针对卷烟生产尾气的新型喷淋除尘系统设计

针对卷烟生产尾气的新型喷淋除尘系统设计

陈滨  余鹏飞*

厦门烟草工业有限责任公司  福建省厦门市 361028

通讯作者：余鹏飞

摘要：本文介绍了烟草工业企业卷包车间除尘工序新型喷淋除尘系统的工作原理、新型喷淋除尘系统的工艺流程、选型计算及控制系统，并展示了新型喷淋除尘系统的实际使用效果。新型喷淋除尘系统为机械与电气一体化自动控制系统，由循环水系统、喷淋除尘系统、电气控制系统三部分组成。该系统的实施运行能有效减少，不仅如此，新型喷淋除尘系统投资相对较小，装机功率及电耗较低，是对现有烟草工业卷包车间除尘工艺的有益补充，能够提高烟草工业卷包车间的粉尘污染治理水平。

关键词：除尘工艺；卷包车间；喷淋除尘；降尘效果

引言

尾气排放的治理一直是整个卷烟生产行业领域里的环保焦点，由于卷烟工业卷包车间生产工艺的特点，卷烟生产过程中不可避免会产生尾气，现有的车间尾气治理方式是通过除尘风机的过滤滤芯，让所有风管里生产尾气里的烟末、尘土等颗粒物在这一环节都沉淀下来，从环保的角度来看，生产企业对外界环境的最直接影响就是生产尾气的排放，传统的除尘手段虽然能大幅度降低尾气中的烟末、尘土等尘粒，但是对肉眼不可见、细微的粉尘的降尘效果则略有不足，对外界环境大气还是存在一定程度的污染。基于当下的环保形势，目前亟须创新思路研制一种新型除尘系统加装在现有除尘工序的末端，实现对粒径小的粉尘微粒实现更有效的除尘效果。

1 新型喷淋除尘系统工作原理

1.1 “云变成雨”过程的启发

在自然界里，云变成雨的过程中，在雨滴形成的初期，云滴主要依靠不断吸收云体四周的水汽来使自己凝结和凝华。如果云体内的水汽能源源不断得到供应和补充，使云滴表面经常处于过饱和状态，那么，这种凝结过程将会继续下去，使云滴不断增大，成为雨滴。

以上的自然现象得到了一种对尾气除尘的启发：可以通过与颗粒物粒径相近的水汽来捕获颗粒物。由于水汽微细，部分水汽会在空气中迅速蒸发使局部空间内的相对湿度迅速饱和，过饱和的水汽会以尘粒为核凝聚，使尘粒径不断增大直至降落到地面，从而达到降低颗粒物浓度的目的。

1.2喷淋降尘原理

通过以上启发，我们可以使用雾化喷嘴来对尾气进行喷淋除尘工作。喷嘴是水雾产生的关键，水雾里平均每个雾滴的直径就是雾滴粒径。喷雾降尘主要工作原理就是雾滴与粉尘颗粒的碰撞捕集和凝结沉降，当喷嘴雾滴粒径越小，与粉尘颗粒的碰撞面积就越大，降尘效率就越高。

2 新型喷淋除尘系统工艺设计

针对卷烟生产尾气的新型喷淋除尘系统总共由循环水系统、喷淋除尘系统、电气控制系统三部分组成。

2.1 循环水系统设计

循环水系统能够实现对喷淋除尘系统的进水回水，整个循环水系统包括循环水贮存装置、液位检测装置、电动阀门等，其中所循环水贮存装置用于储存喷淋后的水及对喷淋装置进行供水，并实现对喷淋后的水流进行存储以便循环利用。液位检测装置安装在循环水贮存装置与喷淋除尘装置内，根据循环水贮存装置与喷淋除尘装置内检测到的水流的液位情况来控制电动阀门开启，利用电动阀门来控制静压箱喷淋的工作、循环水贮存装置给喷淋除尘装置的进水与回水、自来水对循环水贮存装置的供给、喷淋除尘装置的溢流排水。

2.2喷淋除尘系统设计

本喷淋除尘系统采用静压箱作为喷淋装置。静压箱的净化效果出色，具有可连接多风管、均匀出风、降噪等特点，能够水平地连接各除尘管道。更重要的是，采用静压箱作为气体汇流的场所可以显著降低除尘风管输送过来气流的风速与粉尘颗粒物的动能，能有效防止气流回涌给除尘风机造成的损害。

静压箱如上图所示，静压箱体的三面与生产车间的除尘管道相连接，生产车间的除尘管道气体流速过快，不利于喷淋除尘工作的进行；而当气体进入静压箱内时，受限于静压箱内的横截面积，气体的流速在静压箱内将大幅下降，更有利于喷淋降尘。静压箱内设有两条排水管，一条装于静压箱底部受电动阀控制，流向循环水贮存装置；另一条装于静压箱侧壁，当静压箱内水位过高无法及时排向循环水贮存装置时，开启溢流排水，排向车间污水站。雾化喷嘴安装于静压箱顶部，在静压箱内实现全覆盖喷淋。

2.3 电气控制系统的设计

该系统的电气控制采用西门子S7-300 PLC作为控制器进行控制，用STEP 7软件进行系统程序的编写，以梯形图作为该系统的程序语言。通过PLC控制器可接收来自循环水贮存装置、喷淋静压箱内的液位信息后，根据程序发出指令对各通道阀门的通道进行自动控制，可以实现喷淋除尘工作的同时又能达到节约水资源的效果。

图 3 系统程序控制逻辑图

本系统利用Intouch软件作为上位机界面软件开发系统操作控制界面，通过可视化软件为操作人员提供喷淋工作状态、水位控制情况、电动阀门开关状态。此外，PLC网络通信连接至远程服务器，服务器将该系统各项数据进一步上传给远程操作站，操作人员可以远程对该控制系统的相关参数进行调整，当系统出现故障也能通过服务器远程传递报警信息给操作人员。

3 效果检查

3.1 降尘效率验证

卷烟生产企业的卷包车间主要环境排放污染物是“颗粒物”，为了有效测量喷雾装置的降尘效果，在静压箱内设置采样点，采样测量喷淋工作前后静压箱排放出的粉尘颗粒物浓度，从而反映系统的降尘效率。降尘效率公式为：

其中，C1为降尘前的颗粒物浓度，C2为降尘后的颗粒物浓度。测试降尘效率结果如下表所示：

表1 除尘喷淋装置对尾气颗粒物浓度的降尘效果

由上表可见，除尘喷淋装置对粉尘的降尘效率达到了 70％以上，该系统的运行具有非常好的降尘效果。

4 结语

采用雾化喷淋除尘技术对卷烟企业卷包车间排放的尾气进行降尘处理，通过生产及应用实践，该装置取得明显效果，对排放到大气中的生产尾气具有较高降尘效率和良好的净化效果，有效生产车间的尾气排放对周围环节的影响。另外，该装置提升了周围空气质量的同时，也减少尾气排气管的数量，更有利于环保设备管理。

参考文献：

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[2]徐水军.静压箱性能特点及设计实例[J].建筑,2014(16):85-86

[3]张明,王兴敏.雾化喷淋除尘技术在翻包区域的除尘设计应用[C]. 第十一届中国钢铁年会 论文集——S15. 能源与环保,2017:198-202.