自来水厂投加粉末活性炭采用湿法或干法投加工艺的探讨和比较

自来水厂投加粉末活性炭采用湿法或干法投加工艺的探讨和比较

目前自来水厂投加粉末活性炭常见的有两种工艺方式。一种是将粉末活性炭配置成浓度为10%左右的浆液，由计量泵输送至投加点，此种方式被称为湿法投加方式；另一种是将粉末活性炭由定量给料设备直接定量（计量）投加到水射器中，由水射器将炭粉投加至投加点中。对此两种工艺方式，哪种工艺更好，现尚未有一个明确的定论，在此本人做一个简单分析比较，供各位共同探讨。

湿法投加工艺，上料—储料—制备活性炭浆液（投料和供水）—混合搅拌—由计量泵定量投加至加投加点。

干法投加工艺，上料—储料—活性炭连续定量投加—由射流器投加至投加点。

1.投加精度的比较

湿法工艺采用制备活性炭浆液，由计量泵定量输送至加药点的方式，活性炭浆液采用计量泵投加，活性炭浆液的投加量可以控制的非常精确，但对于活性炭浆液制备浓度的精度较高，主要是对炭粉的投加量和供水量的控制，如活性炭浆液的浓度的精度较低，则虽然计量泵输送浆液的流量精确，亦不能得到精确的活性炭粉的投加量；干法工艺采用直接由给料设备将炭粉投入到水射器中，通过水射器将炭粉投加到投加点中，粉炭的计量是通过给料设备来完成的，只要保证给料设备的投加精度即能保证粉炭的投加精度（湿法和干法工艺的炭粉给料设备均属于定量给料设备），同时干法工艺仅考虑炭粉的投加精度，而不考虑（制备炭浆）水流量，仅考虑水射器出口端压力，故在控制炭粉的投加精度方面，较湿法工艺更容易保证精度。

2.粉炭投加后在原水中均匀性的比较

一般认为湿法工艺投加后的均匀性较好，主要考虑的因素为炭粉和水在混合罐内经过搅拌可以得到混合非常均匀的浆液，故经过计量泵输送至加药点中（取水管路）后，炭粉在管路中的分散均匀性较好。其实不能认为活性炭浆液的混合均匀度高，即可达到活性炭在取水管路中的分散均匀性就高的效果，况且干法工艺中炭粉在经过射流器后，其（在射流水中）均匀度也很高。

3.设备成本和运行成本的比较

湿法工艺比干法工艺增加了混合罐、搅拌机、供水控制系统、计量泵等，而干法工艺仅增加了射流器（和增压泵），故湿法工艺的设备成本和运行成本（及占地面积）均较干法工艺高很多。

以上是本人对自来水厂投加粉末活性炭的两种工艺方式的比较的一点不成熟的看法，希望各位批评指正并进行进一步深入详细的讨论。

可燃性粉尘爆炸事故分析

粉尘是指在空气中依靠自身重量可沉淀下来，但也可持续悬浮在空气中一段时间（包括ISO4225中定义的粉尘和颗粒的固体微小颗粒。粉尘有多种多样的性质，按不同的物性可分为：吸湿性粉尘、不吸湿性粉尘；不粘尘、微粘尘、中粘尘、高粘尘；可燃尘、不燃尘；高比电阻尘、一般比电阻尘、导电性尘；可溶性粉尘、不溶性粉尘。与空气混合后可能燃烧或闷燃的是可燃性粉尘，可燃性粉尘又分为导电性粉尘和非导电性粉尘。以下所讲的均为可燃性粉尘。

一、可燃性粉尘的行业分布

在矿山开采、粉末冶金、粮食加工、食品生产、高分子塑料工业、合成染料和涂料，新型洗涤剂、漂白粉、农药和药品制造业以及植物纤维纺织工艺等普遍存在着粉尘爆炸的危险。随着生产技术向均质化、流态化发展，出现可燃性粉尘的行业越来越多。如：金属：镁粉、铝粉、锌粉；碳素：活性炭、电炭、煤；粮食：面粉、淀粉、玉米面；饲料：鱼粉；农产

品：棉花、亚麻、烟草、糖；林产品：木粉、纸粉；合成材料：塑料、染料；火药、炸药：黑火药、TNT。

二、可燃性粉尘爆炸概念和原理

（一）粉尘爆炸。悬浮在空气中的可燃性粉尘（又称之为爆炸性粉尘），当达到爆炸下限以上，遇点火源瞬间发生燃烧，产生高温致使有限空间内燃烧后产生的混合气体迅速膨胀、压力增大，产生声响的过程。

（二）粉尘爆炸的化学反应原理。细小的、悬浮在空气中的可燃性粉尘，是反应（迅速燃烧）的还原剂、而空气中的氧气是反应中的氧化剂，爆炸过程释放大量热量，产生热波、产生破坏力。粉尘爆炸实际上是一种特殊的氧化还原化学反应。

爆炸发生后，有机化合物生成了稳定的二氧化碳和水；金属粉尘爆炸后则生成了高化合价的氧化物，如铝粉（Al）爆炸后，生成三氧化二铝并释放出大量的热量

三、粉尘爆炸的条件

粉尘的火灾爆炸事故多发生在煤矿、面粉厂、糖厂、纺织厂、硫磺厂、饲料、塑料、金属加工厂及粮库等厂矿企业。这与粉尘爆炸所需条件有关。粉尘爆炸本身是一类特殊的燃烧现象，它也需要可燃物、助燃物和点火源三个条件。

（一）粉尘本身是可燃粉尘。可燃粉尘分有机粉尘和无机粉尘两类。有机粉尘如面粉、木粉、化学纤维粉尘等，基本是可燃的。而无机粉尘包括金属粉尘和一部分矿物性粉尘（如煤、硫等），也都是可燃粉尘。黄沙和尘土的粉尘也很微小，但由于它们本身不能够燃烧，因此不具危险性。

（二）粉尘必须悬浮在助燃气体（如空气中），并混合达到粉尘的浓度爆炸极限。粉尘在助燃气体中悬浮是由于粉碎、研磨、输送、通风等机械作用造成的。大粒径的粉尘一般沉降为只有燃烧能力的沉积粉尘，只有小粒径的粉尘才能在助燃气体中悬浮。同时，爆炸粉尘的危险性也用浓度爆炸极限下限来表示，一般是20-60g／m3，低于这个浓度，难以形成持续燃烧，更谈不上爆炸。

（三）有足以引起粉尘爆炸的点火源。粉尘具有较小的自燃点和最小点火能量，只要外界的能量超过最小点火能量（多数在10mJ-100mJ）或温度超过其自燃点（多数在400℃-500℃），就会爆炸。

当上述三个条件同时满足时，就可能发生粉尘火灾爆炸事故

四、可燃性粉尘爆炸的危害性

（1）粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性。由于粉尘的初始爆炸气浪会将沉积粉尘扬起，在新的空间达到爆炸浓度而产生二次爆炸。这种连续爆炸会造成极大的破坏。

（2）粉尘爆炸会产生有毒气体。产生的有毒气体是一氧化碳和爆炸物（如塑料）自身分解的毒性气体。毒气的产生往往造成爆炸过后的众多人畜中毒伤亡，必须充分重视。

五、预防可燃性粉尘爆炸的安全对策措施

（一）技术预防措施

（1）厂房位置和朝向的选择

① 产尘车间在工厂总平面图上的位置，对于集中采暖地区应位于其它建筑物的非采暖季节主导风向的下风侧，在非集中采暖地区，应位于全年主导风向的下风侧。

②厂房主要进风面应与夏季风向频率最多的两个象限的中心线垂直或接近垂直。

③ 对 I、Ⅱ、Ⅲ形平面的厂房，开口部分应朝向夏季主导风向，并在 0 ～45o之间。

④ 在考虑风向的同时，应尽量使厂房的纵墙朝南北向或接近南北向，以减少西晒，在太阳辐射热较强及低纬度地区尤须特别注意。

（2）工艺方法和工艺布置合理化

①采用新工艺、新设备、新材料做到机械化、自动化、消灭尘源或减少粉尘飞扬。

②工艺布置必须合理，在工艺流程和工艺设备布局时，应使主要操作点位于车间内通风良好和空气较为清洁的地方。

（3）粉尘扩散的控制

①密闭控制。对产尘点的设备进行密闭，防止粉尘外逸的措施。

②消除正压。粉尘从生产设备中外逸的原因之一是由于物料下落时诱导了大量空气，在密闭罩内形成正压，为了减弱和消除这种影响，应该降低落料高差，适当减少溜槽倾斜角，隔绝气流，减少诱导空气量，降低下部正压等。

（4）静电消尘与湿法消尘

①静电消尘。静电消尘装置是建立在电除尘和尘源控制方法的基础上。它主要包括高压供电设备和电收尘装置（包括密闭罩和排风管）两部分。直接利用生产设备的密闭罩和排风管作为阳极，在其空间中装设电晕线，并接上高压电源，构成简易的电除尘器。

② 湿法消尘。在工艺允许的条件下，可以采用湿法消尘的措施来达到防尘的目的。

（5）通风除尘。采用通风除尘系统来使工作地点的粉尘浓度达到国家卫生标准是工厂防尘工作的又一重要措施。这常采用局部排风的除尘系统，对其排气进行净化处理后排入大气。有时也辅以机械的全面排风（如屋顶通风器或轴流通风机）或自然排风（如利用通风天窗排气）。

（6）采取可靠有效的防护措施。对于较小的粉碎装置，可以增加其强度，并要考虑防止爆炸火焰通过连接处向外传播；为减小爆炸的破坏性可设置泄压装置，如对车间采用轻质屋顶、墙体或增开门窗等。但应注意，泄压装置宜靠近易发生爆炸的部位，不要面向人员集中的场所和主要交通要道；为减少助燃气体含量，在粉尘与助燃气体混合气中添加惰性气体（如N2），减少氧含量，也是可行方法之一。（但对有些场所不可能实现，且造价亦高，目前实用价值较小）。也可以采用先进的粉尘爆炸抑制装置，避免事故的发生。另外加强工作人员的安全教育，加大管理力度，及时清扫、检修设备也是必不可少的防护措施。

（二）组织措施

组织管理措施在大多数情况下是有效的，甚至在特定场合能替代技术预防措施，包括：（1）对员工的训练；

（2）制定详细的操作说明及工作程序；

（3）对危险场所的工作实施充分的监督和管理。

此外各有关职能部门必须加大对粉尘爆炸高危场所的排查力度，将其纳入我市的隐患排查体系，对有可燃性粉尘存在的场所的实施充分、有效的监管措施。

总之，随着经济的发展，塑料、有机合成、粉末冶金及粮食加工等工业也不断发展。粉尘的种类和用量急骤增加，加之操作工艺的自动化、连续性，粉尘爆炸的潜在危险性大大增加，预防粉尘爆炸有较高的现实意义。因此在生产过程中要严格执行国家的技术规范和操作规程，落实各项安全规章制度，避免粉尘爆炸事故的发生。

为有效防止粉尘爆炸事故的发生，凡是有可燃性粉尘存的工厂或车间的建设和管理及操作，要严格按照国家标准GB 15577-2007《粉尘防爆安全规程》执行。

应用于饮用水处理中的粉末活性炭自动投加成套设备

来源：北京市自来水集团第九水厂更新时间：09-8-29 16:56 作者: 范爱红张素霞

摘要：粉末活性炭吸附工艺是处理饮用水水源异常嗅味的一项有效技术措施。因此，为了使粉末活性炭的投加做到连续、准确，第九水厂与天津大泽公司合作研制并开发了一套自动投加成套设备。本文着重介绍了这套设备的特点及工作原理。

关键词：粉末活性炭、自动、投加、设备

一、粉末活性炭自动投加成套设备的研制背景

目前，我国的水资源日益紧缺，水质不断恶化，饮用水水源出现异常嗅味，使公众对水质安全开始出现不信任，并出现抱怨和投诉。因此，原水嗅味问题已成为我国自来水厂迫切关注的水质问题。

北京第九水厂原水取自密云水库。随着水库蓄水量的逐年减少，水库富营养化程度加剧，在2002年9月曾经发生局部水华现象，出厂水嗅味一度达到一级，用户反映强烈。后经试验研究，确定了高锰酸钾预氧化技术去除嗅味，出厂水基本无味，用户反映有所缓解。但是，在2005年8月，自来水公司又陆续接到用户投诉，并有上升趋势，虽经提高高锰酸钾投药量，仍不能彻底解决管网水嗅味问题。由此可见，高锰酸钾预氧化技术已不能满足当时水质处理的要求，经试验研究，最终确定采用粉末炭吸附工艺并建立应急处理方案，在密云取水站设立粉末炭应急投加装置，改善了出厂水水质。

使用粉末炭应急投加装置时，操作人员须佩带防尘面罩，周围环境被炭粉污染。由人工控制加炭量，进厂水反映出水色不均匀，说明加炭量控制有较大的误差。因此，为使粉末活性炭吸附工艺在饮用水处理中更好地应用，我们研制并建立了粉末炭自动投加成套设备。二、粉末活性炭自动投加成套设备设计研制原则

虽然粉末炭应急投加装置完成了粉末炭与水快速混合后加入到输水管路中去的工作，但还不能做到连续、准确投加，而且操作过程中造成的环境污染相当严重。因此，设计研制加

炭成套设备必须符合水厂运行管理要求，做到投加量准确、无粉尘污染、操作简便，减少人工劳动。针对以上原则，逐项加以实现。

粉末活性炭可采用干式和湿式投加两种方法。湿式投加是将粉末炭配成乳液，需要建立混合池、搅拌机及投加计量泵等设备，投资和占地面积相对较大。干式投加采用的主要设备是干粉投加机，通过料仓给料、投加机螺杆输送，并利用水射器将粉末炭投入水中。干式投加给料均匀、运转可靠、驱动功率和占地面积小、操作管理方便、易于实现自动控制，水射器设备简单、使用方便、工作可靠。因此，采用干式投加方式并组成自动投加成套设备。为解决环境污染和对人员的健康影响，选用真空吸炭装置，通过吸炭头将粉炭输入料斗，避免粉尘挥发。储料斗的设计应满足一次上料后，可供4小时以上投加使用，避免值班工长时间看守生产现场。加炭成套设备的关键环节是变频螺杆投加机，可较准确计量加炭量，并通过自控系统传送的流量信号进行跟踪调节，实现自动控制，其精度应保证在3%左右。螺杆投加机制作精度应满足容量均匀、传送稳定，根据粉末炭的容重，经计算调整转速计量投加。粉末炭一般为木质炭和煤质炭两种，其容重不同，需根据不同炭种分别测定螺杆投加机的输送曲线。粉末炭成功应用的重要环节是水与炭的均匀混合。实际应用中必须要求水与炭粉均匀混合后才能加入原水中，以保证炭粉与原水中的有机杂质充分吸附。采用水射器混合输炭，投加快速便捷，将依靠螺杆投加机计量后的炭粉直接加入到水中。

三、粉末活性炭自动投加成套设备的构成及工作原理

基于以上设计原则而研制的粉末活性炭自动投加成套设备由真空上料机、变频干粉投加机、储料仓、料位计、真空压力表、电磁阀、气动阀门、空气压缩机、水射器装置、电器控制柜及自控系统等构成。真空上料系统将粉炭吸入料斗，减少粉尘污染；变频干粉投加机采用双螺旋给料器投加粉体，保证投料均匀、分散，精度在±3%以内。

该成套设备实现了粉末活性炭全自动连续投加，粉末活性炭通过真空上料机输送到储料平台上的储料仓中。当系统检测到储料仓中的粉末活性炭处于低料位时，自动提示（报警）需要加料，由人工开启并通过真空上料机将粉末活性炭吸入真空上料机的料仓中，而后卸料至储料仓中。当储料仓中的粉末活性炭达到高料位后，停止真空上料机的上料工作。当系统检测到干粉投加机料仓中的粉末活性炭处于低料位时，自动开启储料仓下部（投加机料仓上部）的阀门，使粉末活性炭自流到投加机料仓中，当干粉投加机料仓中的粉末活性炭处于高料位时，阀门自动关闭。干粉投加机采用双定量螺旋计量，随水量的变化自动调整投加机变频电机的转速，精确控制粉末活性炭的投加量，做到粉末活性炭的投加量随水量的变化而变化，保持配比恒定。打开水射器前后阀门，当水射器内形成负压后，打开水射器上部电动

四、粉末活性炭自动投加成套设备的应用

经过2006年秋季的实际操作证明，该成套设备实现了设计思想，满足使用要求，主要设备和附属设备均为通用产品，维护、操作简便。经实际验证在给定投加率的条件下，投加量与水量自动跟踪灵敏，实际粉炭投加误差小于3%。因此，此成套设备的开发、研制在处理原水异常嗅味中很好地发挥了作用，可作为以地表水为水源的水厂投加粉末炭或粉状物料的专用设备，操作方便、运行稳定可靠。