翻車機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用微米級(jí)干霧抑塵改造實(shí)踐

張振義

摘 要：粉塵治理是噬需解決環(huán)保問題，輸煤系統(tǒng)粉塵污染作為電廠污染的主體，主要由煤炭裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中產(chǎn)生，本文以此為切入點(diǎn)，介紹了翻車機(jī)的粉塵噴霧治理方式缺點(diǎn)， 詳細(xì)介紹了微米級(jí)干霧抑塵的工作原理和裝置組成以及在翻車機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微米級(jí)干霧抑塵； 翻車機(jī)； 粉塵污染

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.023

1 引言

近年來，環(huán)境問題日益突出，諸如霧霾等現(xiàn)象日益常見，環(huán)保問題已經(jīng)成為一個(gè)刻不容緩的課題，國家在政策上也出臺(tái)了相應(yīng)政策，鼓勵(lì)一些重型污染源產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造。火電廠最大粉塵污染是輸煤系統(tǒng)，煤炭到廠后通過翻車機(jī)翻卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存等最后供給鍋爐燃燒，在這流程中，產(chǎn)生大量粉塵污染。通過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，輸煤系統(tǒng)作業(yè)流程中污染程度比較嚴(yán)重是翻車機(jī)系統(tǒng)，皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)等，其中翻車機(jī)系統(tǒng)的粉塵污染最為嚴(yán)重。本文主要研究翻車機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用微米級(jí)干霧抑塵改造。

2 翻車機(jī)除塵裝置的使用現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)翻車機(jī)系統(tǒng)除塵技術(shù)現(xiàn)狀

翻車機(jī)系統(tǒng)由于其卸車效率高以及自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于港口、電力等企業(yè)的裝卸過程，從作者調(diào)研情況來看，目前在翻車機(jī)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的除塵技術(shù)主要有干式除塵和濕式除塵兩大類。對(duì)于干式除塵技術(shù)，應(yīng)用最為廣泛的是倆大類即布袋除塵和靜電除塵，簡單而言，干式除塵方式首先儲(chǔ)氣（將污染大氣捕捉到除塵設(shè)備中），然后進(jìn)行各種物理化學(xué)轉(zhuǎn)化使之成為清潔氣體，最后將處理后的大氣（此時(shí)已經(jīng)為清潔氣體）對(duì)外排放。對(duì)上述除塵流程分析可知，干式除塵優(yōu)缺點(diǎn)同樣明顯，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)己進(jìn)入進(jìn)風(fēng)室的空氣除塵效果較好。但其優(yōu)點(diǎn)有著一個(gè)極大的制約那就是對(duì)于空氣的捕捉要求高，這加大了技術(shù)難度。顯然在第一步捕捉過程中，如果只能將很少比例的污染空氣吸入到進(jìn)風(fēng)室中，那么最終的除塵效果必然不盡如人意，還有可能導(dǎo)致粉塵的二次污染問題。除了技術(shù)上的缺點(diǎn)，最主要的是對(duì)人本身的傷害，采用干式除塵由于操作環(huán)境差，容易導(dǎo)致工人患上呼吸類的難以根治的危害性大的職業(yè)病。綜上，在港口、電力等企業(yè)中大部分翻車機(jī)、堆取料機(jī)及裝船機(jī)采用濕式除塵的方式。

濕式除塵技術(shù)的具體分類在圖1中已給出，可見主要是噴淋除塵和藥劑除塵。而這兩者又不是互相獨(dú)立的，從本質(zhì)上講藥劑除塵是噴淋除塵的一個(gè)延伸，對(duì)比噴淋除塵，它更進(jìn)一步，將抑塵藥劑加入到噴淋設(shè)備，這樣顯然提高了除塵效率。總之，所謂濕式除塵就是在起塵地點(diǎn)噴水（或者加入藥劑），增加場(chǎng)空間的濕度，粘合粉塵顆粒使之不再揚(yáng)起。與干式除塵相比，濕式除塵對(duì)無組織排放的粉塵具有較好的除塵效果，濕式除塵存在的問題是，一般水霧顆粒直徑較大，對(duì)于直徑細(xì)小的粉塵顆粒凝結(jié)度不高（有理論“水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時(shí)吸附、過濾、凝結(jié)的機(jī)率最大”），此外，噴淋時(shí)耗水量大而且又受外界溫度的限制，在冬季的時(shí)候難以實(shí)施。綜合上述干式和濕式各自優(yōu)缺點(diǎn)的考慮， 部分港口和電廠實(shí)施微米級(jí)干霧抑塵，效果良好。

2.2 某電廠翻車機(jī)噴霧除塵裝置現(xiàn)狀分析

某電廠2×1000MW機(jī)組輸煤系統(tǒng)翻車機(jī)設(shè)備于2012年1月1日正式投入運(yùn)行，該翻車機(jī)設(shè)備現(xiàn)采用囊式恒壓濕式除塵，用水量32t/h，噴嘴型式3/4BD，水泵型號(hào)DG-25，布置方式為地面機(jī)上。翻車機(jī)設(shè)備在翻車過程瞬間產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，現(xiàn)除塵方式噴霧壓力小，每個(gè)噴嘴出水量只能對(duì)局部點(diǎn)進(jìn)行揚(yáng)塵抑制，形成不了大面積的霧化效果，不能有效抑塵，造成煤粉大量外溢，嚴(yán)重污染生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，增加了現(xiàn)場(chǎng)保潔人員的工作量及沖洗水用量。采用濕式除塵方式，使翻車機(jī)設(shè)備長期處于潮濕狀態(tài)，銹蝕嚴(yán)重，同時(shí)在翻車過程中產(chǎn)生的煤粉遇水后大量粘附在設(shè)備本體上，難以進(jìn)行清理。產(chǎn)生的粉塵隨風(fēng)飄揚(yáng)，經(jīng)常落在翻車機(jī)系統(tǒng)各部位的光電開關(guān)上部，使光電開關(guān)不能有效工作，需停運(yùn)設(shè)備進(jìn)行清理，造成卸車工作中斷，影響卸車效率。

而且翻車機(jī)設(shè)備自投運(yùn)以來，除塵系統(tǒng)曾先后發(fā)生“除塵泵密封漏水、電磁閥卡塞、噴嘴堵塞”等較多缺陷，且曾發(fā)生噴霧水進(jìn)入1臺(tái)壓車梁的限位開關(guān)，限位開關(guān)失效，在牽車過程中使壓車梁未升起，造成1臺(tái)壓車梁機(jī)構(gòu)的液壓缸故障，直接影響火車來煤的卸車工作，增加檢修人員的維護(hù)工作量。翻車機(jī)設(shè)備在翻車過程瞬間產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，現(xiàn)除塵方式噴霧壓力小，每個(gè)噴嘴出水量只能對(duì)局部點(diǎn)進(jìn)行揚(yáng)塵抑制，形成不了大面積的霧化效果，不能有效抑塵，造成煤粉大量外溢，嚴(yán)重污染生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，而且粉塵濃度過大還有產(chǎn)生粉塵爆炸的危險(xiǎn)。由此進(jìn)行翻車機(jī)室粉塵治理技術(shù)更新改造具有重要實(shí)踐背景。

2.3 翻車機(jī)微米級(jí)干霧除塵裝置成功案例

對(duì)于翻車機(jī)室粉塵揚(yáng)塵較大問題，國內(nèi)部分電廠、港口采用了翻車機(jī)氣化干霧除塵裝置，且使用效果良好。

作者在調(diào)研了解到：裝置的安裝位置位于翻車機(jī)與輸送帶的間隙中，在噴霧抑塵箱中形成干霧（考慮到粉塵顆粒主要是由10微米以下的顆粒組成，所以這里所形成的干霧直徑為1-10微米，這樣就可最大化的除塵），形成的干霧通過控制指令噴向粉塵，為了選擇最佳噴射時(shí)間，通過軟硬件控制使得開始噴射時(shí)間與車廂翻轉(zhuǎn)時(shí)間相同，這樣可以瞬時(shí)包圍住傾瀉的煤炭，最大化最佳時(shí)間使直徑類似的干霧與粉塵接觸碰撞凝結(jié)，然后由于自重而下降。微米級(jí)干霧抑塵裝置優(yōu)點(diǎn)十分明顯，使用單位相關(guān)數(shù)據(jù)表明，用水量約為原系統(tǒng)的十分之一，還因此解決了翻車機(jī)房底部積水的問題，最直觀的數(shù)據(jù)消塵率達(dá)到95%，除塵效果與原系統(tǒng)相比大幅提高。

3 微米級(jí)干霧抑塵裝置的抑塵原理

“水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時(shí)吸附、過濾、凝結(jié)的機(jī)率最大”。 構(gòu)成了微米級(jí)干霧抑塵的理論依據(jù)。這意味著粉塵可以通過水或化學(xué)劑被粘結(jié)而聚結(jié)增大，而且考慮到粉塵直徑大小，如果水霧顆粒越接近塵埃顆粒， 那么聚結(jié)的可能性就越大，除塵效果將越好。聚結(jié)后的粉塵團(tuán)將變大而加重， 大于空氣密度從而很容易自降，達(dá)到過濾效果。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論研究的正確性，當(dāng)含塵粒的氣流繞過霧滴時(shí)，霧滴捕捉住氣流中塵粒的機(jī)率與霧滴的直徑有關(guān)。通過大量實(shí)驗(yàn)表明，只有霧滴與塵粒徑相近時(shí)，才相撞而捕捉住塵粒。一般裝卸過程中產(chǎn)生的粉塵顆粒直徑在微米數(shù)量級(jí)，所以裝置中噴出的干霧控制在10微米以下，最大限度的增加其凝結(jié)率。綜上，除塵裝置產(chǎn)生不同顆粒的水和霧狀水，與空氣中的不同力度的顆粒進(jìn)行吸附和包裹，后自動(dòng)結(jié)合受重力影響落到運(yùn)輸皮帶機(jī)上，從而達(dá)到有效除塵的目的。

4 微米級(jí)干霧抑塵裝置組成部分介紹

微米級(jí)干霧抑塵裝置由上述原理闡述可以看出有產(chǎn)生干霧裝置，噴射干霧裝置以及相應(yīng)的控制部分組成。具體可以分為以下幾個(gè)部分：微米級(jí)干霧抑塵機(jī)、螺桿式空氣壓縮機(jī)、萬向節(jié)噴霧器總成、水氣連接管線、儲(chǔ)氣罐、電伴熱系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。下面將分別闡述各自部分。

（1）微米級(jí)干霧抑塵機(jī)。微米級(jí)干霧機(jī)由電控系統(tǒng)、多功能控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)組成，裝置出廠的防護(hù)等級(jí)為IP55，外部材料選用碳鋼噴塑，箱體板的厚度不低于2mm，并具有觸摸屏或文本顯示器。

電控系統(tǒng)主要由PLC芯片，放大驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路以及相關(guān)器件（諸如各類繼電器等）組成，可以通過電控系統(tǒng)來進(jìn)行啟動(dòng)或者停止噴霧操作。在目前應(yīng)用的系統(tǒng)上包括自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作模式。選擇自動(dòng)操作模式，操作人員由可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)噴霧操作控制。選擇手動(dòng)操作模式，操作人員人可按壓微米級(jí)干霧抑塵機(jī)上的文本顯示器或觸摸屏進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操控。此外在顯示屏上，操作人員還可以通過相關(guān)操作對(duì)噴霧周期及管道吹掃時(shí)間等選項(xiàng)進(jìn)行修改，以期更好的增加工作效率。

多功能系統(tǒng)包括過濾器、控制閥、管道吹掃閥和壓力傳感器，具體的功能是凈化外部水源，使之達(dá)到噴頭使用標(biāo)準(zhǔn)。材料要求標(biāo)準(zhǔn)為所以器件的與液體接觸的部分，設(shè)備內(nèi)部所有管線，都采用304不銹鋼材料或合金銅材料。

微米級(jí)干霧機(jī)的流量控制系統(tǒng)一方面可以控制傳送來的水和經(jīng)過壓縮的空氣的流量，另一方面可以將經(jīng)過調(diào)節(jié)控制后的水和空氣利用分配器和閥門裝置分配到各個(gè)噴頭中去。

（2）螺桿式空氣壓縮機(jī)。為系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)氣源。

（3）噴霧箱/萬向節(jié)噴霧器總成?？偟膩碚f，干霧抑塵機(jī)輸送來的氣、水在這里進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后向指定除塵地點(diǎn)噴射出去，主要為直徑為1～10μm的水滴干霧，為的是除去對(duì)人危害最大的相應(yīng)粉塵顆粒。

噴嘴是萬向總成的一部分，安裝在不銹鋼保護(hù)殼體的安裝座內(nèi)，且配套相應(yīng)的水氣管線?？梢哉{(diào)節(jié)噴霧方向，在運(yùn)輸過程中可以保護(hù)噴嘴被其他物件直接碰撞。噴嘴安裝在長方體鋁合金箱體內(nèi)，并配接水氣管線及伴熱帶構(gòu)成干霧箱總成。長方形鋁合金箱體可防止物料在傾卸過程中撞擊噴嘴。

微米級(jí)干霧機(jī)輸送來的氣、水在萬向節(jié)總成（干霧箱總成）中形成直徑為1～10μm的干霧，這也是整個(gè)除塵裝置的核心部分，轉(zhuǎn)化效率的高低決定著除塵效率的高低，形成干霧后按照控制指令噴向抑塵點(diǎn)。

微米級(jí)干霧噴嘴應(yīng)采用原裝進(jìn)口（整套噴嘴為耐腐蝕不銹鋼棒材加工而成，不得全部或局部采用鑄造品），水霧顆粒在10微米以下且應(yīng)具備自凈功能。

（4）水氣連接管線。裝置水汽系統(tǒng)的連接管道，材料為符合國標(biāo)的熱浸鋅鋼管。

（5）儲(chǔ)氣罐。壓縮空氣儲(chǔ)罐應(yīng)結(jié)合空壓機(jī)的產(chǎn)氣量確定其容積，并配有安全閥、壓力表、排污裝置等；

（6）電伴熱系統(tǒng)。起保溫作用，啟動(dòng)條件為環(huán)境溫度小于+5℃，作用于干霧抑塵機(jī)、噴霧器總成及水、氣管路上。

（7）自動(dòng)控制系統(tǒng)。連接干霧機(jī)與翻車機(jī)的翻車控制信號(hào)， 從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

5 微米級(jí)干霧抑塵裝置流程

將水源引入噴霧裝置儲(chǔ)水罐內(nèi)，水通過增壓泵增壓，過濾裝置過濾后，分路（0.4-0.5MPa）通向噴頭位置?？諝馔ㄟ^空壓機(jī)增壓、調(diào)壓器，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，分四路（0.4MPa左右）通向噴頭位置。水與氣在噴頭位置匯和，經(jīng)過噴頭直接噴出霧化極大的霧氣，產(chǎn)生的氣霧80%以上小于10um，由于粒度相近，因此水霧顆粒極易與粉塵吸附，達(dá)到降塵的效果。

整套干霧抑塵裝置布置空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、干霧機(jī)電控系統(tǒng)各一臺(tái)，翻車機(jī)四周布置18組干霧箱，系統(tǒng)水源接至廠內(nèi)生活水。系統(tǒng)管道選用不銹鋼無縫鋼管，柔性管道選用簾子線編織高壓膠管。

6 應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益

應(yīng)用微米級(jí)干霧抑塵裝置可以減少直接水噴淋對(duì)翻車機(jī)設(shè)備的銹蝕影響，降低電氣設(shè)備的故障率。減少用水量（，可以減少90%相比原設(shè)備 ）減少熱值損失。減少粉塵排放對(duì)環(huán)境的污染。減少維護(hù)、保潔人員工作量，最大程度的改善了周圍環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的勞動(dòng)環(huán)境， 由此可以減少職業(yè)病的發(fā)生， 可以看出應(yīng)用微米級(jí)干霧抑塵裝置不僅在經(jīng)濟(jì)角度有重大提高，在社會(huì)角度也更加人性化，提高了工人的工作安全環(huán)境。

7 結(jié)論

隨著大氣污染日益嚴(yán)重，環(huán)保問題日益凸顯，本文以電力、港口環(huán)境污染主體煤塵切入，分析了微米級(jí)干霧抑塵裝置在其環(huán)保及防塵中應(yīng)用，可以預(yù)見的是其在電力、港口和各大礦山企業(yè)的應(yīng)用前景將十分光明。

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