CN202140108U - 微米级自适应喷雾抑尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微米级自适应喷雾抑尘系统，以解决现有技术除尘效果不佳、除尘设备调试繁琐等问题。本系统针对不同颗粒大小的粉尘采取不同的除尘方式，对微小粉尘采用气液混合体对其除尘，对大颗粒粉尘采用水雾对其进行除尘。该系统配备的传感器可以实时检测不同区域不同尺寸的粉尘浓度信息，PLC处理器可以对每个独立区域粉尘浓度独立控制；系统采用模块化设计，能够灵活适用不同除尘面积，简化安装过程，降低安装成本；设备调试过程采用人工智能方式，大大简化调试工作量，降低调试人工成本；每个除尘模块独立可控，能够有效减少水量的使用，降低单位面积除尘电量消耗。

Description

微米级自适应喷雾抑尘系统

技术领域

本实用新型涉及一种除尘抑尘系统。

背景技术

粉尘产生于工矿企业生产过程中的各个生产环节：如钻眼、爆破、掘进截割、放顶煤、建筑施工、水泥生产、露天矿采场采剥、破碎、选矿和筛选，以及矿料的各个转运环节。一般从矿山输出的各种矿石多采用集中转运到中转站，然后由中转站再次分配转运给最终用户，在多次转运的过程中，各种矿石会在转接点处(如：输煤皮带转载、筛分塔、混料车间、落料口、装卸料口等)产生大量的粉尘污染，导致严重的空气污染和矿石损耗。生产作业人员长期在高浓度粉尘环境中工作，会吸入大量微细粉尘，严重危害人体健康，引发煤肺病和煤硅肺病等职业病。因此必须采取有效措施对煤矿粉尘进行控制。

目前针对转接点处的抑尘除尘方法主要分为：干式除尘和湿式除尘两大类。

干式除尘主要以布袋除尘和静电除尘为代表；湿式除尘以喷淋/喷雾除尘为代表。干式除尘一般采用负压吸入原理，通过负压风机将灰尘和空气的混合气体经过管道抽入到除尘容器内，通过过滤网或静电将粉尘和空气分离，处理过的空气由除尘容器经负压风机抽出排入大气，灰尘落入灰尘库中。干式除尘容易结垢，抗静电效果差，不阻燃，长期使用除尘效果下降明显，除尘器需要定期清理沉淀的灰尘，容易产生二次污染，设备老化快，维护成本高，维修工作量大，使用寿命短，综合治理效果差。

湿式除尘法主要以喷淋/喷雾除尘为代表。湿式除尘是在皮带导槽或转接点等位置加装喷淋装置，使矿石湿润达到不易起尘的效果，该方法主要缺点是耗水量大，水量控制不好容易产生大量污水，导致二次污染。

无论采用干湿除尘或是湿式除尘方式，现有设备只能按照出厂设定值在进行工作，无法根据特定现场的粉尘浓度和粉尘除尘效果进行除尘参数调整，因此难以广泛应用于各种除尘现场。例如，设备安装到某一个特定用户除尘现场，往往需要设计开发和生产单位去现场进行多次调试，在现场根据用户的除尘特点进行调试，往往需要多次更换喷头、调整参数，甚至重新布置喷头的位置、改变喷头的数量等，该除尘设计方式给销售、安装、调试等各个环节造成巨大困扰。

实用新型内容

本实用新型提供了一种微米级自适应喷雾抑尘系统，以解决现有技术除尘效果不佳、除尘设备调试繁琐等问题。

本实用新型的技术方案如下：

微米级自适应喷雾抑尘系统，包括输水管路和分布于抑尘区域的多个喷头，该微米级自适应喷雾抑尘系统还包括PLC、输水流量控制单元、柱塞泵、空气压缩机、分布于抑尘区域的多个激光颗粒传感器和粉尘浓度传感器；其中输水流量控制单元经输水管路与各个喷头相连，输水流量控制单元、柱塞泵以及空气压缩机的控制信号输入端均通过信号线与PLC相连；所述喷头均为组合式喷头，由单相液体喷嘴和气液两相喷嘴组成，所述气液两相喷嘴除与输水管路相接外，还通过气管与空气压缩机相连。

上述输水管路和气管上最好再分别设置高压泄压阀。

上述抑尘区域的外围还设置有除尘效果评估传感器，该除尘效果评估传感器的输出端也与PLC连接，PLC内设置有报警模块；这样，通过采集逸散粉尘的浓度，对除尘效果做出评估，超出预警阀值，则报警提醒，人工介入处理。

上述PLC还与上位机及工业显示屏连接。采用触摸式工业显示屏，与PLC通过信号线相连，实现对相关参数的查看、修改等功能。

本实用新型具有以下优点：

1、基于工业总线的分布式控制，自动化程度高，操作方便；

2、采用模块化设计，能够随时改变抑尘区域大小，方便安装及管理；

3、除尘工作范围可调节，能够自适应对5～150微米的粉尘实现良好的除尘效果；

4、通过水雾粒径的闭环检测和控制，实现除尘过程的自适应调节；

5、基于人工智能自适应学习功，降低设备调试时间及人工成本，以最经济的方式实现最佳的除尘效果；

6、节省用水量和电量。

附图说明

图1为本实用新型逻辑结构图。

图2为本实用新型系统结构简图(剖视示意)。

图3为本实用新型结构示意图(俯视示意)。

具体实施方式

PLC可编程逻辑控制器为本实用新型微米级自适应喷雾抑尘系统的控制核心，完成对各个传感器信号的采集、相关算法运算，以及对空气压缩机和柱塞泵开关控制、喷头流量控制等。PLC可编程逻辑控制器与空气压缩机、柱塞泵、各传感器和液体流量控制器连接，实现信号的采集和相关设备的控制功能。

空气压缩机与高压泄压阀和各喷头连接，实现为喷头提供恒定压力的压缩空气。空气压缩机与PLC可编程逻辑控制器连接，由PLC通过信号线控制空气压缩机的开始工作和停止工作。

柱塞泵与通过高压泄压阀与管道相连，管道与各喷头连接，实现为喷头提供稳定压力的水流。柱塞泵与PLC连接，由PLC通过信号线控制柱塞泵的开始工作和停止工作。

激光颗粒度传感器与PLC可编程逻辑控制器连接，实时的将粉尘或水雾的颗粒尺寸以电流的形式传递给PLC，实现对粉尘污染区域的颗粒尺寸的实时在线监测。

粉尘浓度传感器与PLC可编程逻辑控制器连接，实时的将粉尘浓度数据以电流的形式传递给PLC，实现对粉尘污染区域的粉尘浓度的实时在线监测。

液体流量控制器通过信号线与PLC可编程逻辑控制器相连，将PLC可编程逻辑控制器的不同强度电信号转换为与之对应的液体流量。每个液体流量控制器单独可控，可以实现同一区域不同浓度粉尘的实时控制。

组合式喷头由两组喷头构成，其中两个喷头为气液两相喷头，另外一个个为液体单相喷头。组合式喷头通过液体流量控制器与水管、柱塞泵连接，通过气管与空气压缩机连接，主要用来消除小颗粒粉尘。液体单相喷头通过液体流量控制器与高压水管和柱塞泵相连，用来消除大颗粒粉尘。

粉尘评估传感器通过信号线与PLC可编程逻辑控制器相连，用以采集逸散粉尘的浓度，对除尘效果做出评估。

如图2、图3所示，本实用新型的设备(微米级自适应喷雾抑尘系统)由组合式喷头、激光颗粒传感器、粉尘浓度传感器、PLC可编程逻辑控制器、人机交互界面、空气压缩机、柱塞泵、信号线、输水管路、高压泄压阀、系统组成。

1：气液两相喷嘴，通过水管和液体流量器相连，产生消除粉尘的微米级水雾；

2：单相液体喷嘴，通过水管和液体流量器相连，产生消除大颗粒粉尘的水雾；

3：粉尘浓度传感器，通过信号线和PLC可编程逻辑处理前相连，用以检测粉尘浓度；

4：激光颗粒传感器，通过信号线和PLC可编程逻辑处理前相连，用以检测大颗粒粉尘；

5：除尘效果评估传感器，通过信号线和PLC可编程逻辑处理前相连，用以检测除尘区域为粉尘浓度；

6：PLC可编程逻辑控制器，通过信号线和个传感器相连，通过信号线和柱塞泵继电器相连，通过信号线和空气压缩机继电器相连，通过信号线和人机界面相连；

7：人机界面，通过信号线和PLC可编程处理器相连，用以查看和编辑各个参数；

8：柱塞泵，通过高压输水管路好液体流量控制器相连，通过电源线和柱塞泵继电器相连，为系统提供充足的水量；

9：空气压缩机，通过高压输水管路好液体流量控制器相连，通过电源线和空气压缩机继电器相连，为组合式喷头提供充足的高压空气；

10：报警器，通过信号线和PLC可编程逻辑处理器相连，用以警告除尘效果不达标；

11：高压泄压阀，通过管路和空气压缩机相连，通过管路和柱塞泵相连，防止管路压力过高发生意外；

12：液体流量控制器，通过信号线和PLC可编程逻辑处理器相连，通过管路和喷嘴相连，用以实时控制喷头喷出的水雾流量。

设备工作时，每个独立单元的粉尘浓度传感器检测到粉尘数据，通过信号线发送到PLC可编程逻辑控制器中，PLC可编程逻辑控制器通过算法计算后对与之对应的液体流量控制器发出不同强度的电信号。液体流量控制器收到电信号后，将不同强度的电信号转换为与之对应的流量，最终达到子单元区域粉尘消除的目标。

每个独立单元的激光颗粒传感器检测到空气中的粉尘或水雾的颗粒尺寸信息并将该信息发送到PLC可编程逻辑控制器中。PLC可编程逻辑控制器通过算法计算后对与之对应的液体流量控制器发出不同强度的电信号。液体流量控制器收到电信号后，将不同强度的电信号转换为与之对应的流量，最终达到子单元区域大颗粒粉尘消除的目标。

除尘效果评估传感器检测抑尘区域外围的粉尘浓度，并将该浓度信息发送到PLC可编程逻辑控制器中。PLC可编程逻辑控制器通过将该信号与设定阈值信号对比，一旦该信号超过阈值信号，该设备报警装置启动，通过人工干预方式降低抑尘区域的粉尘浓度。

由于除尘水雾的颗粒大小对除尘抑尘有明显的影响，除尘水雾尺寸与粉尘颗粒尺寸相当时，除尘效果最好，而传统的除尘系统为单一喷头，即系统中水雾仅由一种喷头产生，对于单一尺寸粉尘尚有明显抑尘效果，但是对于尺寸变化较大的粉尘则抑尘除尘效果就会大打折扣。本系统针对不同颗粒大小的粉尘采取不同的除尘方式，对微小粉尘采用气液混合体对其除尘，对大颗粒粉尘采用水雾对其进行除尘。该系统配备的传感器可以实时检测不同区域不同尺寸的粉尘浓度信息，PLC处理器可以对每个独立区域粉尘浓度独立控制；系统采用模块化设计，能够灵活适用不同除尘面积，简化安装过程，降低安装成本；设备调试过程采用人工智能方式，大大简化调试工作量，降低调试人工成本；每个除尘模块独立可控，能够有效减少水量的使用，降低单位面积除尘电量消耗。

该实用新型在实际使用过程中能够有效消除现场粉尘，能够有效抑制10μm以下可吸入粉尘逸散，与此同时对于大于20μm的粉尘也能够得到有效的控制。经过检测10μm以下可吸入粉尘治理效果达到98％，能够有效避免矽肺病的发生；该设备耗水量少，用水量是传统设备的40％，物料湿度增加重量比约为0.1％～0.3％，对物料物理性质无明显影响；该设备能够有效节约电力，相同环境的单位时间耗电量约为传统设备的60％，具有明显的节能效果；该设备安装调试时间短，安装调试过程小于两天，具有传统设备所无法比拟的优越性；该实用新型应用面广，广泛用于煤炭、火力发电、水泥厂、卸料口等地。

Claims (4)

1.微米级自适应喷雾抑尘系统，包括输水管路和分布于抑尘区域的多个喷头，其特征在于：该微米级自适应喷雾抑尘系统还包括PLC、输水流量控制单元、柱塞泵、空气压缩机、分布于抑尘区域的多个激光颗粒传感器和粉尘浓度传感器；其中输水流量控制单元经输水管路与各个喷头相连，输水流量控制单元、柱塞泵以及空气压缩机的控制信号输入端均通过信号线与PLC相连；所述喷头均为组合式喷头，由单相液体喷嘴和气液两相喷嘴组成，所述气液两相喷嘴除与输水管路相接外，还通过气管与空气压缩机相连。

2.根据权利要求1所述的微米级自适应喷雾抑尘系统，其特征在于：所述输水管路和气管上还分别设置有高压泄压阀。

3.根据权利要求2所述的微米级自适应喷雾抑尘系统，其特征在于：所述抑尘区域的外围还设置有除尘效果评估传感器，该除尘效果评估传感器的输出端也与PLC连接，PLC内设置有报警模块。

4.根据权利要求3所述的微米级自适应喷雾抑尘系统，其特征在于：所述PLC还与上位机及工业显示屏连接。

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