翻車機干霧抑塵系統(tǒng)故障分析及改進

陳 敏

（秦皇島港股份有限公司第二港務(wù)分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

翻車機卸煤作業(yè)時經(jīng)常會出現(xiàn)揚塵現(xiàn)象，其揚塵量的大小主要取決于待卸煤炭的粒度尺寸、含水量等因素。尤其在冬季為了防止出現(xiàn)凍煤，煤炭生產(chǎn)企業(yè)一般會降低煤炭含水量，這導(dǎo)致港口企業(yè)卸煤作業(yè)時，翻車機區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生大量粉塵，濃度最高能達到上千毫克每立方米，污染相當嚴重，嚴重危害職工身體健康。為抑制粉塵的產(chǎn)生，必須安裝一套行之有效的除塵裝置。

秦皇島港煤一期翻車機投產(chǎn)于2004 年，除塵裝置初始設(shè)計為水噴淋式除塵，不僅浪費大量水資源，而且除塵效果也非常有限。近年來國家對環(huán)保越來越重視，這種傳統(tǒng)的水噴淋式除塵效果完全達不到環(huán)保要求。為此2016 年，將翻車機除塵裝置統(tǒng)一更換成除塵效果較為明顯，技術(shù)更為成熟的微米干霧抑塵裝置。

1 翻車機干霧抑塵裝置

干霧抑塵裝置主要包括超聲波噴嘴、螺桿式空氣壓縮機、儲氣罐、微米級干霧抑塵主機、干霧箱控制器、干霧箱總成、電伴熱裝置和水氣管路等組成部分，其抑制粉塵工作流程如圖1 所示。

圖1 干霧抑塵裝置工作流程

2 翻車機干霧抑塵裝置使用過程中的問題

秦皇島港煤一期干霧抑塵系統(tǒng)于2016 年安裝，使用一段時間后故障率居高不下，主要表現(xiàn)為3 個方面。

（1）干霧除塵系統(tǒng)料斗區(qū)域內(nèi)水路管路保溫伴熱受大塊煤砸傷損壞。

（2）料斗區(qū)域內(nèi)干霧控制器箱密封不良，水汽進入導(dǎo)致控制器短路，系統(tǒng)停機。

（3）料斗區(qū)域內(nèi)干霧控制器控制線路接頭處接觸不良或?qū)Φ囟探?，造成干霧保護空氣開關(guān)掉閘停機等。由于故障率太高，干霧抑塵裝置形同虛設(shè)，對其改造勢在必行。

3 改造方案

針對翻車機干霧抑塵系統(tǒng)在使用過程中存在的問題，對干霧抑塵系統(tǒng)進行兩方面技術(shù)改造。

（1）在翻車機傾翻側(cè)水路管路保溫系統(tǒng)外加裝防護罩，防止翻卸作業(yè)過程中塊煤對保溫系統(tǒng)碰撞破壞。

（2）改造干霧控制器對噴霧霧箱控制方式，減少干霧控制器布置數(shù)量及放置位置，消除料斗區(qū)域內(nèi)控制線路布設(shè)，降低干霧抑塵系統(tǒng)電器故障率。

由于翻車機基坑狹窄，干霧抑塵系統(tǒng)布置于傾翻側(cè)擋塵墻上水路管路位置受限，安裝較低。翻車機翻卸作業(yè)過程中，由于翻車機轉(zhuǎn)速為1.44 r/min，導(dǎo)致大塊煤塊呈拋物線型運動軌跡拋出，砸中位于下端水路管路保溫伴熱系統(tǒng)。造成水路管路保溫材料掉落，伴熱線路砸斷，管道內(nèi)自來水結(jié)冰脹裂水路鋼管。

為解決上述問題，在翻車機傾翻側(cè)水路保溫伴熱系統(tǒng)外加裝防護罩。初始設(shè)計保溫材料為巖棉管，巖棉管外采用1.5 mm厚鐵皮卷筒防護。由于鐵皮強度不足，在大塊煤塊多次沖擊下變形掉落，進而造成巖棉管掉落。為減小所加防護罩直徑，合理布置管路空間，首先考慮重新選擇保溫材料，在滿足保溫特性前提下，盡量減小保溫材料繞管路厚度。經(jīng)選擇最終確定采用橡塑海綿。橡塑管道保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)低，具有細致的獨立氣泡結(jié)構(gòu)，無空氣對流，完全閉孔結(jié)構(gòu)，絕熱效果持久良好，材料與水汽完全隔絕。在89以上、-60以下環(huán)境不會引起物質(zhì)性變化，且橡塑保溫管道材料不吸水，不凝露，使用壽命長，易彎曲，施工方便，非常適合該位置處使用。

防護罩采用直徑200 mm、壁厚8 mm 管道中間切割制成，采用膨脹螺栓在擋塵墻上有效固定，采用橡塑海綿保溫后管道防護于防護罩于墻面所成空間內(nèi)。

由于翻車機基坑狹窄，布置于基坑內(nèi)干霧控制器及其控制閥、控制線路工作環(huán)境及其惡劣，不僅受到水霧及粉塵污染，同時還有設(shè)備振動及翻卸作業(yè)過程中煤塊沖擊破壞。為降低該位置處故障率，最簡單的方法就是減少基坑內(nèi)干霧抑塵設(shè)備零部件數(shù)量，尤其是受水霧影響較大的電控系統(tǒng)，減少故障點，增強設(shè)備可靠性。經(jīng)過深入細致分析，決定改變噴霧箱控制方式，初始設(shè)計中每個噴霧箱配備一個干霧噴霧箱總成控制器，現(xiàn)改為基坑內(nèi)全部噴霧箱由一個放置于基坑外墻控制器統(tǒng)一控制，如圖2 所示。改造后基坑內(nèi)可取消全部電器控制線路及閥件，大大減少故障概率。

有研究表明，影響干霧抑塵設(shè)備抑塵效果的因素中，氣壓變化最為顯著。在水壓保持不變條件下，氣壓增大，霧化粒徑變小，在氣壓達到0.6 MPa 時，有超過50%以上的霧化粒直徑將在10m 以下。霧化后顆粒將會互相撞擊并凝聚在一起，這時將會有少部分顆粒直徑變大，這些較大顆粒所占比例將隨著氣壓增大而逐步減小，而一旦壓力超過某一值時，較大顆粒占比又會隨著氣壓增大而增大。

圖2 改造后干霧系統(tǒng)流程

根據(jù)研究結(jié)果可知，改變噴霧箱控制方式后應(yīng)保證進入噴霧箱空氣壓力穩(wěn)定。噴霧時長未改變，每個噴霧循環(huán)所耗費壓縮空氣總量不變，設(shè)計儲氣罐足夠供應(yīng)噴霧所需壓縮空氣，系統(tǒng)氣路壓力表顯示噴霧循環(huán)壓力無波動。改造后由干霧控制器到噴霧箱管路變長，需對壓縮空氣到達末端霧箱所用時間進行驗算，保證噴霧循環(huán)各噴霧箱壓縮空氣能瞬時到達，保障工作循環(huán)初始噴霧效果。微米級干霧抑塵系統(tǒng)治理點參數(shù)見表1。

由于干霧控制器到噴霧箱管路較短，最長位置為10 m，管路沿程壓力損失可忽略不計，故本次驗算取平均壓力計算即可達到相當高的精度。在標準狀態(tài)或自由狀態(tài)下（0，0.1 MPa），氣體流量計算公式如下。

表1 微米級干霧抑塵系統(tǒng)治理點參數(shù)

式中 V——氣體在標準狀態(tài)下的體積流量，Nm3/h

d——管道內(nèi)徑，mm

4 效果

此次改造解決了翻車機干霧抑塵系統(tǒng)傾翻側(cè)基坑內(nèi)布置管路保溫伴熱損壞問題，杜絕基坑內(nèi)電器控制系統(tǒng)發(fā)生故障，簡化了基坑內(nèi)干霧抑塵控制系統(tǒng)，減少了停機檢修時間，提高了干霧抑塵系統(tǒng)可靠性。同時降低了維修人員勞動強度，降低了煤篦子上檢修干霧抑塵系統(tǒng)故障存在的高空墜落危險因素，提高了維修人員安全系數(shù)。