐高溫。缺點:除塵效率較低。除塵范圍:對粒徑大于20μm的粉塵有很好的去除效果，通常用于一級除塵。

2.1.3旋風除塵

旋風除塵是利用氣流作旋轉運動將塵粒分離并捕集的裝置。旋風除塵技術發展相對比較成熟，被廣泛用于工業一級除塵中。旋風除塵根據進風結構不同分為螺旋切線型、擴散型、多管型及異型等。

旋風除塵的優點:處理量大、耐高溫、操作維修方便、分離效率高、對粉塵適應范圍廣。缺點:占地面積大、鋼材耗材多、運行成本較高。除塵范圍:對粒徑大于5μm的粉塵具有較好的去除效果，旋風除塵器被廣泛的用于鋼鐵、水泥和木材行業中。

2.2電除塵

電除塵是利用靜電場使塵粒帶電吸附到電極上的除塵方法。電除塵器由除塵體與電場控制裝置組成。按工作溫度可分為低溫電除塵器、中溫電除塵器和高溫電除塵器。

電除塵的優點:除塵效率高、設備阻力低、處理煙氣量大、運行費用低、維護工作量少且無二次污染[9]。缺點:粉塵比電阻隨溫度變化大，需要控制溫度，不同微粒對應不同的最佳電場參數，需要多次調試，隨著國家對煙氣排放標準的修改，電除塵后的煙氣有時達不到要求。除塵范圍:常用于收集以煤為燃料的工廠和電站所排煙氣中的煤灰和粉塵，冶金中用于收集煉爐煙氣中錫、鋅、鉛及鋁等的氧化物。電除塵器對0.5μm以上的粉塵(比電阻合適)具有較好的收集作用。