净化铅烟用新型SV式洗涤器
许多企业生产加工过程中的铅烟污染, 一般都是由金属铅或其合金在化铅炉中熔化挥发出来造成的。据显微镜观察:铅烟颗粒直径大部分在0·1μm左右,属于呼吸性粉尘。这种微小的铅粒对职工危害极大。减少铅污染,保护环境一直是人们重视的研究课题。由于铅烟在废气中呈气溶胶状态,适用于湿法吸收净化。为此,在深入研究各种湿式除尘器的性能特点之后,我们研制出一种 SV型湿式洗涤器。该装置在北京玛钢厂水箱分厂的化铅炉上应用成功,铅烟净化效率在99%以上。大大改善了车间的卫生条件, 其铅烟排放浓度低于国家规定的铅烟排放标准0·03mg/m3。
1 工艺特点及烟尘治理系统
汽车水箱生产中的制管工序是使铜片在熔化的铅液中通过,从而镀上铅锡合金。化铅锅容纳700kg左右的铅锡合金,铅液的温度在330℃左右。在制管过程中,铅锅内散发出大量的铅烟气体,产生许多铅氧化物的微粒。为防止铅烟污染车间空气,在化铅炉上设置柜形排气罩,罩正面有一操作口,工人可查看炉内运行状况,不用时关闭操作门。
排气罩的抽气量应能保证产生的热烟气全部抽走,使操作口及缝隙处有0·6m/s以上的控制风速。经计算得出最小排风量为 2000m3/h。
含尘烟气经过SV型洗涤器净化后由 4—72№3·2A风机引出排入大气。净化含铅废气所需用水由25WG型污水泵提供,净化器排出的废水流入水封槽后进入污水池。除尘工艺流程见图1。
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2 SV型净化器的除尘机理
SV型洗涤器综合运用了物理和化学方法。SV型洗涤器结构见图2。
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在除尘过程中,含尘气体首先进入洗涤器上部的入口烟管。由烟管内的溅锥喷嘴产生的微细雾滴使气体达到饱和及过饱和状态。粗尘粒与雾滴碰撞沉降下来。此后,饱和气体在通过文氏管喉部时,流速增加,静压减小,水滴继续雾化成更细的雾滴,尘粒表面附着的气膜被冲破,使尘粒被水润湿;同时由于气液两相间的相对速度较大,尘粒与液滴或尘粒之间发生强烈碰撞、凝并,成为更粗大的聚合体。在文氏管的扩散管后部再设置一溅锥喷嘴,进一步捕集凝聚的较大颗粒尘。随后,气体离开渐扩管,冲击除尘器底部斜板,带有尘粒的较大液滴在惯性作用下被拦截下来,流入灰水池。而气流向上翻转通过波纹挡板脱水器,脱除气流中的水滴。净化并脱水后的清洁气体排出室外。
铅在熔化过程中产生的烟尘主要是以氧化物的形式存在。铅尘粒径一般小于1μm。为提高铅烟净化效率,利用铅尘与碱反应的特性,在洗涤液中加入NaOH,使溶液的pH 值达到10以上。在洗涤器内,水滴雾化的过程就完成了铅与碱的化学反应,生成溶于水的Na2PbO2,而使铅尘从废气中除去。其化学反应式如下:
PbO+2NaOH=Na2PbO2+H2O
3 SV型洗涤器的结构设计
SV型洗涤器的结构尺寸对其效率及阻力损失有很大影响。
3·1 烟气粗净化饱和室
在饱和室的入口烟管处设置一溅锥喷嘴。喷出后自然形成的锥形液面应为90° 角,而在风流作用下,锥形角变小,液面行走的距离变长。因此,入口烟管在喷嘴之后要有一定的长度。这一长度由入口气流速度、水压及喷嘴结构决定。该装置选用不易堵塞的溅锥喷嘴,耗水量340kg/h,水压 202·65kPa。这种情况下根据计算得喷嘴后烟管长度为200mm。
沉降下的泥浆顺室内的斜面流入水封槽,斜面的角度为30°,可避免泥浆在隔板上阻留。经过粗净化的烟气进入文氏管。
3·2 文氏管
文氏管在此处的作用是增强雾化效果, 通过雾化、冷凝,使细小的尘粒凝结成大冷凝核。文氏管的喉口速度低于一般高能文氏管的速度,一般选为50~55m/s。渐扩管扩张角取7°。在渐扩管末端再设置一溅锥喷嘴, 耗水量为340kg/h,水压202·65kPa。渐扩管之后加一段直管。
文氏管与饱和室的下部斜板固定在一起。由于文氏管喉口磨损严重,为了便于维修更换,把斜板做成两部分,喉口部分做成活接,上下板有止口,用螺栓联接,并使斜板的上表面光滑,不阻留泥浆。
3·3 波纹状脱水器
经文氏管净化后的带水气流,向上逆转进入波纹状脱水器。脱水器的脱水效率随气流速度的增加而提高,但流速过高会造成二次带水,从而降低脱水效率。这一临界气流速度一般由经验确定,以4m/s的速度为最佳。由此而设计各波纹板的平行间距、波纹角度、波纹板高度。
3·4 水封槽
经过各阶段净化后的污水顺隔板流入水封槽。设立水封槽是为防止外部空气进入除尘器内。除尘器底部出水口插入水封槽的深度要大于200mm,保证槽内的水不被吸入室内。水封槽内的水连续流入污水池,除尘用水取沉淀后的清水池中的水。
污水池中要定期投入烧碱NaOH,检验 pH值使经常保持在10左右。
4 化铅炉铅烟净化效果
该套净化设备投入运行以后,运转正常, 在工人工作地点测定空气的含铅浓度,结果见表1。
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在除尘器进出口分别设采样点,测出在系统正常运行时,除尘器进、出口气体含铅浓度,见表2。
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从测试结果可以看出:SV型湿式洗涤器的铅烟净化效率在99%以上,使用该装置后,车间内的空气质量得到改善,满足车间内卫生标准;经过净化后的烟气排放浓度远低于国家排放标准。
5 结束语
化铅炉除尘系统投入运行后,证实了SV 型洗涤器的设计是合理的,且结构紧凑,体积小,设备阻力低,投资省,管理操作方便,运行可靠,净化效率高。解决了铅烟治理的难题。
SV型洗涤器在使用中应该注意的问题是:洗涤用的循环水达到较高浓度时,要定期更换,送至污水站处理,不能随意排放。洗涤水的综合利用有待进一步研究。
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