科霖尔（Cleaner）生物液膜抑尘系统在祁连山水泥集团古浪分公司的应用

  水泥是个污染物排放量大的行业，它对环境的污染主要是粉尘污染，也是造成矽肺、尘肺等职业病的根源。中国水泥工业排放的水泥粉(烟)尘占全国工业粉尘排放总量的39%，高居工业排尘之首，属于重点污染行业。我国单位国土面积排放的水泥粉(烟)尘量是世界平均值的8.45倍，约数百万吨，吨熟料粉尘排放为德国的176倍，粉尘中的PM2.5含量超过80%，采用新工艺、新技术，对水泥厂进行粉尘防治是水泥企业亟待解决的问题。

  在水泥生产过程中，需要经过矿山开采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅烧、熟料冷却、水泥粉磨及成品包装等多道工序，每道工序都存在不同程度的粉尘外溢，其中原料破碎及预均化工艺的粉尘排放较为严重，粉尘主要来自钙质原料（石灰石）的破碎和预均化环节，此类粉尘无组织排放占水泥企业无组织排放的50%以上，而国内水泥厂只在破碎机处安装布袋除尘器进行局部收尘，皮带运输粉尘弥漫厂区，而均化库内的粉尘没有任何处理设施，生产时粉尘充满整个均化库内，工人无法进入均化库做设备巡检，超高的粉尘浓度污染油脂极大的危害设备的作业率、阻碍人员视线，存在极大的安全隐患。科霖尔以水泥厂原料粉尘的治理有望利用国家提高环境保护标准和鼓励节能减排的政策为契机，在古浪祁连山水泥有限公司210万吨/年石灰石生产线上设计安装了一台型号为CE902的生物液膜抑尘系统，整线减少破碎和预均化系统的粉尘排放。

  1科霖尔生物液膜抑尘系统的介绍

  1.1科霖尔生物液膜抑尘技术原理

  科霖尔生物液膜抑尘技术是基于布袋除尘器的过滤、静电除尘器的吸附、干雾除尘的润湿团聚的除尘方式，采用了生物抑尘制剂液膜对粉尘进行封闭（防止逃逸）、液膜本身物理和化学特性的静电吸附（防止散逸）、抑尘稀释剂本身的润湿团聚能力（防止飞散）进行综合性的粉尘治理。因此，在粉尘产生的源头（破碎设备）添加Clean抑尘剂，在此过程中受挤压而产生的粉尘就会被封闭、吸附和团聚物，使粉尘重量增加并自然沉降，从而达到抑制矿石在生产加工过程中粉尘飘散的目的。

  该技术使用的Clean抑尘剂对人体没有任何危害。Clean抑尘剂的原理为：在抑尘系统的量子合金液膜发生器自身产生的能量作用下，通过载体稀释剂，产生微振能量场，使得液膜发生器长期保持稳定，从而将Clean抑尘剂转化成带电荷和强力吸附性的泡沫状物质，再利用超细灰尘的荷电性进行相互吸附，使超细粉尘包裹和团聚，达到一定重量后自然沉降，自此达到了抑制粉尘飞散的目的。

  Clean抑尘剂在约3小时内降解78%，48小时后全部自行降解，完全不会影响到后续产品的质量、改变产品的性质和生产加工工艺，且抑尘制剂无毒害性，降解后对环境无影响。

  1.2科霖尔生物液膜抑尘系统的结构组成

  科霖尔生物液膜抑尘系统主要有以下五大系统组成（如图1）：

  图1 Cleaner生物液膜抑尘系统组成

  ①液膜制备系统：是本系统的核心，专利设计的内部结构保证抑尘液和空气经过发生系统形成薄壁细泡状的抑尘泡沫，使泡沫的延展面最大化，其总体积膨胀120-150倍，泡沫与空气接触面积增加500-800倍。

  ②抑尘剂储备系统：确保Clean抑尘剂、水和空气的无污染储存，并按照设定的参数精确自动配比。

  ③喷洒降尘系统：根据药液发生系统提供的液膜，将液膜直接、均匀地分布在降尘点的周围。现场服务工程师会根据各个作业场所生产的实际情况确定出不同的安装方案，选择合适的抑尘点，以便在最佳抑尘点安装，从而达到粉尘的理想抑制聚合。

  ④智能控制系统：主要由相互协调的软件系统组成，为使系统控制线路简单、运行可靠，根据产品的特点和实际情况，采用先进的传感元件，提高系统智能化，并可调节抑尘制剂的喷施量，减少人工操作引起的失误，方便非专业操作人员使用。

  ⑤液膜输送系统：使用食品级药液输送管路，确保药液在管路传输的过程均匀持续输送到前端出口，并尽量降低从药液发生系统到喷施物料的过程中的压力损耗。

  1.3

  本系统安装容易，智能化操作简单，维护简便； 使用成本低，不产生二次污染。由于在颚破后、圆锥式破碎机（或反击式破碎机）前后分别加入了Clean抑尘剂，有效地抑制了粉尘的产生。预估在设备正常运转后，破碎和筛分现场粉尘的总抑制率最大可达80%--85%以上，在破碎生产线现场内距离设备10米处基本无粉尘飘扬，操作工人可以自由作业而不受粉尘危害。

  ①操作简单

  在设计过程中充分考虑到现场操作人员的劳动强度和操作要求，科霖尔液膜抑尘系统主机在整套设计时采用智能化模块设计，从而简化了现场操作和维护。

  由于采用智能式模块化设计，使整机操作上仅有2个按钮，简单可靠(如图2）。

  图2   操作面板

  ②安装时间短

  传统的除尘方式，大都需要开阔的场地和比较繁琐的系统布置，以最常见的布袋式除尘为例，其主体结构主要由气路系统、箱体、袋室、灰斗、钢结构支腿、楼梯、栏杆、清灰控制器等组成。在安装现场需要大量的占地面积，需要做重型的基础，必须留有钢管等气路系统的路线和位置，并且由于该类设备需要做大量的密封罩以达到密闭的效果，但由于该类密封都靠钢板等作为主要支撑材料，具有重量大，拆装非常不便，安装周期长等特点。尤其对主要粉尘点（进料场）无法进行控制。

  科霖尔液膜抑尘系统主机主机设备尺寸适中，占地面积非常小，通过软管输送到指定的喷射位置，对于现场环境，几乎不需要密闭的空间或者密封的措施。由于采用高强度软管，重量极轻，配合独创的旋转式多孔喷口，一个工作人员可轻易通过拉伸将管路喷口调整到合适的位置，不需要任何的起吊或搬运措施。由于其独创的抑尘技术，可确保在破碎部分进行精准控制，无需进行后续筛分及落料粉尘控制，由此，安装过程极其便利，可利用作业长做检修间隙安装，甚至在走左场所运行状态下也可以进行正常的安装，通常情况下，仅需1～2天就可完成该设备的安装（如图3）。

  图3   液膜抑尘系统主机安装基础平台

  ③功耗低

  科霖尔液膜抑尘系统主机主机设备的功耗较低，最大仅需20平方的（3+1）芯电缆，在实际安装时对于矿山的用电负荷不会造成过大的负担，通常情况下，只需连接电缆到配电房即可，无需专用的配送电措施。

  而布袋式除尘器，需要巨大的装机功率，对一条完整的生产线进行全线除尘，动辄需要上百千瓦，甚至数百千瓦，需要配套的输变电系统和线路，因此以上系统会带来生产线长时间停产，以便于施工安装的需要，对矿山企业来讲，该类型设备安装要求很高，影响周期很长，造成的因工停产损失巨大。

  ④抑尘率高

  传统的除尘方法都要经过先收集再处理的除尘过程，不可避免的在除尘器附近会造成粉尘浓度的高度集中，整条生产线中会出现一个甚至多个局部粉尘集中点。同时，针对生产线中的各粉尘点必须做到全方位控制，这样就对生产设备检修或更换带来极大不便，同时针对进料场粉尘无法进行治理。因此，对于整线生产的粉尘无法做到高效控制。采用科霖尔液膜抑尘系统主机，针对性的对生产过程中各个产尘点进行抑尘处理，从根源上抑制了粉尘的产生。同时尖端的抑尘剂技术保证了加工过程中微小粉尘颗粒之间的相互吸附，避免了矿石在传输和筛选中的二次扬尘，整线抑尘效率可以控制在80%-98%之间。

  ⑤生产无害化

  由上海公路质量检测中心（国家级）和济南大学的联合检测，使用Cleaner生物液膜抑尘系统对水泥生产过程及其制品的强度没有影响。

  由上海化工研究院测试中心（国家级）进行测试，对于急性经口毒性、急性皮肤刺激性、腐蚀性以及生物降解等实验，显示Clean抑尘制剂无毒无害并可自然降解

  ⑥生物液膜抑尘与布袋除尘方式的对比

  与传统式除尘方式在密封性能、水污染、成本收益、除尘效果上进行综合对比，结果见表1。

  表1  科霖尔生物液膜抑尘系统与布袋除尘除尘方式的优势对比

  由表1可知，Cleaner抑尘系统在安装效果、能耗、水耗、运用效果上较袋式除尘器除尘方式有着较为明显的优势。

  ⑦智能程度高

  矿山现场作业，当设备产生故障时，科霖尔抑尘系统会蜂鸣报警，同时在显示屏上显示故障及解决方法，以便快速解决生产中过程中带来的问题，防止更为严重的错误发生。

  该功能可以为贵公司定制适用的模式，以便于贵公司对所辖地区矿山粉尘的治理及检测，具体的情况可以和技术专家讨论制定（如图4）。

  图4 部分智能操作界面

  2生物液膜抑尘系统在祁连山水泥集团古浪分公司的应用

  2.1古浪祁连山水泥有限公司210万吨/年石灰石生产线粉尘治理项目介绍

  甘肃祁连山水泥集团股份有限公司是中央企业——中国中材集团有限公司的下属子公司、国家重点支持的12户大型水泥企业集团之一，是甘青藏区域最大的水泥生产企业集团、西北地区特种水泥制造商。古浪祁连山水泥有限公司是甘肃祁连山水泥集团股份有限公司在古浪注册的全资子公司，该公司水泥生产线为日产4500吨/日干法水泥生产线项目，估算总投资8.24亿元，年可实现销售收入6亿元，利税1.2亿元。2014年5月，该公司210万吨石灰石生产线粉尘治理项目委托科霖尔环保科技（上海）有限公司进行设计，设计要求整线抑尘效率大于80%即可，且设备稳定性需适应海拔高度3600m，每年冬季（10月~3月）平均温度为-26℃的恶劣天气。

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  2.2科霖尔生物液膜抑尘系统的安装

  科霖尔生物液膜抑尘系统安装在破碎机30米半径内，因需要防寒设计了5mX8m的简易保温房，两组分头分别设计在给料机和破碎机入料口处。（如图5）

  图5简易保温房内的液膜抑尘系统和一组喷头的安装位置

  2.3科霖尔生物液膜抑尘系统的运行成本分析

  科霖尔抑尘系统的运行成本主要由电耗、药剂和水的使用组成，在本方案中就以单位生产量（每吨矿石）运行成本计算。

  (1)电耗：古浪祁连山当地工业电价为0.68元/Kw×h，功率因数为0.85。

  每吨矿石用电成本：30Kw×0.68元/Kw×h×1h×0.85/700吨矿石≈0.02元/吨矿石；

  (2)药剂：根据2014年9月1日～2014年9月5日运行数据，因矿石湿干程度不同，吨矿石药剂使用量约为5.3g~5.9g左右，使用成本约为0.14-0.18元/吨。

  (3)抑尘系统操作简单，无需专职人员操作，人工费可忽略不计；

  科霖尔生物液膜抑尘系统的吨矿石综合运行成本：电耗+药剂+人工≈0.16-0.2元/吨。

  3科霖尔抑尘系统的检测报告

  3.1古浪县环保局第三方检测报告

  3.2古浪公司自行检测报告

  2014.09.25-2014.09.27古浪公司自测结果见表2-2

  1、监测工况说明：九月份古浪县雨水较多，监测期间近4天未下雨，气候适宜。开采石灰石含水量一般，监测过程均在监测点下风向测量。

  2、抑尘系统效果评价：破碎机、各皮带转运点收尘停用，抑尘系统启用后降尘效果较理想，石灰石均化库扬尘得到有效抑制，抑尘明显。该抑尘系统运行后，原皮带输送转接点收尘系统均可停止运行。通过对比监测全线抑尘率达到80%，均化库内达到90%，符合合同约定的要求。

  3.3科霖尔液膜抑尘系统目测效果对比

  图6皮带运输处前后对比

  图7均化库内前后对比

  4结论

  (1)科霖尔生物液膜抑尘系统效果显着，该抑尘系统运行后，原破碎机、皮带输送转接点布袋收尘系统均可停止运行，通过对比监测发现，破碎至均化库生产全线抑尘率达到80%，均化库内达到90%。

  (2)经过一年的运行，设备稳定可靠，已经在祁连山水泥集团永登、漳县等分公司推广使用，由于大大降低工人的职业健康危害而深受工人喜爱，工人养成了不开抑尘系统部进入均化库作业的习惯，科霖尔液膜抑尘系统的抑尘效果得到了祁连山集团上下广泛好评。古浪祁连山水泥有限公司被甘肃省环保厅评定为环境保护标准化A级企业，并于2015年5月份，该公司被中国水泥协会评为“中国大型水泥集团环保标杆企业”。

  (3)科霖尔生物凭借80%-98%的抑尘效率、50%-80%的能耗节省、1%-3%的资源回收成功入选中国矿业联合会绿色矿山使用技术目录，祁连山水泥集团为中国水泥行业树立了典范，第一次解决了国内一直没有解决的均化库内粉尘治理难题，值得水泥行业全力推广。