鐵路運(yùn)輸煤塵防治關(guān)鍵技術(shù)分析

薛歡義

摘要：隨著我國(guó)鐵路貨車(chē)的牽引重量以及使用規(guī)模在逐漸的提高，對(duì)于車(chē)輛的應(yīng)用效果也提出了更高的要求。在鐵路進(jìn)行煤炭運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中需要結(jié)合具體的煤炭分布及消費(fèi)情況采取合理的運(yùn)輸方式，在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中還要注重對(duì)煤塵的防治，這樣能夠有效地減少煤炭運(yùn)輸過(guò)程中粉塵對(duì)人體的危害。保證減少環(huán)境的污染，為我國(guó)煤炭行業(yè)的發(fā)展奠定穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵字：鐵路運(yùn)輸;煤塵防治;關(guān)鍵技術(shù)

引言

我國(guó)煤炭資源區(qū)域分布不均，北多南少，西多東少，形成“北煤南運(yùn)、西煤東調(diào)”的格局，運(yùn)輸環(huán)節(jié)成為影響煤炭供需的關(guān)鍵因素。目前我國(guó)煤炭運(yùn)輸方式，主要以鐵路敞車(chē)運(yùn)輸為主，其他車(chē)型為輔，鐵路集裝箱運(yùn)輸占比較低，近年國(guó)家發(fā)布一系列政策鼓勵(lì)煤炭集裝化運(yùn)輸，并在全國(guó)范圍推廣 20 英尺 35t 敞頂集裝箱使用。鐵路集裝箱發(fā)送量逐年增加，逐漸形成公鐵聯(lián)運(yùn)局面，有效解決鐵路運(yùn)輸最后一公里痛點(diǎn)問(wèn)題，本文重點(diǎn)針對(duì)用于煤炭運(yùn)輸?shù)?0英尺35t敞頂集裝箱鐵路運(yùn)輸方案進(jìn)行研究。

1煤礦粉塵對(duì)人體的危害

若是人體肺部長(zhǎng)時(shí)間吸入大量的粉塵，久而久之會(huì)患上塵肺病。目前，常見(jiàn)的三種病癥分別是：矽肺病、煤矽肺病、煤肺病，工作人員一旦在工作期間患上此類(lèi)病種，就現(xiàn)如今的醫(yī)學(xué)水平有待進(jìn)一步研究。此外，若是患病的主體對(duì)象，因發(fā)病緩慢等因素，對(duì)該病存有忽視心理，必定會(huì)對(duì)人體機(jī)能等造成嚴(yán)重?fù)p害。實(shí)際上，因塵肺病而引發(fā)的礦工致殘和死亡人數(shù)，是一個(gè)非常龐大的數(shù)量，并且每年新增塵肺病的數(shù)量也在逐年提升，長(zhǎng)時(shí)間下來(lái)，不僅會(huì)對(duì)人體造成損害，更是會(huì)讓相關(guān)企業(yè)損失近百億元的經(jīng)濟(jì)利益，此類(lèi)現(xiàn)象的存在，在一定層次上影響了煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，有必要對(duì)此類(lèi)現(xiàn)象加大重視程度]。

2我國(guó)鐵路貨車(chē)運(yùn)輸?shù)挠绊懸蛩?/p>

2.1影響鐵路運(yùn)輸安全

列車(chē)會(huì)車(chē)時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流，使得煤炭顆粒加劇灑落，大顆粒煤炭擊中損傷機(jī)車(chē)玻璃，堵塞機(jī)車(chē)散熱孔，使得機(jī)車(chē)電器設(shè)備工作溫度過(guò)高，造成機(jī)車(chē)設(shè)備故障，嚴(yán)重威脅行車(chē)安全。在鐵路隧道洞口處，由于活塞風(fēng)的影響，可將粒徑小于 4 ～ 5mm 的煤炭顆粒吹出車(chē)體，散落在地面的煤塵，以每月 40 ～ 50mm 的厚度不斷堆積增高，很快掩埋道床、軌枕、扣件，高出軌頂，在后續(xù)列車(chē)的碾壓下，不斷與道床結(jié)構(gòu)反復(fù)擠壓，不斷重復(fù)二次揚(yáng)塵污染，空氣中煤塵濃度激增，長(zhǎng)隧道內(nèi)的能見(jiàn)度不足 10m，嚴(yán)重惡化線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)作業(yè)環(huán)境，威脅行車(chē)安全。由于煤塵大量堆積，污染道床結(jié)構(gòu)，加劇線(xiàn)路板結(jié)。煤塵嚴(yán)重腐蝕鋼軌和扣件，造成安全隱患，給工務(wù)養(yǎng)護(hù)維修帶來(lái)了極大困難。煤塵污染使信號(hào)通信設(shè)備工作條件惡劣，維修工作困難; 經(jīng)常引起接觸網(wǎng)放電、絕緣子短路，引發(fā)事故。如果隧道煤塵濃度處在爆炸范圍內(nèi)極有可能由于接觸網(wǎng)電火花、列車(chē)制動(dòng)引起煤塵爆炸。

2.2浪費(fèi)煤炭資源，造成經(jīng)濟(jì)損失

按照合理途損預(yù)計(jì)，鐵路運(yùn)輸煤炭途中損失在0. 8% ～1. 2%之間，按照2019年鐵路煤炭運(yùn)輸量50億 t 計(jì)算，每年造成的煤炭遺灑量達(dá)到 6000 萬(wàn) t以上，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 500 億元。

2.3嚴(yán)重污染環(huán)境

煤塵進(jìn)入大氣中，污染周?chē)諝?、水體、土壤，陜西、山西、內(nèi)蒙等地鐵路沿線(xiàn)煤塵濃度可達(dá)到 35 ～85mg/m 3 ，遠(yuǎn)大于國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在鐵路沿線(xiàn)形成寬度達(dá) 50 ～100m 的煤塵污染帶，線(xiàn)路兩側(cè)的農(nóng)作物無(wú)法正常生長(zhǎng)。

2.4嚴(yán)重威脅職業(yè)健康

煤塵侵入機(jī)車(chē)乘務(wù)室，惡化了機(jī)車(chē)駕駛員的工作環(huán)境，線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)的工務(wù)、電務(wù)、供電作業(yè)人員長(zhǎng)期遭受煤塵污染，對(duì)身體健康造成嚴(yán)重?fù)p害。

3鐵路運(yùn)輸煤塵防治關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1防塵技術(shù)措施

鐵路煤炭運(yùn)輸企業(yè)的粉塵產(chǎn)生主要源于列車(chē)運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)，發(fā)生于列車(chē)行進(jìn)時(shí)車(chē)輪與軌道的撞擊，振動(dòng)源大小與軌道結(jié)構(gòu)、列車(chē)運(yùn)行速度、車(chē)種、軸重等因素直接相關(guān)。振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)拿禾糠蹓m逸散，并引發(fā)落在軌道上的粉塵揚(yáng)塵。煤炭具有含水性，在裝車(chē)后噴液體固化劑且在車(chē)輛、線(xiàn)路形式選擇方面采用優(yōu)化措施，同時(shí)線(xiàn)路維修工對(duì)軌道進(jìn)行維護(hù)，均可減輕鐵路振動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)生的粉塵。檢測(cè)結(jié)果顯示，站區(qū)勞動(dòng)者接觸的粉塵濃度均符合國(guó)家職業(yè)接觸限值的要求且線(xiàn)路維修工會(huì)定期對(duì)軌道進(jìn)行維護(hù)，即站區(qū)防塵措施的設(shè)置滿(mǎn)足職業(yè)衛(wèi)生要求。

3.2發(fā)揮鐵路運(yùn)輸市場(chǎng)準(zhǔn)入制度的積極作用

當(dāng)前，鐵路運(yùn)輸市場(chǎng)中運(yùn)輸服務(wù)的供給過(guò)剩，管理產(chǎn)品的同質(zhì)化正在出現(xiàn)，形成了低水平的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，其主要是降低運(yùn)費(fèi)和運(yùn)輸超載。在這種情況下，即使為了在市場(chǎng)上生存，運(yùn)輸企業(yè)也不愿支付少于供應(yīng)成本的費(fèi)用而維持業(yè)務(wù)活動(dòng)。這場(chǎng)惡性競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵在于鐵路運(yùn)輸市場(chǎng)進(jìn)入門(mén)檻太低，市場(chǎng)準(zhǔn)入控制不嚴(yán)格。因此，在鐵路運(yùn)輸市場(chǎng)上要實(shí)行嚴(yán)格的市場(chǎng)準(zhǔn)入控制，以提高鐵路運(yùn)輸?shù)姆?wù)質(zhì)量和運(yùn)輸效率，促進(jìn)運(yùn)輸業(yè)發(fā)展。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入良性循環(huán)，超限超載現(xiàn)象將顯而易見(jiàn)的控制。

3.3運(yùn)煤車(chē)堵漏技術(shù)

針對(duì)運(yùn)煤車(chē)輛車(chē)箱變形所引起的側(cè)端墻縫隙大和車(chē)箱破損帶來(lái)的煤炭撒落損失問(wèn)題，創(chuàng)新發(fā)明了運(yùn)煤車(chē)堵漏材料。首先研究確定了堵漏材料的選擇原則，要求堵漏材料不能影響煤質(zhì)，即堵漏材料在組成、性狀、外觀等方面盡量與煤相似，既要有與車(chē)皮和煤良好的粘附性能，又要有合適的抗壓、抗震動(dòng)、跌落強(qiáng)度; 同時(shí)原材料應(yīng)來(lái)源廣泛，制備工藝簡(jiǎn)單，綜合成本低，工藝要求低。堵漏材料的配方原理是： 膠黏劑為水溶性高分子材料，為了保證破碎性，高分子的分子量不宜太大，并適度交聯(lián)，增加脆性和防水性。固化劑為水硬性膠凝材料及交聯(lián)劑，對(duì)堵漏材料的凝速及強(qiáng)度有主導(dǎo)作用，該組分與有機(jī)粘合劑混合后，經(jīng)過(guò)物理化學(xué)過(guò)程能由可塑性漿體變?yōu)閴K狀體，并能將分散粒狀材料膠結(jié)為整體，對(duì)車(chē)體表面有較好的粘附力。填充骨架材料應(yīng)盡量少引入不燃雜質(zhì)，選擇本公司所產(chǎn)煤粉。研究中選用了煤炭企業(yè)所產(chǎn)煤粉，使用推廣時(shí)，可選擇當(dāng)?shù)孛悍郏m當(dāng)調(diào)整配方。助劑應(yīng)具有表面活性，可以降低水的表面強(qiáng)力，有助于水對(duì)煤和車(chē)箱的濕潤(rùn)。穩(wěn)定劑為粘土之類(lèi)物質(zhì)在水中起分散和保護(hù)膠體的作用，給予分散體系以穩(wěn)定性，以保證足夠的保質(zhì)期[3]。

3.4完善的超限超載法律法規(guī)和運(yùn)作體制

首先，應(yīng)遵循以人為本的原則，盡快建立我國(guó)道路交通管理法律制度，本著公正與嚴(yán)格的原則，應(yīng)盡快建立適合節(jié)假日的運(yùn)輸法律體系;然后，明確交通運(yùn)輸統(tǒng)一法規(guī)的主管部門(mén)，及時(shí)確定各項(xiàng)工作的權(quán)利和責(zé)任。主體上，避免交叉管理或多重管理的現(xiàn)象;第三，創(chuàng)新管理體系，優(yōu)化計(jì)劃規(guī)劃和規(guī)則，能科學(xué)，合理，細(xì)致地劃分部門(mén)管理，以形成一個(gè)系統(tǒng)。最后，建立交通法庭以建立完善專(zhuān)業(yè)的交通行為審判機(jī)關(guān)，處理交通違法行為。運(yùn)輸系統(tǒng)缺乏合理配置，導(dǎo)致我國(guó)鐵路超限超載運(yùn)輸現(xiàn)象發(fā)生的一個(gè)重要原因是政府部門(mén)不能夠發(fā)揮政府的監(jiān)管和指導(dǎo)作用。為了充分發(fā)揮中國(guó)各種運(yùn)輸方式的供應(yīng)能力和運(yùn)輸資源運(yùn)輸能力的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。對(duì)于鐵路運(yùn)輸車(chē)輛，超載現(xiàn)象更加突出的領(lǐng)域，在較短的時(shí)間內(nèi)，用于運(yùn)輸煤炭，礦產(chǎn)和木材等低附加值產(chǎn)品，適時(shí)提高鐵路運(yùn)輸技術(shù)水平，合理布局相關(guān)鐵路路線(xiàn)，提高運(yùn)輸效率。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們應(yīng)該加強(qiáng)和改善鐵路和其他基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃，并在建設(shè)中，合理布局鐵路路線(xiàn)，重點(diǎn)放在自然資源密集的地區(qū)。有了這個(gè)同時(shí)，我們將加大政府支持力度，改善運(yùn)輸條件，提高運(yùn)輸服務(wù)質(zhì)量，滿(mǎn)足運(yùn)輸需求。

3.5高效環(huán)保煤炭防凍劑開(kāi)發(fā)情況

為滿(mǎn)足煤炭運(yùn)輸過(guò)程中防凍、防銹、防腐和低溫穩(wěn)定性等多個(gè)方面的性能要求，需要對(duì)高效環(huán)保煤炭防凍劑配方進(jìn)行合理的選擇。由于防凍劑是多組分混合物，其綜合性能受降凝劑以及添加劑的類(lèi)型、添加量等諸多因素的影響，且各因素之間的相互作用具有一定的模糊性。若想得到出色的降凝性，就需要足夠的降凝劑，但是降凝劑的量增加會(huì)影響其低溫穩(wěn)定性，容易析出，因而在防凍劑配方優(yōu)選過(guò)程中，常會(huì)遇到部分信息已知、部分信息未知的不確定現(xiàn)象。因此，為篩選出綜合性能良好的防凍劑配方，必須進(jìn)行整體考察，并平衡好各項(xiàng)性能之間的制約關(guān)系。通過(guò)對(duì)有機(jī)無(wú)機(jī)降凝劑、緩蝕劑、增稠劑的單因子實(shí)驗(yàn)及對(duì)高效環(huán)保煤炭防凍劑配方的綜合研究，通過(guò)凝點(diǎn)、冰點(diǎn)、粘度及金屬材料實(shí)驗(yàn)室均勻腐蝕全浸試驗(yàn)，考察了各項(xiàng)組分的種類(lèi)及含量對(duì)高效環(huán)保煤炭防凍劑防凍、防銹、防腐和低溫穩(wěn)定性等性能的影響。最終確定了高效環(huán)保煤炭防凍劑的最佳配方。

3.6凍車(chē)高風(fēng)險(xiǎn)煤種防凍液噴灑工藝改造

近幾年，根據(jù)港口卸車(chē)凍煤信息反饋，凍煤主要集中在車(chē)廂初期落煤沖擊區(qū)和車(chē)幫兩側(cè)下部水分沉積區(qū)，一定程度上山能重裝泰安煤機(jī)公司研發(fā)的防凍液噴灑工藝不能完全滿(mǎn)足北方極寒天氣下的防凍車(chē)需求。據(jù)了解，太原鐵路局管內(nèi)鐵路運(yùn)輸煤炭大多為水洗煤，由于洗選工藝陳舊、煤與煤泥分離不徹底、綜采實(shí)施抑塵噴水等措施造成含水量居高不下;列車(chē)在途運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，常有途中保留、集中到達(dá)、排隊(duì)卸車(chē)和萬(wàn)噸單元列車(chē)分批裝車(chē)組合的情況，尤其是浴盆式 C80 貨車(chē)防凍車(chē)壓力更為明顯。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，肖家集運(yùn)站緩沖倉(cāng)入料口 1200mm 的膠帶機(jī)在 3.2m/s 的轉(zhuǎn)速下煤流量為 0.4t/s，防凍液噴灑量為 1.5L/s，即噸煤噴入了約 3.8L 防凍液，該噴灑量相對(duì)煤流量來(lái)說(shuō)是極少的。該工藝設(shè)計(jì)的主要目是為了降低煤與煤之間的凍結(jié)強(qiáng)度，而忽略了煤與車(chē)皮的凍結(jié)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，肖家集運(yùn)站 2017 和 2018 年凍車(chē)事件主要發(fā)生形態(tài)為煤與車(chē)皮凍結(jié)，準(zhǔn)旗周邊裝車(chē)站也為此類(lèi)情況。所以，噴灑工藝改造就很有必要。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的發(fā)展，煤炭資源的開(kāi)發(fā)利用效率也在逐漸的提高。在進(jìn)行煤炭資源開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，需要通過(guò)運(yùn)輸保證煤炭資源的合理調(diào)配。在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中由于會(huì)產(chǎn)生粉塵污染，從而給工作人員以及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅。因此，需要運(yùn)輸部門(mén)加強(qiáng)對(duì)煤塵的防治措施，減少對(duì)周?chē)h(huán)境的不良危害，確保煤炭資源的運(yùn)輸安全，為我國(guó)煤炭行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供重要的基礎(chǔ)支持。

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