錢衛(wèi)國(guó)

秦皇島港股份有限公司第九分公司 秦皇島 066004

0 引言

煤炭碼頭所采用的裝卸運(yùn)輸設(shè)備主要包括裝船機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)、翻車機(jī)、帶式輸送機(jī)等。其中只有翻車機(jī)、卸船機(jī)可以形成密閉空間，其他設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生開放式塵源。對(duì)于開放式塵源，無(wú)法采用干式收塵的辦法，只能采用濕式抑塵。國(guó)內(nèi)某港口取料機(jī)、裝船機(jī)、堆料機(jī)均采用灑水除塵和霧炮抑塵2 套系統(tǒng)進(jìn)行抑塵。灑水系統(tǒng)主要在夏季條件下投入使用，在天氣寒冷容易結(jié)冰冬季采用霧炮系統(tǒng)進(jìn)行降塵處理。霧炮系統(tǒng)是根據(jù)液體霧化和空氣射流理論，先使用高壓泵對(duì)液體加壓，然后通過(guò)微細(xì)霧化噴嘴將水霧化，再利用高壓軸流風(fēng)機(jī)的大風(fēng)量和高風(fēng)壓將霧化后的水霧送到較遠(yuǎn)距離，使得水霧到達(dá)較遠(yuǎn)距離的同時(shí)能夠覆蓋更大面積。在此過(guò)程中，粉塵顆粒與水霧顆粒產(chǎn)生充分接觸而變得濕潤(rùn)，被濕潤(rùn)的粉塵顆粒繼續(xù)吸附其他粉塵顆粒而逐漸凝結(jié)成顆粒團(tuán)，之后粉塵顆粒團(tuán)由于自身的重力作用而沉降，從而達(dá)到擬塵、降塵的作用。由于霧炮裝置是在原有設(shè)備基礎(chǔ)上后增加的，取料機(jī)起初霧炮筒的安裝位置在后期取料機(jī)生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中不能夠起到很好的降塵效果，同時(shí)原有的霧炮系統(tǒng)在冬季天氣寒冷條件下經(jīng)常造成霧炮出口積冰嚴(yán)重，不僅影響霧炮系統(tǒng)的正常工作，且清理積冰工作量較大，嚴(yán)重制約了維修力量，故保證好冬季條件下霧炮抑塵系統(tǒng)的有效使用十分重要。隨著的環(huán)保要求的逐步完善，煤炭裝卸環(huán)保問(wèn)題成為專業(yè)煤炭碼頭環(huán)境治理和可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展工作中的難點(diǎn)。

針對(duì)目前冬季條件下霧炮抑塵系統(tǒng)使用帶來(lái)的一系列問(wèn)題，重新優(yōu)化霧炮筒的布局，同時(shí)設(shè)計(jì)一種管路吹掃裝置，在冬季條件下將霧炮系統(tǒng)管路中殘留的水通過(guò)高壓氣泵吹出，使得霧炮在停止作業(yè)后不出現(xiàn)積冰情況。有效保證了取料機(jī)生產(chǎn)環(huán)保要求并解決了頻繁清理積冰帶來(lái)的一系列問(wèn)題。

1 現(xiàn)狀分析

由于煤炭港口堆場(chǎng)煤炭處于露天堆放狀態(tài)，斗輪取料機(jī)在取料過(guò)程中極易起塵，對(duì)周邊環(huán)境及設(shè)備產(chǎn)生很大影響，在取料機(jī)設(shè)置灑水除塵、霧炮抑塵2 套系統(tǒng)，系統(tǒng)工藝流程如圖1 所示。取料機(jī)抑塵系統(tǒng)主要包括吸水上水機(jī)構(gòu)、水箱、泵閥控制室、機(jī)廠沖洗卷盤機(jī)構(gòu)、灑水機(jī)構(gòu)、斗輪霧炮機(jī)構(gòu)。取料機(jī)的灑水除塵沒(méi)有配備保溫伴熱裝置，在冬季條件下無(wú)法使用，而僅靠堆場(chǎng)噴槍機(jī)構(gòu)不能滿足環(huán)保要求，需在原有的灑水除塵系統(tǒng)中增加了霧炮抑塵系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有灑水量小，霧化效果好及方便配備保溫伴熱的優(yōu)點(diǎn)。

圖1 取料機(jī)霧炮灑水除塵工藝圖

取料機(jī)霧炮系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季的使用，使用效果不理想，同時(shí)帶來(lái)了較多的問(wèn)題，例如霧炮筒布局不合理，霧炮抑塵系統(tǒng)工作時(shí)不能將斗輪取料過(guò)程中起塵位置全部覆蓋；冬季氣溫寒冷，由于霧炮噴嘴無(wú)法加裝保溫伴熱裝置，噴嘴經(jīng)常結(jié)冰堵塞并且造成霧炮出口掛冰嚴(yán)重等情況，嚴(yán)重影響霧炮使用效果。

2 霧炮抑塵系統(tǒng)的優(yōu)化方案

2.1 霧炮布局優(yōu)化

目前，取料機(jī)霧炮裝置主要采用4 個(gè)小霧炮，全部分布于懸臂頭部斗輪左側(cè)的走臺(tái)位置，在斗輪取料過(guò)程中霧炮噴吹的微霧對(duì)取料點(diǎn)左側(cè)進(jìn)行抑塵處理，圖2 所示為霧炮安裝部位。懸臂斗輪取料機(jī)在取料過(guò)程時(shí)是回轉(zhuǎn)分層取料，在取料過(guò)程中斗輪左右位置及斗輪卸料點(diǎn)都會(huì)起塵，而目前霧炮系統(tǒng)僅在斗輪左側(cè)起到很好的抑塵效果，斗輪右側(cè)和斗輪卸料點(diǎn)起塵較嚴(yán)重。

圖2 取料機(jī)原霧炮裝置安裝位置圖

通過(guò)觀察斗輪取料起塵點(diǎn)對(duì)霧炮安裝位置進(jìn)行重新布局，霧炮分布方案為：在取料機(jī)斗輪左側(cè)原位置安裝2 臺(tái)霧炮，在斗輪右側(cè)減速器平臺(tái)安裝一臺(tái)霧炮，在斗輪卸料點(diǎn)增加一臺(tái)霧炮，圖3 所示為霧炮重新布局，同時(shí)采用較大的霧炮風(fēng)機(jī)增加霧炮噴霧的距離。4 臺(tái)霧炮機(jī)同時(shí)工作基本將取料機(jī)斗輪取料機(jī)點(diǎn)及斗輪卸料點(diǎn)易起塵部位全部包圍，起到很好的降塵作用。

圖3 取料機(jī)霧炮重新布局圖

霧炮進(jìn)行重新布局后降塵效果明顯，斗輪左右兩側(cè)霧炮能夠在斗輪切取物料時(shí)起到降塵效果，斗輪輸送帶中間的霧炮能夠保證斗輪在卸料時(shí)起到降塵的效果。重新布局的霧炮能夠?qū)⒍份單恢萌扛采w，保證不留死角。

2.2 霧炮碰嘴掛冰問(wèn)題

目前取料機(jī)使用的高壓霧炮的霧炮單元是由霧化噴嘴和高壓軸流風(fēng)機(jī)組成，冬季低溫季節(jié)，在生產(chǎn)作業(yè)流程停止后霧炮系統(tǒng)也相應(yīng)停止，管路及噴嘴內(nèi)部存在積水，而因?yàn)楸匕闊釤o(wú)法將噴嘴覆蓋極易造成結(jié)冰情況，停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，管路中的水不斷流出，造成霧炮積冰嚴(yán)重，存在積冰掉落傷人的隱患，需要花費(fèi)大量維修力量進(jìn)行清除，圖4 所示為霧炮積冰情況。當(dāng)取料機(jī)需要再次作業(yè)時(shí)，霧炮的噴嘴無(wú)法正常噴霧，霧炮泵站憋壓嚴(yán)重，造成管路爆裂，嚴(yán)重時(shí)霧炮泵頻繁損壞，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)造成嚴(yán)重影響。同時(shí)，維修管路及泵站需要大量的維修費(fèi)用及人力。

圖4 取料機(jī)霧炮積冰情況

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析，霧炮噴嘴結(jié)冰原因主要有噴嘴周圍無(wú)法配備保溫伴熱和霧炮系統(tǒng)使用后管路及噴嘴內(nèi)殘留的水無(wú)法排干凈2 方面。針對(duì)保溫伴熱無(wú)法覆蓋噴嘴的情況，首先通過(guò)改變霧炮噴嘴型號(hào)，將原有霧炮噴嘴更改成較為短小的噴嘴，使其盡可能被周邊的保溫伴熱系統(tǒng)覆蓋，最大限度降低噴嘴內(nèi)部結(jié)冰的可能性。霧炮噴嘴改型后可以有效地解決保溫伴熱無(wú)法覆蓋噴嘴的問(wèn)題，極大的降低冬季低溫季節(jié)霧炮噴嘴內(nèi)部積水結(jié)冰的情況，保障霧炮的正常使用。同時(shí)，針對(duì)霧炮使用后噴嘴及管路內(nèi)部殘存積水無(wú)法排除問(wèn)題，設(shè)計(jì)安裝一套管路吹掃裝置，在停機(jī)后將管路中的殘存水排干凈。管路排空原理如圖5 所示。

圖5 取料機(jī)霧炮吹掃裝置排空原理圖

圖5 中在霧炮抑塵系統(tǒng)的主管路上安裝一條支路，支路接口靠近霧炮機(jī)構(gòu)，在支路上安裝電動(dòng)球閥、止回閥和空壓機(jī)，通過(guò)控制電動(dòng)球閥和空壓機(jī)的開啟實(shí)現(xiàn)管路的排空功能，防止霧炮噴嘴結(jié)冰情況發(fā)生。具體工作過(guò)程為：取料機(jī)作業(yè)結(jié)束既霧炮工作結(jié)束后，司機(jī)操作臺(tái)打到聯(lián)動(dòng)模式時(shí)，點(diǎn)擊吹掃按鈕，空壓機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)2 min 后，霧炮主管路電磁閥關(guān)閉，空壓機(jī)前的電動(dòng)球閥打開，管路開始吹掃，吹掃時(shí)間為1 min，時(shí)間到后空壓機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)吹掃電動(dòng)閥關(guān)閉。再次啟動(dòng)霧炮系統(tǒng)時(shí)，主管路電磁閥打開，霧炮恢復(fù)正常工作。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，選擇一臺(tái)高效率、低能耗的空壓機(jī)。以其中一臺(tái)取料機(jī)為例，共安裝4 臺(tái)霧炮，4 臺(tái)霧炮到主管電磁閥之間的管路約14 m，管路內(nèi)徑為15 mm，可以計(jì)算出排空該管路所需的供氣量為0.25 m3。管路排空設(shè)定工作時(shí)間為1 min，為了保證在1 min之內(nèi)將水排空，選定的空壓機(jī)排氣量至少為0.375 m3/min，通過(guò)空壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)選擇空壓機(jī)的排氣量為0.4 m3/min，可以有效保證吹掃裝置的正常使用。

2.3 霧炮系統(tǒng)控制界面升級(jí)

霧炮有手動(dòng)控制和聯(lián)動(dòng)控制2 種工作模式，手動(dòng)模式時(shí)，控制霧炮單機(jī)啟動(dòng)停止，主要在維修時(shí)使用，一般情況下霧炮系統(tǒng)調(diào)為聯(lián)動(dòng)模式，隨取料機(jī)生產(chǎn)作業(yè)流程啟停。

在原有的灑水除塵控制界面上增加霧炮吹掃裝置的控制，主要控制空壓機(jī)啟動(dòng)模式，分為就地和遠(yuǎn)程模式。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到就地模式時(shí)，由就地操作箱上啟停按鈕來(lái)控制空壓機(jī)的啟停；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)程模式，在司機(jī)室觸摸屏上操作。在聯(lián)動(dòng)模式時(shí)，點(diǎn)擊吹掃按鈕，空壓機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)1 min 后，吹掃電磁閥打開，管路開始吹掃，吹掃1 min 后，空壓機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)吹掃電動(dòng)閥關(guān)閉。吹掃時(shí)間及當(dāng)前空壓機(jī)壓力等均在操作界面上顯示，同時(shí)可對(duì)吹掃時(shí)間進(jìn)行更改延長(zhǎng)或縮短霧炮吹掃時(shí)間。操作界面如圖6 所示。

圖6 霧炮吹掃裝置操作界面圖

3 應(yīng)用效果

目前，霧炮抑塵系統(tǒng)的優(yōu)化改造已在一臺(tái)取料機(jī)上進(jìn)行試用，通過(guò)觀察，取料機(jī)斗輪頭部的4 臺(tái)霧炮能夠?qū)⒍份喨×掀饓m點(diǎn)全部覆蓋，同時(shí)霧炮吹掃裝置的安裝很好地解決了霧炮噴嘴結(jié)冰的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季的試用未出現(xiàn)結(jié)冰及霧炮泵憋壓導(dǎo)致泵或管路損壞的情況。霧炮優(yōu)化改造不僅提升了港口設(shè)備的環(huán)保效果，同時(shí)節(jié)省了大量的維修人工和物資費(fèi)用。

生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中因霧炮等環(huán)保設(shè)備造成的設(shè)備停機(jī)不斷增加，在對(duì)取料機(jī)進(jìn)行霧炮系統(tǒng)優(yōu)化提升后，能夠明顯地發(fā)現(xiàn)因霧炮系統(tǒng)造成設(shè)備停機(jī)的時(shí)長(zhǎng)減少。同時(shí)霧炮清冰的工作量急劇較少，霧炮吹掃裝置安裝完成后基本不需要進(jìn)行人工清理積冰工作。

某港口公司共10 臺(tái)取料機(jī)，按照冬季時(shí)間段12 月份至次年2 月底3 個(gè)月內(nèi)安排霧炮清理積冰的工作單下達(dá)量為98 條。每個(gè)工單按照平均6 h 工作量計(jì)算，總工作量為98×6=588 h，按照人工每60 元/h 計(jì)算，節(jié)約清理積冰工作的人工費(fèi)用為588×60=35 280 元。

取料機(jī)生產(chǎn)作業(yè)按照平均流量3 500 t/h，作業(yè)費(fèi)為22.5 元/t，按照50%的作業(yè)計(jì)劃，由于清理積冰造成停機(jī)延誤生產(chǎn)費(fèi)用為588×3 500×22.5×50%=2 315.25萬(wàn)元。

可知安裝霧炮吹掃裝置后，10 臺(tái)取料機(jī)每年可以為公司節(jié)省成本約35 280+23 152 500=2318.778 萬(wàn)元

取料機(jī)霧炮吹掃裝置的安裝試驗(yàn)成功為后續(xù)堆料機(jī)、裝船機(jī)等設(shè)備提供了參考，后續(xù)計(jì)劃在堆料機(jī)和裝船機(jī)霧炮系統(tǒng)中安裝吹掃裝置。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)冬季結(jié)冰問(wèn)題，對(duì)1 臺(tái)取料機(jī)霧炮系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，改造完成后經(jīng)過(guò)冬季低溫天氣運(yùn)行檢驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，起到很好的抑塵效果。將霧炮系統(tǒng)優(yōu)化改造成果在示例港口公司的10 臺(tái)取料機(jī)，6 臺(tái)堆料機(jī)，4 臺(tái)裝船機(jī)上進(jìn)行推廣應(yīng)用，取得良好的效果，成功解決霧炮噴嘴結(jié)冰的問(wèn)題，保證了煤炭碼頭單機(jī)全天候條件下環(huán)保生產(chǎn)，使現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到極大的改善，顯著提高了港區(qū)環(huán)境衛(wèi)生情況，同時(shí)為公司節(jié)省了大量人工成本。