寧環(huán)波　江輝

【摘? 要】神華黃驊港務(wù)公司三、四期工程采用了筒倉堆存工藝，通過卸料小車來完成堆存煤炭的接卸工作，在皮帶輸送及落料過程中產(chǎn)生的煤塵將會懸浮在空氣中，造成筒倉頂部空間聚集大量粉塵無法消除。為解決這一問題，論文通過建立一套包含定點補水裝置、洗帶裝置、組合清掃裝置來實現(xiàn)筒倉頂部封閉空間長效抑塵系統(tǒng)，實現(xiàn)對筒倉頂部煤塵的綜合治理。該改造技術(shù)應(yīng)用后，抑塵效果明顯，為神華黃驊港務(wù)公司打造綠色港口貢獻了力量。

【Abstract】The third and fourth phase of Shenhua Huanghua Harbour Administration Company adopts the silo stockpiling process， through the unloading car to complete the coal stockpiling work. Coal dust generated during belt conveyance and blanking will be suspended in the air， causing large amounts of dust to accumulate in the top space of the silo. In order to solve this problem， the paper establishes a set of fixed point water replenishment device， belt washing device and combined cleaning device to realize long-term dust suppression system for the closed space on the top of silo and realize comprehensive control of coal dust on the top of silo. After the application of the transformation technology， the dust suppression effect is obvious， which contributes to the development of a green port for Shenhua Huanghua Harbour Administration Company.

【關(guān)鍵詞】綠色港口;煤炭;筒倉;清潔生產(chǎn)

【Keywords】green port; coal; silo; cleaner production

【中圖分類號】TD714? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）12-0194-03

1 引言

港口作為一種對貨物進出口和設(shè)備起重、裝卸等提供服務(wù)的場所，港口裝卸效率和年吞吐量是衡量一個港口是否具有核心競爭力的重要指標。黃驊港作為北方重要的煤港之一，在吞吐量不斷提高的同時，環(huán)保方面所面臨的壓力也越來越大，目前煤炭露天堆存普遍采取灑水除塵和建設(shè)防風(fēng)網(wǎng)的方式無法從根本上解決煤粉塵給周圍環(huán)境帶來的污染。

為消除開放式堆場在堆存煤炭時產(chǎn)生的揚塵，黃驊港三、四期工程采用了筒倉堆存工藝，完成煤炭在港口的臨時堆存。筒倉高43m，直徑40m，單倉有效容積為3萬噸。筒倉群由48座筒倉組成，分為4排12列布置。每條筒倉線上由2臺8000t/h的卸料小車完成入倉堆料作業(yè)。筒倉儲煤可大大降低煤炭在港口儲運中對環(huán)境的影響，同時用筒倉儲存煤炭，作業(yè)效率較高，運行方式簡單，系統(tǒng)調(diào)度靈活，可建設(shè)筒倉群適應(yīng)多煤種的需要，具有貯存、緩沖和配煤等多種功能，可以提高港口裝卸效率并節(jié)約人力成本，是一種很好的港口煤炭裝卸工藝。

采用了筒倉堆存工藝后，接卸的煤炭直接經(jīng)由皮帶機直接卸入筒倉，避免了煤塵擴散到大氣中。然而由于筒倉頂部為全封閉結(jié)構(gòu)，因此，在卸料小車接卸煤炭過程中有部分煤塵將會懸浮在空氣中形成揚塵，造成接卸過程中倉頂聚集大量粉塵無法消除。為解決這一問題，我們通過建立一套筒倉頂部封閉空間長效抑塵系統(tǒng)完成對于筒倉頂部煤塵的綜合治理。

通過對作業(yè)現(xiàn)場的具體研究及查閱相關(guān)資料，技術(shù)人員確定通過對卸料小車頭部漏斗內(nèi)安裝沖洗管的方式，來實現(xiàn)對于煤炭在轉(zhuǎn)運點的煤塵抑制。在水源提供方面，采用定點補水裝置，對卸料小車上的水箱進行補水，來實現(xiàn)抑塵系統(tǒng)的持續(xù)運轉(zhuǎn)，同時在筒倉頂部BD皮帶機頭部安裝組合式清掃器裝置來完成對于皮帶殘存污漬的清除。

2 筒倉頂部抑塵系統(tǒng)詳細內(nèi)容

本套系統(tǒng)有三部分組成：沖洗抑塵系統(tǒng)、補水系統(tǒng)、清帶系統(tǒng)。

2.1 沖洗抑塵系統(tǒng)

在卸料小車安裝沖洗抑塵系統(tǒng)。通過對接卸過程中煤塵產(chǎn)生進行跟蹤、調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在煤炭從輸送帶上脫離進入卸料小車頭部漏斗內(nèi)部這一過程中，由于煤炭同漏斗內(nèi)壁、煤炭同煤炭進行碰撞會產(chǎn)生大量粉塵，大部分會伴隨煤炭進入筒倉內(nèi)部，一小部分會以粉塵顆粒的形式擴散到筒倉頂部這一密閉空間內(nèi)。飄浮在密閉空間內(nèi)的粉塵顆粒在卸料小車作業(yè)結(jié)束后會逐漸降落到沿線的皮帶機機架及地面，地面粉塵通過相應(yīng)的清掃設(shè)施可以進行清掃，而落到皮帶機機架及不易清掃部位的粉塵在下一次的接卸作業(yè)過程中會伴隨著輸送帶運行而產(chǎn)生的氣流在此進入飄浮狀態(tài)，繼續(xù)重復(fù)之前的粉塵產(chǎn)生過程，久而久之筒倉頂部的封閉空間內(nèi)粉塵越積越多。為從根本解決這一問題，首先要從源頭著手，即降低經(jīng)由頭部漏斗擴散到周圍空氣中的粉塵，為此建立了沖洗抑塵系統(tǒng)。

如圖1所示，本系統(tǒng)由水箱、上、下限位1、2（水箱高低水位），手動蝶閥3、Y型過濾器4、立式離心泵5、沖洗管6、一級清掃器7以及相應(yīng)管路等部分組成。在卸料小車安裝水箱作為抑塵水源;在頭部漏斗內(nèi)的頭部滾筒前方安裝噴管6，通過多級離心水泵5、供水管路來與之前的抑塵水源相連接。皮帶運行時，離心泵啟動，從水箱抽水，經(jīng)Y型過濾器過濾后將水供給噴管產(chǎn)生的水霧，來確保接卸過程中產(chǎn)生的粉塵被控制到頭部漏斗內(nèi)，避免粉塵擴散到空氣中，同時對于皮帶表面的煤水混合物可通過一級清掃器7清除。為確保維修方便在水箱出口處安裝維修用手動蝶閥3，當(dāng)觸發(fā)低水位報警時，在皮帶停止時觸發(fā)補水程序，通過補水系統(tǒng)進行補水。

噴淋控制分為手動與自動兩種，默認狀態(tài)為自動運行，當(dāng)程序檢測到地面皮帶機運行信號持續(xù)6s后，程序輸出灑水信號。當(dāng)檢測到雷達數(shù)據(jù)低于設(shè)定值或者低水位開關(guān)動作后灑水泵將停止運行。當(dāng)就地操作箱打到就地狀態(tài)后，按下手動啟動按鈕水泵將手動啟動，按下停止按鈕后水泵將停止運行。當(dāng)程序輸出灑水信號后，通過PLC輸出模塊，輸出繼電器，斷路器，熱繼電器，接觸器實現(xiàn)水泵的開啟。

由于系統(tǒng)中沒有安裝流量計，為了防止噴頭堵塞，我們利用雷達水位計設(shè)計了噴頭堵塞報警，當(dāng)皮帶機運行時，通過每隔310s定期對雷達水位計數(shù)據(jù)進行采樣對比，如果相鄰兩次數(shù)據(jù)之差低于正常值，將進行一次計數(shù)，單次作業(yè)累積量超過3次后，中控將產(chǎn)生噴頭堵塞報警，單次作業(yè)結(jié)束后累積量將清零。

2.2 補水系統(tǒng)

本系統(tǒng)由上水管路、電動閥、流量計、電磁閥、接近開關(guān)等部分組成。由于筒倉高40m，因此筒倉倉頂采用高壓供水（6～10bar），由于筒倉承重有限制，如采用以往水槽供水方式，由于筒倉承重有限制，因此無法承受如此大重量。筒倉頂部為特級動火區(qū)域，施工較為困難，因此，為保證給卸料小車供水，經(jīng)研究我們采用流動式定點補水方式。

執(zhí)行方式為：在筒倉頂部設(shè)立定點加水點，當(dāng)卸料小車水箱水位無法完成一列車的接卸計劃時，卸料小車經(jīng)程序控制自動前往加水點進行補水。當(dāng)卸料小車到達加水點時，通過接近開關(guān)定位，觸發(fā)出補水信號，此時電動閥、電磁閥開啟，并由流量計進行計數(shù)，開始補水;當(dāng)水箱到達高水位時，電動閥、電磁閥關(guān)閉，補水停止，完成整個補水流程。

注水系統(tǒng)分為中控自動與中控手動兩種操作方式。系統(tǒng)正常狀態(tài)下為全自動運行，當(dāng)皮帶機不運行且沒有流程選定時，卸料小車如檢測到水箱水位低于加水設(shè)定值，小車將自動前往注水點進行加水（注水點設(shè)在筒倉中間處）。補水系統(tǒng)分以下五個步驟執(zhí)行。

第一步，判定卸料小車內(nèi)剩余水量不足以完成一列車的接卸計劃。水箱上裝有雷達水位計與高低水位開關(guān)，當(dāng)雷達水位計示數(shù)低于一定值A(chǔ)時，卸料小車判斷水箱須加水。

第二步，判定卸料小車是否滿足自動注水條件。由于卸料小車作業(yè)頻繁，且單機所在的皮帶機停止時，并不代表皮帶上沒有煤或者單機流程空閑。另外，為保證安全，當(dāng)單機上保護開關(guān)動作時，自動注水系統(tǒng)必須停止運行，所以必須對各類條件加以判斷，確保注水系統(tǒng)安全可靠。

第三步，單機滿足自動注水條件后，單機將自動前往注水點，此時程序首先對比所處位置與注水點位置，判斷前進與后退，然后給出行走指令，按照正常速度前往注水點2m范圍內(nèi)，到達2m范圍內(nèi)后，單機將自動減速至5m/min，然后到達預(yù)定位置30mm范圍內(nèi)后停止行走，此時小車注水口與地面加水水管應(yīng)對齊，水管上限位開關(guān)檢測到位后，給出自動加水信號。

第四步，單機給出自動加水信號后，由于單機無法直接控制地面的電動閥與電磁閥，所以設(shè)計控制系統(tǒng)的機構(gòu)如圖2所示，每臺移動單機具有一個單獨的PLC控制相應(yīng)的灑水系統(tǒng)，通過光纖、通訊電纜等介質(zhì)與地面PLC的遠程I/O站進行通訊，傳送控制字和狀態(tài)字及其報警信息。遠程I/O站內(nèi)的繼電器利用電纜與電動閥、電磁流量計、電磁閥連接。將通過message指令，將啟動指令發(fā)送給地面PLC的遠程I/O站，通過輸出繼電器控制電動閥與電磁閥開啟。

第五步，當(dāng)雷達檢測到水位高于設(shè)定值或者高水位開關(guān)動作后，單機給出停止加水指令，通過第四步中的控制流程，關(guān)閉電動閥與電磁閥，由于電磁閥關(guān)斷速度過快，會導(dǎo)致水管劇烈晃動，所以在丟失開閥指令后，延時30s電磁閥才進行關(guān)閉，以確保電動閥已關(guān)閉。為防止開關(guān)失效，所以開閥指令最多持續(xù)240s。

我們?yōu)橄到y(tǒng)制作了一個專門的操作界面，操作員在翻堆線操作界面中，點擊‘小車注水按鈕，即進入如圖3所示的操作頁面。界面中可以顯示卸料小車的水箱水位，注水閥門動作狀態(tài)以及高水位、低水位、閥門動作超時3個報警信息。信號由卸料小車PLC通過message指令發(fā)送給筒倉安全PLC，通過筒倉安全程序傳輸至中控SE界面。

中控也可在作業(yè)間隙手動操作卸料小車注水。中控操作員在小車無故障且不作業(yè)時，點擊‘開按鈕，小車將自行前往注水點進行補水;點擊‘關(guān)按鈕，可中斷手動加水作業(yè)。

2.3 清帶系統(tǒng)

通過頭部漏斗內(nèi)的噴管產(chǎn)生的水霧完成對粉塵源頭的抑制，輸送帶表面由于經(jīng)過水霧清洗存在部分積水，同時煤塵也附著在輸送帶表面，在輸送帶運轉(zhuǎn)過程中將會產(chǎn)生部分物料沿輸送帶沿線進行灑落。為解決這一問題，通過在卸料小車頭部漏斗內(nèi)安裝組合清掃器完成對輸送帶表面的附著物料進行初步清理。在皮帶機頭部安裝一級、二級清掃器完成對輸送帶表面附著的粘煤物料進行清除，除水清掃器來完成對于輸送帶附著的殘存積水進行徹底清除，而清除下的物料經(jīng)清掃器下發(fā)的孔洞沖洗進入筒倉內(nèi)部，而實現(xiàn)筒倉卸料小車整個接卸過程中的長效抑塵過程。

3 結(jié)論

①本套系統(tǒng)優(yōu)點：

第一，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)運漏斗內(nèi)的煤塵抑制功能，達到了清潔生產(chǎn)的效果。系統(tǒng)為全自動運行，減少了人為操作，節(jié)省了人力物力。

第二，實現(xiàn)了與中控系統(tǒng)的連接，通過與中控系統(tǒng)的通信，實現(xiàn)了中控操作人員對現(xiàn)場設(shè)備的遠程監(jiān)控與操作。

第三，配合BD頭部的一級、二級及除水清掃器使用，清除了經(jīng)卸料小車后皮帶附著的殘存污漬。

第四，實現(xiàn)卸料小車高精度注水，小車與注水的定位精度達到1cm。

第五，在不進行大規(guī)模設(shè)計變更的情況下，最大限度利用原有設(shè)計，方法簡單可行，費用較少。

第六，通過控制保護水泵不處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，并實現(xiàn)低水位后自動告警功能。噴淋系統(tǒng)具有噴頭堵塞自動報警功能，減少了人工巡視，保障了清潔的效果。

②系統(tǒng)實施使用情況：

已完成黃驊港三四期卸料小車的長效抑塵系統(tǒng)改造，改造后抑塵效果明顯，確保了清潔生產(chǎn)的持續(xù)運行。與現(xiàn)有技術(shù)相比，完成改造后的筒倉頂部長效抑塵系統(tǒng)，具備了自動檢測水位，缺水后定點補水功能，同時通過對于卸料小車接卸漏斗煤塵的水霧抑塵，結(jié)合沿線清掃器配合使用，降低了筒倉頂部封閉空間內(nèi)的煤塵擴散。

黃驊港三四期筒倉作為世界最大的儲煤筒倉群，是黃驊港煤炭運輸?shù)闹匾M成部分，由于先進的接卸工藝，三四期筒倉設(shè)施在承擔(dān)輸煤作業(yè)的同時也成為了黃驊港的一個重要的對外名片。

項目的成功實施消除了筒倉頂部作業(yè)過程中的煤塵擴散，為建設(shè)綠色智慧港口建設(shè)作出了貢獻，為公司創(chuàng)建“世界一流港口”邁進了一步。

【參考文獻】

【1】劉曉娟，穆霄剛.筒倉卸料工藝布置形式分析[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015（08）：5461-5462.

【2】邢軍，劉仲松.淺談黃驊港煤碼頭三期工程中儲煤筒倉的應(yīng)用[J].港工技術(shù)，2012，49（06）：11-14.

【作者簡介】寧環(huán)波（1981-），男，重慶人，工程師，從事散貨港口技術(shù)應(yīng)用研究。