鐵路煤炭運(yùn)輸抑塵設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的探討

王吉磊 上海鐵路局上海新上鐵實(shí)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司

鐵路煤炭運(yùn)輸抑塵設(shè)備技術(shù)改進(jìn)的探討

王吉磊 上海鐵路局上海新上鐵實(shí)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司

在闡述煤炭抑塵站設(shè)備工藝流程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析抑塵設(shè)備在設(shè)計(jì)、運(yùn)用及保養(yǎng)中存在的問題，針對(duì)目前實(shí)際情況，探討解決問題的思路和辦法，并進(jìn)行必要的技術(shù)革新。

鐵路；煤炭運(yùn)輸；抑塵設(shè)備；技術(shù)改進(jìn)；探討

煤炭在鐵路運(yùn)輸過程中拋灑、揚(yáng)塵造成的貨損和環(huán)境污染，以及灑落煤炭長期對(duì)線路和行車設(shè)備腐蝕造成的安全隱患，一直是鐵路運(yùn)輸難以解決的問題。利用防揚(yáng)塵高效覆蓋劑對(duì)運(yùn)煤車輛進(jìn)行表面噴灑，可有效控制運(yùn)輸過程中煤炭的拋灑和揚(yáng)塵。根據(jù)原鐵道部《關(guān)于做好煤炭鐵路運(yùn)輸抑塵工作的通知》（運(yùn)營貨管[2009]734號(hào)）和《關(guān)于調(diào)整部分客貨運(yùn)雜費(fèi)費(fèi)率和公布鐵路煤炭抑塵運(yùn)輸及費(fèi)目費(fèi)率的通知》（鐵運(yùn)[2009]224號(hào)）的有關(guān)要求，煤炭抑塵站建設(shè)已覆蓋全路。

按照原鐵道部在全路開展煤炭運(yùn)輸抑塵處理的工作部署，從2010年5月始，上海鐵路局陸續(xù)建設(shè)了22個(gè)抑塵站（點(diǎn)），購置安裝了各類抑塵噴灑作業(yè)設(shè)備27臺(tái)（套），基本實(shí)現(xiàn)了局管內(nèi)煤炭鐵路運(yùn)輸抑塵處理全覆蓋，年作業(yè)量近1.2億噸，實(shí)現(xiàn)抑塵費(fèi)收入2.3億元，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 煤炭抑塵站設(shè)備工藝流程

煤炭抑塵站主要由配液系統(tǒng)（由抑塵劑制備設(shè)備和貯存設(shè)備組成）和噴灑設(shè)備（由噴灑控制系統(tǒng)和噴灑設(shè)備構(gòu)成）組成。配液系統(tǒng)主要包括加料機(jī)、攪拌罐、儲(chǔ)液罐；噴灑系統(tǒng)主要包括噴灑泵、清洗液罐、液面控制系統(tǒng)、噴灑設(shè)備系統(tǒng)。固定式噴灑設(shè)備包括龍門式、擺臂式和對(duì)噴式3種噴灑裝置。

在噴灑設(shè)備運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)液罐提供調(diào)配好的抑塵劑溶液，經(jīng)噴灑泵提升至噴灑設(shè)備通過傳動(dòng)連接裝置旋轉(zhuǎn)遮擋滾筒實(shí)行噴灑作業(yè)。列車完成通過時(shí)，裝置自動(dòng)切換到清洗噴頭，清洗液回流至儲(chǔ)液罐。

2 目前抑塵設(shè)備存在的問題

通過近幾年的使用實(shí)踐，對(duì)設(shè)備所發(fā)生的問題和故障的統(tǒng)計(jì)、分類、系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)無論從設(shè)計(jì)、運(yùn)用，還是維修等方面都存在著一定的問題和不足。

2.1 設(shè)計(jì)方面

（1）系統(tǒng)布局不合理。主要是罐子、管道、閥門較多，安裝空間顯局促、凌亂，清洗罐顯多余，利用率不高。對(duì)噴式噴灑裝置笨重，上重下輕致噴灑塔架穩(wěn)定困難，在線路側(cè)對(duì)行車安全影響令人擔(dān)憂；擺臂式擺臂起升高度不夠，液壓升降、轉(zhuǎn)向至機(jī)后方能作業(yè)，由于設(shè)備故障、人為操作因素影響行車安全問題不能忽視；噴頭價(jià)格高且易故障損壞，成本費(fèi)用大；噴灑裝置上、下抑塵液管道管壁薄、材質(zhì)差、壽命短，電線、電纜非品牌產(chǎn)品，質(zhì)量較差。

（2）控制系統(tǒng)不完善，自動(dòng)化程度低。主要是視頻攝像頭設(shè)置不完善，監(jiān)控不全面；缺少測速和車號(hào)識(shí)別裝置，無法實(shí)現(xiàn)按列車運(yùn)行速度自動(dòng)調(diào)整噴灑量；鉤檔識(shí)別裝置不靈敏，無法準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)鉤檔間自動(dòng)間隔噴灑，致抑塵液噴灑到煤炭表面不均勻，影響抑塵質(zhì)量和造成抑塵液噴到路基、地面污染、浪費(fèi)。

（3）攪拌裝置選型不當(dāng)。上置式攪拌裝置是利用電機(jī)帶動(dòng)葉片，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生下壓力方式攪拌液體，易使抑塵液攪拌不均勻，形成后期沉淀，攪拌電機(jī)震動(dòng)損壞，故障多。

2.2 運(yùn)用方面

（1）加料困難，水、料混合不同步。主要是預(yù)溶加料機(jī)位置較高，進(jìn)料口小、易堵塞，致人工加料緩慢、困難，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大。水流速快，料溶化慢，混合配比不同步，造成水多、抑塵劑少，抑塵液配比濃度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）噴灑裝置故障率高。主要是擺臂式設(shè)備擺臂前端易下垂、傾斜，擺臂圈筒翻轉(zhuǎn)不到位，噴嘴易銹蝕、毀壞等。

（3）抑塵液噴灑浪費(fèi)，污染、腐蝕設(shè)備。一是擺臂式車輛鉤檔停噴是靠光電系統(tǒng)識(shí)別車輛并反饋給PLC，控制伺服電機(jī)帶動(dòng)圈筒翻轉(zhuǎn)存儲(chǔ)噴灑液實(shí)現(xiàn)停噴，期間噴灑液仍然泵出，第二輛車到達(dá)后，PLC再次反饋信號(hào)圈筒翻轉(zhuǎn)，存儲(chǔ)液體全部倒出，造成車輛初始抑塵液過多，浪費(fèi)量約為整車用量8%左右，按理論用量測算一列車?yán)速M(fèi)約50～80元左右。二是擺臂式噴頭多、壓力大，形成噴灑夾角大于車輛寬度，液體噴灑到車輛外部，對(duì)線路、環(huán)境造成污染。三是極少量外濺的煤塵和抑塵溶液散落在線路上，雖然各抑塵站都進(jìn)行了噴灑線路硬面防水處理，但未實(shí)施廢液集中回收處理，造成線路積水、扣件銹蝕，給安全帶來隱患。

2.3 維修方面

（1）加料機(jī)、噴灑裝置笨重，修理需整體拆裝，現(xiàn)場條件所限，需要多人配合施工，造成維修勞動(dòng)強(qiáng)度大、修復(fù)時(shí)間長、效率低。

（2）設(shè)備部件老化、損壞快。橡膠密封耐腐蝕性差，老化損壞快；管路多、接頭多、連接處結(jié)構(gòu)復(fù)雜，液、水易滲漏；部分部件性能不良，質(zhì)量差，故障多,致維修頻次增多，增加維修工作量和支出成本，也影響生產(chǎn)。

（3）電器、控制系統(tǒng)復(fù)雜，專業(yè)要求高，維修人員經(jīng)驗(yàn)不足、技能不熟練，致維修效率、質(zhì)量較低。

3 技術(shù)改進(jìn)措施

3.1 整合優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)

（1）優(yōu)化罐體和管道布局。減少一個(gè)清洗罐，利用儲(chǔ)水罐代替，使儲(chǔ)水罐起到儲(chǔ)存、清洗二種水源之用，現(xiàn)有設(shè)備利用更充分；減少不必要管道、彎頭、閥門，使布局更簡潔、清晰、合理；配件、材料使用品牌產(chǎn)品，市場準(zhǔn)入，比選采購，降低價(jià)格、保證質(zhì)量。減少因配件、材料質(zhì)量引起的問題、故障，保證設(shè)備正常運(yùn)行，同時(shí)也降低成本支出。

（2）優(yōu)化控制系統(tǒng)，提高設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平。既有抑塵噴灑控制系統(tǒng)雖能滿足使用，但離整個(gè)作業(yè)過程真正自動(dòng)化、智能化要求還很遠(yuǎn)。如：噴灑作業(yè)需人操作；抑塵液質(zhì)量無聯(lián)控；車號(hào)無識(shí)別和采集系統(tǒng)等。這都需要對(duì)現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和集成。首先解決噴灑作業(yè)自動(dòng)化，對(duì)噴灑監(jiān)視管理、中間控制、現(xiàn)場執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行分工，使之能夠在使用前對(duì)設(shè)備進(jìn)行自檢，當(dāng)列車通過時(shí)，光電檢測識(shí)別牽引機(jī)車通過后，發(fā)出信號(hào)給PLC控制傳動(dòng)減速箱，同時(shí)PLC控制計(jì)變頻器，給定電機(jī)不同頻率，進(jìn)行流量和恒壓的控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴灑和鉤檔停噴，并于車輛通過后自動(dòng)切換清洗，真正實(shí)現(xiàn)噴灑全自動(dòng)。同時(shí)加裝抑塵液質(zhì)量檢測傳感器，分析質(zhì)量，并與整個(gè)系統(tǒng)PLC集成，形成聯(lián)控。此外增加車號(hào)識(shí)別和采集系統(tǒng)，采用鐵路現(xiàn)行車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)，做到數(shù)據(jù)同步采集。這些都與可編程控制器（PLC）有關(guān)，隨著PLC的向著大網(wǎng)絡(luò)化、高的性能、好的兼容性和多功能發(fā)展，向下可以與多個(gè)PLC框架相連，向上可以與工業(yè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)相連構(gòu)成自動(dòng)化集成系統(tǒng)，基本可以實(shí)現(xiàn)以上目的，真正實(shí)現(xiàn)從制液、噴灑、采集到監(jiān)控全過程自動(dòng)化、智能化。

（3）改進(jìn)攪拌和噴灑裝置。將攪拌裝置由上置式改成沉入可調(diào)式攪拌，攪拌裝置固定在罐體內(nèi)壁滑道上,通過鋼絲繩上下升降可調(diào)式攪拌,解決了電機(jī)震動(dòng)故障多、攪拌不均勻的問題；根據(jù)設(shè)備地處黃淮地區(qū)南部，嚴(yán)寒天氣時(shí)間較短且寒冷程度不太嚴(yán)重的實(shí)際情況，去除油汀液體電加熱裝置，換裝陶瓷電加熱帶，使對(duì)噴式噴灑裝置的重量大大減輕，方便了拆卸安裝，僅用人力即可，減少了機(jī)械吊裝卸對(duì)安全的影響；對(duì)列車通過速度超出設(shè)計(jì)規(guī)定的抑塵站,可增加一排噴頭,加大噴頭密度,提高單位噴灑量來達(dá)到抑塵液噴灑規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；擺臂式擺臂起升高度不夠影響行車安全問題，可采取加高擺臂塔座使起升高度超出安全限界，并規(guī)定操作人員在此高度進(jìn)行噴灑作業(yè)，避免了因起升高度不夠產(chǎn)生的安全影響。

3.2 改進(jìn)設(shè)備運(yùn)用

（1）改進(jìn)加料裝置，加裝皮帶運(yùn)輸卷揚(yáng)裝置，方便高處下料口進(jìn)料，減少人力勞動(dòng)強(qiáng)度。調(diào)整水、料混合速比，使水流速度與抑塵劑預(yù)溶攪拌進(jìn)度一致，保障抑塵液濃度達(dá)標(biāo)。

（2）改進(jìn)噴灑設(shè)備使用性能，解決擺臂前端下垂及傾斜問題。改變擺臂式噴灑裝置螺栓連接、螺旋銅噴頭為焊接、方形不銹鋼噴頭，改善了噴灑質(zhì)量，減少了噴頭因銹蝕、堵塞產(chǎn)生的故障頻次，也降低了維修工作量和支出成本;針對(duì)擺臂升起后偏重及升降缸磨損和銹蝕造成擺臂前端下垂、傾斜問題，在擺臂后部增加配重，使支撐住兩端保持平衡，或?qū)υ簤汗苈愤M(jìn)行改造，在升降缸外壁與擺臂花架之間加裝一個(gè)液壓裝置，進(jìn)行支撐或拉平擺臂以解決擺臂前端下垂及傾斜問題。

（3）增建噴灑回流設(shè)施，抑塵液回流再利用。在線路兩側(cè)增設(shè)擋墻、排水溝、積水井，安裝潛污泵、管道，將抑塵廢液集中收集處理，避免對(duì)抑塵作業(yè)現(xiàn)場土地、鐵路等環(huán)境污染，減少了浪費(fèi)，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3.3 改進(jìn)設(shè)備維修

（1）調(diào)整修理方式。采取現(xiàn)場總體拆裝更換，回來場內(nèi)分類修理方式，減少現(xiàn)場修理時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全系數(shù)小等不利因素，減少了現(xiàn)場環(huán)境、工具、材料等條件的制約，提高了修理效率，場內(nèi)修復(fù)設(shè)備總體組裝備用，實(shí)現(xiàn)下一次修理使用之良性循環(huán)。

（2）配齊配足易損件，增強(qiáng)設(shè)備維修和故障處理時(shí)效。根據(jù)使用周期，定期更換，減少配件引起的突發(fā)故障，提高了設(shè)備完好率，更好保證抑塵作業(yè)的正常進(jìn)行；改進(jìn)部件性能、結(jié)構(gòu)及形式，提高部件質(zhì)量，延長使用周期、減少故障頻率、降低維修工作量及支出成本，例如：對(duì)水、液鍍鋅管路連接由法蘭盤螺栓連接改進(jìn)為管路直接焊接，即可避免法蘭盤螺栓連接處橡膠密封周期性腐蝕，水、液滲漏問題。

（3）改進(jìn)、提高維修技術(shù)能力，重點(diǎn)是針對(duì)目前維修短板、薄弱環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)電控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)、研究，提高對(duì)電氣控制等系統(tǒng)的問題判斷、修理技術(shù)水平，掌握電控方面核心技術(shù)，減少對(duì)設(shè)計(jì)、制造廠家的依賴，更好地保障抑塵作業(yè)的正常進(jìn)行。

4 結(jié)束語

鐵路煤炭運(yùn)輸抑塵是新型節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目，通過幾年的實(shí)踐，在抑塵設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化、運(yùn)用和維修方面進(jìn)行了有益的探索，尤其是在新建抑塵站設(shè)備購置安裝和既有抑塵站設(shè)備運(yùn)用、維護(hù)保養(yǎng)等方面進(jìn)行了大膽改進(jìn)和創(chuàng)新，確保了全局抑塵作業(yè)質(zhì)量達(dá)標(biāo)和作業(yè)安全有序可控，取得了較好的效果。隨著國家節(jié)能環(huán)保要求越來越高，社會(huì)對(duì)煤炭鐵路運(yùn)輸揚(yáng)塵污染治理的期盼越來越強(qiáng)，優(yōu)化抑塵設(shè)備設(shè)計(jì)布局，改進(jìn)設(shè)備運(yùn)用和維護(hù)，提高抑塵作業(yè)質(zhì)量，降低煤炭運(yùn)輸過程中的污染和損失是鐵路系統(tǒng)的責(zé)任和義務(wù)。

責(zé)任編輯：王華

來稿日期：2014-11-13