朱洺赤

河北港口集團(tuán)有限公司 河北秦皇島 066000

原秦皇島港翻車機(jī)除塵系統(tǒng)均使用中水進(jìn)行灑水除塵，耗水量大，且隨著設(shè)備逐步老化，除塵系統(tǒng)均存在一定的腐蝕，故障較多，除塵效果也需進(jìn)一步提高。翻車機(jī)煤炭接卸過程中粉塵屬于無組織排放，傳統(tǒng)的負(fù)壓干式除塵無法對粉塵進(jìn)行有效收集和去除；而水顆粒直徑較大的普通濕式除塵，無法有效地吸附、凝結(jié)細(xì)小的煤塵顆粒，故無法達(dá)到降塵目的。改造前翻車機(jī)除塵系統(tǒng)均采用灑水除塵系統(tǒng)，屬傳統(tǒng)濕式除塵系統(tǒng)，作業(yè)除塵后現(xiàn)場空氣中仍有較多粉塵，耗水量大，而且冬季低溫天氣使用局限性極大，容易造成皮帶打滑、跑偏、滾筒積冰和煤炭結(jié)凍的情況，除塵效果急需提高。

1 技術(shù)方案

1.1 起塵分析

秦皇島港煤炭接卸設(shè)備為翻車機(jī)。煤炭通過鐵路進(jìn)行運(yùn)輸，然后經(jīng)過翻車機(jī)進(jìn)行翻卸。翻車機(jī)將由鐵路運(yùn)輸至秦皇島的煤炭由敞車中翻卸至翻車機(jī)地下漏斗，由漏斗自由落體送至翻車機(jī)房底層皮帶機(jī)，由皮帶機(jī)送出翻車機(jī)房，這個過程中煤炭下落速度較大，與漏斗壁和皮帶產(chǎn)生較大的沖擊，形成自下而上的氣浪和塵浪，擴(kuò)散速度很大，且很分散，無法控制。翻車機(jī)房上下共三層，受粉塵污染危害較大，職工職業(yè)健康收到威脅。煤塵傳播符合一定的傳播規(guī)律和擴(kuò)散規(guī)律，對煤塵擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行研究，搞懂弄通是開展煤塵源頭治理的關(guān)鍵。通過對秦皇島港翻車機(jī)房各層煤塵擴(kuò)散規(guī)律分析研判，主要原因有：

（1）煤炭通過翻車機(jī)進(jìn)行翻卸，在半密封漏斗中，煤塵之間、煤塵和漏斗側(cè)面壁之間進(jìn)行撞擊和沖壓，空氣流動收到擾亂，煤塵被剪切擠壓，最終形成細(xì)小顆粒。

（2）煤炭在翻卸過程中，形成固體料流，料流周圍的空氣隨料流一起運(yùn)動，即誘導(dǎo)空氣，煤炭料流中的煤塵，隨空氣流一起運(yùn)動，向外擴(kuò)散，即誘導(dǎo)擴(kuò)散。

（3）敞車中的煤炭，在翻卸過程中，隨敞車皮沿翻車機(jī)中心軸翻轉(zhuǎn)，翻出的煤炭料流和敞車皮壁，翻轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生較大的風(fēng)流，翻卸過程中的煤塵跟隨風(fēng)流進(jìn)行擴(kuò)散。

1.2 干霧抑塵技術(shù)研究

干霧抑塵技術(shù)在各個領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，通過干霧噴射裝置噴出10μm一下的細(xì)小水顆粒，同樣的水量，水顆粒直徑越小，顆?？偙砻娣e越大，與粉塵結(jié)合能力和聚集結(jié)合能力越強(qiáng)，在地球引力影響下沉降。

煤塵通過和水滴結(jié)合后聚集結(jié)合變大，但那些最細(xì)小的粉塵只有當(dāng)水滴很?。ㄈ绺伸F）或加入化學(xué)劑（如表面活性劑）減小水表面張力時才會聚結(jié)成團(tuán)。比煤塵直徑打的水顆粒，很難或無法與煤塵進(jìn)行接觸結(jié)合，煤塵只會隨水流運(yùn)動，不但不能沉降煤塵，還會跟隨水流進(jìn)行運(yùn)動，增加煤塵動能，造成二次污染。水滴直徑越小則與煤塵的接觸機(jī)會就越多，接觸結(jié)合的機(jī)會就會大大增加，結(jié)合的煤塵越來越多，重力越來越大，越容易沉降，抑塵效果越明顯。

細(xì)小水霧顆粒是由壓縮空氣驅(qū)動的聲波震蕩器產(chǎn)生的高頻聲波，將水霧化成直徑非常小的水滴顆粒，再通過噴頭以低速柔軟的狀態(tài)將水霧顆粒噴射道煤塵較多的地方，最終與煤塵進(jìn)行充分接觸結(jié)合沉降，從而降低空間的煤塵濃度，原理如圖1。

圖1 干霧抑塵原理圖

1.3 微米級干霧抑塵系統(tǒng)組成

微米級干霧抑塵系統(tǒng)由微米級螺桿式空氣壓縮機(jī)、儲氣罐、干霧抑塵機(jī)、噴霧裝置、噴霧裝置控制器、水氣連接管線、除油除塵過濾器、自動清洗過濾器、電伴熱系統(tǒng)和配電控制系統(tǒng)等組成。為降低腐蝕，水氣管道、閥門和噴嘴等均采用不銹鋼材質(zhì)。

1.3.1 微米級干霧抑塵機(jī)

干霧抑塵機(jī)以設(shè)定的氣壓、水壓、氣流量、水流量按控制邏輯對電磁閥進(jìn)行打開或關(guān)閉控制，進(jìn)而將過濾后的水和氣輸送道噴射裝置中，實(shí)現(xiàn)噴霧抑塵。設(shè)置IP65標(biāo)準(zhǔn)箱體，多功能控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)進(jìn)行集成。面板上有氣、水壓力表和電控系統(tǒng)按鈕及指示燈。

干霧所用中水通過由電控閥門、過濾器、壓力傳感器及吹掃裝置組成的多功能系統(tǒng)進(jìn)行過濾處理，以達(dá)到干霧噴射裝置要求的潔凈程度。所有元器件，從系統(tǒng)上游給水處的管連接到終端噴霧裝置，采用不銹鋼材料。

流量控制系統(tǒng)通過控制器和閥門將氣和水合理輸送至噴霧裝置中，同時可以對壓縮空氣和水的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.3.2 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)由可編程的控制器、繼電器及其他電氣元器件組成，對干霧系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，系統(tǒng)設(shè)置遠(yuǎn)程自動和本地手動兩種模式，分別執(zhí)行遠(yuǎn)程干霧噴射信號和本地手動操作功能。同時，干霧系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備PLC相連，具備干霧系統(tǒng)隨生產(chǎn)設(shè)備自動投用功能，具備PLC程序編輯功能，用于調(diào)整干霧啟動頻次和運(yùn)行時間。

1.3.3 螺桿式空氣壓縮機(jī)

螺桿式空氣壓縮機(jī)的作用是為微米級干霧抑塵系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)氣源。空氣壓縮機(jī)采用箱式結(jié)構(gòu)的有油螺桿式空壓機(jī)，具有技術(shù)參數(shù)可調(diào)、可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)；采用微電腦控制、液晶顯示。

1.3.4儲氣罐

儲氣罐用于系統(tǒng)氣體呼吸作用，空壓機(jī)產(chǎn)生氣量不足時，儲存于儲氣罐的壓縮氣體對系統(tǒng)氣量進(jìn)行補(bǔ)償，以滿足干霧系統(tǒng)的瞬時用氣量。儲氣罐進(jìn)氣口應(yīng)設(shè)置過濾器和除油裝置，以保證罐內(nèi)氣體清潔度；同時儲氣罐配置壓力表、排污口、安全閥等附屬配件。為減小腐蝕，儲氣罐采取內(nèi)外防腐措施。

1.3.5 噴霧裝置總成

噴霧裝置總成由多個干霧噴嘴組成，將氣和水轉(zhuǎn)化為直徑低于10μm的細(xì)小顆粒，再根據(jù)控制系統(tǒng)信號，精準(zhǔn)噴射至煤塵起塵點(diǎn)，精準(zhǔn)高效發(fā)揮降塵作用。噴霧箱噴霧器總成的布置和性能使噴出的干霧能夠覆蓋整個翻車機(jī)卸料斗上口，并有效抑制粉塵的擴(kuò)散，見圖2。

圖2 噴射裝置總成

1.3.6 水氣連接管線

水氣連接管線通過不同直徑的不銹鋼管路、連接件、閥門等管件將干霧系統(tǒng)的干霧機(jī)、噴霧裝置總成、空壓機(jī)、儲氣罐等不同組成分進(jìn)行相連。

1.3.7 電伴熱及保溫系統(tǒng)

在水氣連接管線、干霧機(jī)等有水介質(zhì)存在的部件上敷設(shè)電伴熱系統(tǒng)，外部加裝保溫玻璃棉，保溫層厚度不小于50mm。保護(hù)層采用不銹鋼外皮，厚度不小于0.3mm，防止冬季系統(tǒng)結(jié)凍，保證系統(tǒng)具備冬季使用條件。

1.3.8 供水與泄空裝置

（1）干霧抑塵系統(tǒng)的供水由翻車機(jī)房內(nèi)的給水管供給。

（2）管道最低點(diǎn)設(shè)有泄水閥，需要時可將系統(tǒng)泄空。

（3）干霧抑塵系統(tǒng)在需要泄空時，可用壓縮空氣將水管道系統(tǒng)的水吹干凈。

2 項(xiàng)目實(shí)施

2.1 噴霧箱布置

2.1.1翻車機(jī)傾斜物料側(cè)

通過計算，在翻車機(jī)的傾翻側(cè)合理安裝16套8頭噴霧裝置總成，噴霧裝置總成工作信號由A號控制線進(jìn)行控制，按翻車機(jī)的工作周期噴霧。

2.1.2 翻車機(jī)遷車臺側(cè)

通過計算，在翻車機(jī)的牽車臺側(cè)合理安裝15套8頭噴霧裝置總成，噴霧裝置總成工作信號由A號控制線進(jìn)行控制，按翻車機(jī)的工作周期噴霧。

2.1.3 翻車機(jī)的兩端

翻車機(jī)進(jìn)車、出車兩頭，分別安裝4套8頭噴霧箱噴霧器總成，噴霧裝置總成工作信號由A號控制線進(jìn)行控制，按翻車機(jī)的工作周期噴霧。

2.2 微米級干霧抑塵系統(tǒng)用水、用氣計算

39套8頭噴霧裝置總成的用氣量為：

39×2×27×0.4/60=14.04m3/min。

39套8頭噴霧裝置總成的用水量為39x352=13730L/h,折13.73m3/h。

2.3 干霧機(jī)選型計算

根據(jù)噴霧裝置數(shù)量、噴霧裝置總用氣量和總用水量,每條翻車線選用1臺2C型干霧機(jī)即可滿足要求。

2.4 空壓機(jī)選型計算

根據(jù)噴霧裝置總用氣量，每條線選用1臺90kW全自動螺桿空氣壓縮機(jī)（排氣量為15.2m3/min）、1座12m3儲氣罐可滿足要求。噴霧箱為間歇式工作,當(dāng)儲氣罐的壓力低于0.6MPa時，空壓機(jī)自動向儲氣罐補(bǔ)氣。

按照每套翻車機(jī)27次/小時的翻車周期和每次噴霧24秒計算，每臺翻車機(jī)干霧抑塵系統(tǒng)設(shè)置1臺2C微米級干霧抑塵機(jī)、1臺90kW/0.75MPa螺桿式空氣壓縮機(jī)、1套12m3/1.0MPa儲氣罐、39套噴霧裝置總成水控制器、39套噴霧裝置總成氣控制器、39套8頭噴霧裝置總成、1套自動反沖洗過濾器、1套連接管道、1套控制系統(tǒng)、1套電伴熱帶等組成。

在機(jī)房外設(shè)置干霧設(shè)備間，將干霧抑塵機(jī)、空壓機(jī)、儲氣罐、自動反沖洗過濾器、配電箱布置在同一空間內(nèi)，便于集中維護(hù)保養(yǎng)[4]。

3 實(shí)施效果

實(shí)踐證明，翻車機(jī)房采用微米級干霧抑塵系統(tǒng)治理后取得了良好效果，具有廣泛推廣價值：

（1）干霧抑塵系統(tǒng)投用后，翻車機(jī)房的煤塵抑制率達(dá)到80%以上，取得了明顯的社會效益，展示了秦皇島港的環(huán)保形象。現(xiàn)場粉塵濃度檢測執(zhí)行GBZ/T192-2007《工作場所空氣中粉塵測定》標(biāo)準(zhǔn)。

（2）在水氣連接管線、干霧機(jī)等有水介質(zhì)存在的部件上敷設(shè)電伴熱系統(tǒng)，外部加裝保溫玻璃棉。保護(hù)層采用不銹鋼外皮，防止冬季系統(tǒng)結(jié)凍，保證系統(tǒng)具備冬季使用條件。另外，系統(tǒng)噴射的非常細(xì)小的水霧顆粒比普通灑水除塵用水量小很多，煤炭不會形成凍塊，輸送帶不會因積冰而發(fā)生損傷、跑偏、打滑。

（3）系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)相連，在自動模式下，干霧抑塵設(shè)備可通過生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行PLC通訊信號進(jìn)行自動控制，大大降低人力勞動強(qiáng)度。同時干霧系統(tǒng)PLC具備可編程功能，可以科學(xué)調(diào)整干霧抑塵裝置投用頻次和投用時間，還可以將系統(tǒng)故障及運(yùn)行狀態(tài)反饋至生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)中進(jìn)行集中顯示。手動模式下可以滿足設(shè)備調(diào)試檢修等特殊工況使用需求。

（4）噴霧裝置總成可防止物料撞擊噴嘴、防凍，噴霧裝置總成內(nèi)的噴嘴具有自凈功能。微米級干霧抑塵裝置具有吹掃排水防凍功能[2-3]。

（5）與原配套灑水除塵系統(tǒng)相比，用水量節(jié)約90%以上，節(jié)省巨額資金。

4 結(jié)語

此次干霧抑塵技術(shù)在翻車機(jī)房的應(yīng)用，有效抑制了煤塵的擴(kuò)散，大大降低環(huán)保設(shè)備故障，確保了高效的濕式除塵在冬季低溫天氣下的使用條件和效果，通過電控系統(tǒng)的改造，設(shè)置手動、自動兩種模式，靈活設(shè)置出霧時間和噴霧量，使用各種作業(yè)工況的環(huán)保抑塵需求，在港口、礦山等起塵作業(yè)環(huán)境具有推廣價值。