竇曉旭

秦皇島港股份有限公司第六港務(wù)分公司

1 引言

現(xiàn)階段我國北煤南運的主要運輸方式是采用鐵路敞車運輸至北方港口，通過翻車機翻卸后堆存至港口堆場或筒倉，后裝船運至南方各大燃煤電廠。翻卸作業(yè)時易產(chǎn)生較大揚塵，翻車機房在沒有除塵設(shè)備的情況下粉塵污染相當嚴重。目前通過干霧抑塵、干式除塵2套系統(tǒng)的組合，基本上可以解決翻車機房內(nèi)大部分揚塵，但受限于干霧抑塵的作用區(qū)間，在翻卸煤炭初始階段運煤敞車內(nèi)煤炭擾動造成的揚塵無法進行有效抑制，只能排放到大氣中。故通過在待卸運煤敞車內(nèi)煤炭表面進行灑水噴淋，解決煤炭翻卸初始階段的揚塵問題。

2 翻車機房抑塵技術(shù)現(xiàn)狀

目前，港口翻車機系統(tǒng)廣泛使用的抑塵技術(shù)主要有干式除塵系統(tǒng)、干霧抑塵系統(tǒng)。干式除塵系統(tǒng)將含煤粉的空氣吸入除塵設(shè)備，經(jīng)過布袋過濾后將潔凈空氣排入大氣中，但對于無組織排放的煤塵效果較差，同時設(shè)備運行噪聲較大，布袋更換時會造成二次污染，因此大部分翻車機都采用濕式除塵系統(tǒng)，以干霧抑塵系統(tǒng)為主。

干霧抑塵系統(tǒng)的原理是利用干霧噴霧器產(chǎn)生的微細水霧顆粒與粉塵顆粒相互粘結(jié)、聚結(jié)增大，并在自身重力的作用下沉降。但那些最細小的粉塵只有當水滴很小(如干霧)或加入化學劑(如表面活性劑)以減小水的表面張力時才會聚結(jié)成團，如果水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，那么粉塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流運動，水霧顆粒和粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有機會接觸，從而達不到抑塵作用。如果水霧顆粒和粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運動時就會與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結(jié)在一起。翻車機在作業(yè)時，由于落料會產(chǎn)生大量粉塵，當翻車機翻轉(zhuǎn)到一定角度時，噴霧系統(tǒng)開始噴霧，形成霧池，讓水霧與空氣中的粉塵顆粒相互粘結(jié)、聚結(jié)增大，形成粉塵和水霧的團聚物，受重力作用而沉降，從而實現(xiàn)抑塵。干霧系統(tǒng)霧化水霧顆粒直徑約為1～10 μm，霧化程度高，霧粒細小，在抑制大小5 μm以下的可吸入浮塵方面有明顯的優(yōu)勢。

3 翻卸初始階段揚塵成因分析

受轉(zhuǎn)子式翻車機及敞車車廂結(jié)構(gòu)限制，翻車機翻轉(zhuǎn)大約35°時煤炭才會從脫離車廂進入翻車機下方漏斗中，在0°～35°范圍內(nèi)翻車機干霧抑塵系統(tǒng)、干式除塵系統(tǒng)無法介入進行抑塵作業(yè)，遇到含水率較低的煤種時會產(chǎn)生揚塵排放到翻車機房的空氣中，長時間沉降后會在設(shè)備、地面形成一層粉塵層。

目前煤炭運輸途中的敞車揚塵防治是在敞車內(nèi)煤炭表面噴淋粘結(jié)性抑塵劑，抑塵劑會在煤炭表面形成厚度在15～20 mm的固化層[1]，固化層在列車行駛過程中受列車顛簸震蕩，可能會產(chǎn)生裂紋但不會剝離，這樣可基本上解決運煤列車揚塵污染問題。

在港口翻車機接卸到港煤炭時，涉及煤種較多，煤炭煤質(zhì)各不相同，雖然抑塵劑具有一定的保水性，但在長時間途運輸仍會造成表層煤炭水分損失，翻卸時固化層破潰，煤粉擾動造成揚塵。

4 待卸運煤敞車噴淋系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 水源的選擇

翻車機房共有兩種水源，一種為用于干霧抑塵的自來水，壓力為0.07 MPa左右；一種為用于沖洗、消防的中水，壓力為0.6 MPa左右?？紤]需要大流量水源，且中水價格相對便宜，故選取由泵房提供的0.6 MPa壓力的中水作為水源，且不需要再增加吸水泵、管道泵等增壓裝置。

4.2 管路安裝及噴淋機構(gòu)設(shè)計

目前已知的運煤敞車噴灑裝置為抑塵劑噴灑站的抑塵劑噴灑裝置[2]。該裝置由儲罐、出料泵、過濾器、噴灑器等裝置組成，噴灑器由電磁閥、噴灑升降機構(gòu)、保護套等組成。該裝置可控制噴灑器升降使鐵路機車通過，但升降機構(gòu)對于電氣化鐵路路段并不適用?？紤]到電氣化鐵路高壓線的安全距離、噴淋機構(gòu)對機車車頭影響和設(shè)備維護的簡便性，最終選定在翻車機房內(nèi)布置安裝噴淋系統(tǒng)。

噴淋裝置由噴淋箱和一組15°扇形噴頭組成。噴淋箱自帶保溫伴熱接口，可以滿足冬季使用。定型后的噴淋系統(tǒng)由水源、手動法蘭蝶閥、流量計、電動閥、電磁閥、噴淋箱、噴頭等組成(見圖1)。

1.手動蝶閥 2.流量計 3.電動閥 4.電磁閥 5.噴淋箱 6.扇形噴嘴圖1 噴淋系統(tǒng)示意圖

4.3 電控系統(tǒng)設(shè)計

本項目翻車機為三車翻車機，翻車機每個循環(huán)自動向前頂送3節(jié)車皮，每個循環(huán)噴淋系統(tǒng)均需要經(jīng)過2次車皮鉤檔，經(jīng)過車皮鉤檔時需要控制停止噴淋作業(yè)。

結(jié)合現(xiàn)場實際，利用變電所PC室的S7-400 PLC控制灑水電磁閥、電動閥動作，進而控制噴淋噴頭的開閉與流量，控制原理圖見圖2。

圖2 待卸運煤敞車灑水電控系統(tǒng)原理圖

待卸運煤敞車噴淋系統(tǒng)控制系統(tǒng)有如下特點：

(1)為避免水灑落到列車鉤檔，利用漫反射式光電開關(guān)和定位車行走編碼器位置控制灑水電磁閥的啟停。

(2)因定位車牽引重車前進過程中速度是變化的，本項目將定位車速度與灑水流量聯(lián)鎖，定位車速度大時灑水流量大，定位車牽引重車從減速限位至停止限位過程中，灑水流量較小，實現(xiàn)對待卸煤表層的均勻灑水。

(3)噴淋系統(tǒng)電磁閥自動啟動條件為：定位車處于前進狀態(tài)，定位車主臂伸出到位或輔臂伸出到位，定位車前進速度為一特定值，待卸車皮數(shù)大于3節(jié)，定位車行走至灑水位置(由編碼器、光電開關(guān)控制)。

5 結(jié)語

待卸運煤敞車噴淋系統(tǒng)投入使用后，降塵效果明顯，系統(tǒng)能夠有效減少空氣中細微揚塵，保持翻車機房空氣干凈。待卸運煤敞車噴淋系統(tǒng)與翻車機原有干霧抑塵系統(tǒng)共同作用，能夠解決翻車機房煤塵無組織排放問題。