干霧抑塵技術在翻車機房的應用

朱洺赤

河北港口集團有限公司 河北秦皇島 066000

原秦皇島港翻車機除塵系統(tǒng)均使用中水進行灑水除塵，耗水量大，且隨著設備逐步老化，除塵系統(tǒng)均存在一定的腐蝕，故障較多，除塵效果也需進一步提高。翻車機煤炭接卸過程中粉塵屬于無組織排放，傳統(tǒng)的負壓干式除塵無法對粉塵進行有效收集和去除；而水顆粒直徑較大的普通濕式除塵，無法有效地吸附、凝結細小的煤塵顆粒，故無法達到降塵目的。改造前翻車機除塵系統(tǒng)均采用灑水除塵系統(tǒng)，屬傳統(tǒng)濕式除塵系統(tǒng)，作業(yè)除塵后現場空氣中仍有較多粉塵，耗水量大，而且冬季低溫天氣使用局限性極大，容易造成皮帶打滑、跑偏、滾筒積冰和煤炭結凍的情況，除塵效果急需提高。

1 技術方案

1.1 起塵分析

秦皇島港煤炭接卸設備為翻車機。煤炭通過鐵路進行運輸，然后經過翻車機進行翻卸。翻車機將由鐵路運輸至秦皇島的煤炭由敞車中翻卸至翻車機地下漏斗，由漏斗自由落體送至翻車機房底層皮帶機，由皮帶機送出翻車機房，這個過程中煤炭下落速度較大，與漏斗壁和皮帶產生較大的沖擊，形成自下而上的氣浪和塵浪，擴散速度很大，且很分散，無法控制。翻車機房上下共三層，受粉塵污染危害較大，職工職業(yè)健康收到威脅。煤塵傳播符合一定的傳播規(guī)律和擴散規(guī)律，對煤塵擴散機理進行研究，搞懂弄通是開展煤塵源頭治理的關鍵。通過對秦皇島港翻車機房各層煤塵擴散規(guī)律分析研判，主要原因有：

（1）煤炭通過翻車機進行翻卸，在半密封漏斗中，煤塵之間、煤塵和漏斗側面壁之間進行撞擊和沖壓，空氣流動收到擾亂，煤塵被剪切擠壓，最終形成細小顆粒。

（2）煤炭在翻卸過程中，形成固體料流，料流周圍的空氣隨料流一起運動，即誘導空氣，煤炭料流中的煤塵，隨空氣流一起運動，向外擴散，即誘導擴散。

（3）敞車中的煤炭，在翻卸過程中，隨敞車皮沿翻車機中心軸翻轉，翻出的煤炭料流和敞車皮壁，翻轉過程中產生較大的風流，翻卸過程中的煤塵跟隨風流進行擴散。

1.2 干霧抑塵技術研究

干霧抑塵技術在各個領域應用越來越多，通過干霧噴射裝置噴出10μm一下的細小水顆粒，同樣的水量，水顆粒直徑越小，顆?？偙砻娣e越大，與粉塵結合能力和聚集結合能力越強，在地球引力影響下沉降。

煤塵通過和水滴結合后聚集結合變大，但那些最細小的粉塵只有當水滴很小（如干霧）或加入化學劑（如表面活性劑）減小水表面張力時才會聚結成團。比煤塵直徑打的水顆粒，很難或無法與煤塵進行接觸結合，煤塵只會隨水流運動，不但不能沉降煤塵，還會跟隨水流進行運動，增加煤塵動能，造成二次污染。水滴直徑越小則與煤塵的接觸機會就越多，接觸結合的機會就會大大增加，結合的煤塵越來越多，重力越來越大，越容易沉降，抑塵效果越明顯。

細小水霧顆粒是由壓縮空氣驅動的聲波震蕩器產生的高頻聲波，將水霧化成直徑非常小的水滴顆粒，再通過噴頭以低速柔軟的狀態(tài)將水霧顆粒噴射道煤塵較多的地方，最終與煤塵進行充分接觸結合沉降，從而降低空間的煤塵濃度，原理如圖1。

圖1 干霧抑塵原理圖

1.3 微米級干霧抑塵系統(tǒng)組成

微米級干霧抑塵系統(tǒng)由微米級螺桿式空氣壓縮機、儲氣罐、干霧抑塵機、噴霧裝置、噴霧裝置控制器、水氣連接管線、除油除塵過濾器、自動清洗過濾器、電伴熱系統(tǒng)和配電控制系統(tǒng)等組成。為降低腐蝕，水氣管道、閥門和噴嘴等均采用不銹鋼材質。

1.3.1 微米級干霧抑塵機

干霧抑塵機以設定的氣壓、水壓、氣流量、水流量按控制邏輯對電磁閥進行打開或關閉控制，進而將過濾后的水和氣輸送道噴射裝置中，實現噴霧抑塵。設置IP65標準箱體，多功能控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、電控系統(tǒng)進行集成。面板上有氣、水壓力表和電控系統(tǒng)按鈕及指示燈。

干霧所用中水通過由電控閥門、過濾器、壓力傳感器及吹掃裝置組成的多功能系統(tǒng)進行過濾處理，以達到干霧噴射裝置要求的潔凈程度。所有元器件，從系統(tǒng)上游給水處的管連接到終端噴霧裝置，采用不銹鋼材料。

流量控制系統(tǒng)通過控制器和閥門將氣和水合理輸送至噴霧裝置中，同時可以對壓縮空氣和水的壓力進行調節(jié)。

1.3.2 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)由可編程的控制器、繼電器及其他電氣元器件組成，對干霧系統(tǒng)進行智能控制，系統(tǒng)設置遠程自動和本地手動兩種模式，分別執(zhí)行遠程干霧噴射信號和本地手動操作功能。同時，干霧系統(tǒng)與生產設備PLC相連，具備干霧系統(tǒng)隨生產設備自動投用功能，具備PLC程序編輯功能，用于調整干霧啟動頻次和運行時間。

1.3.3 螺桿式空氣壓縮機

螺桿式空氣壓縮機的作用是為微米級干霧抑塵系統(tǒng)提供標準氣源。空氣壓縮機采用箱式結構的有油螺桿式空壓機，具有技術參數可調、可靠穩(wěn)定等優(yōu)點；采用微電腦控制、液晶顯示。

1.3.4儲氣罐

儲氣罐用于系統(tǒng)氣體呼吸作用，空壓機產生氣量不足時，儲存于儲氣罐的壓縮氣體對系統(tǒng)氣量進行補償，以滿足干霧系統(tǒng)的瞬時用氣量。儲氣罐進氣口應設置過濾器和除油裝置，以保證罐內氣體清潔度；同時儲氣罐配置壓力表、排污口、安全閥等附屬配件。為減小腐蝕，儲氣罐采取內外防腐措施。

1.3.5 噴霧裝置總成

噴霧裝置總成由多個干霧噴嘴組成，將氣和水轉化為直徑低于10μm的細小顆粒，再根據控制系統(tǒng)信號，精準噴射至煤塵起塵點，精準高效發(fā)揮降塵作用。噴霧箱噴霧器總成的布置和性能使噴出的干霧能夠覆蓋整個翻車機卸料斗上口，并有效抑制粉塵的擴散，見圖2。

圖2 噴射裝置總成

1.3.6 水氣連接管線

水氣連接管線通過不同直徑的不銹鋼管路、連接件、閥門等管件將干霧系統(tǒng)的干霧機、噴霧裝置總成、空壓機、儲氣罐等不同組成分進行相連。

1.3.7 電伴熱及保溫系統(tǒng)

在水氣連接管線、干霧機等有水介質存在的部件上敷設電伴熱系統(tǒng)，外部加裝保溫玻璃棉，保溫層厚度不小于50mm。保護層采用不銹鋼外皮，厚度不小于0.3mm，防止冬季系統(tǒng)結凍，保證系統(tǒng)具備冬季使用條件。

1.3.8 供水與泄空裝置

（1）干霧抑塵系統(tǒng)的供水由翻車機房內的給水管供給。

（2）管道最低點設有泄水閥，需要時可將系統(tǒng)泄空。

（3）干霧抑塵系統(tǒng)在需要泄空時，可用壓縮空氣將水管道系統(tǒng)的水吹干凈。

2 項目實施

2.1 噴霧箱布置

2.1.1翻車機傾斜物料側

通過計算，在翻車機的傾翻側合理安裝16套8頭噴霧裝置總成，噴霧裝置總成工作信號由A號控制線進行控制，按翻車機的工作周期噴霧。

2.1.2 翻車機遷車臺側

通過計算，在翻車機的牽車臺側合理安裝15套8頭噴霧裝置總成，噴霧裝置總成工作信號由A號控制線進行控制，按翻車機的工作周期噴霧。

2.1.3 翻車機的兩端

翻車機進車、出車兩頭，分別安裝4套8頭噴霧箱噴霧器總成，噴霧裝置總成工作信號由A號控制線進行控制，按翻車機的工作周期噴霧。

2.2 微米級干霧抑塵系統(tǒng)用水、用氣計算

39套8頭噴霧裝置總成的用氣量為：

39×2×27×0.4/60=14.04m3/min。

39套8頭噴霧裝置總成的用水量為39x352=13730L/h,折13.73m3/h。

2.3 干霧機選型計算

根據噴霧裝置數量、噴霧裝置總用氣量和總用水量,每條翻車線選用1臺2C型干霧機即可滿足要求。

2.4 空壓機選型計算

根據噴霧裝置總用氣量，每條線選用1臺90kW全自動螺桿空氣壓縮機（排氣量為15.2m3/min）、1座12m3儲氣罐可滿足要求。噴霧箱為間歇式工作,當儲氣罐的壓力低于0.6MPa時，空壓機自動向儲氣罐補氣。

按照每套翻車機27次/小時的翻車周期和每次噴霧24秒計算，每臺翻車機干霧抑塵系統(tǒng)設置1臺2C微米級干霧抑塵機、1臺90kW/0.75MPa螺桿式空氣壓縮機、1套12m3/1.0MPa儲氣罐、39套噴霧裝置總成水控制器、39套噴霧裝置總成氣控制器、39套8頭噴霧裝置總成、1套自動反沖洗過濾器、1套連接管道、1套控制系統(tǒng)、1套電伴熱帶等組成。

在機房外設置干霧設備間，將干霧抑塵機、空壓機、儲氣罐、自動反沖洗過濾器、配電箱布置在同一空間內，便于集中維護保養(yǎng)[4]。

3 實施效果

實踐證明，翻車機房采用微米級干霧抑塵系統(tǒng)治理后取得了良好效果，具有廣泛推廣價值：

（1）干霧抑塵系統(tǒng)投用后，翻車機房的煤塵抑制率達到80%以上，取得了明顯的社會效益，展示了秦皇島港的環(huán)保形象?，F場粉塵濃度檢測執(zhí)行GBZ/T192-2007《工作場所空氣中粉塵測定》標準。

（2）在水氣連接管線、干霧機等有水介質存在的部件上敷設電伴熱系統(tǒng)，外部加裝保溫玻璃棉。保護層采用不銹鋼外皮，防止冬季系統(tǒng)結凍，保證系統(tǒng)具備冬季使用條件。另外，系統(tǒng)噴射的非常細小的水霧顆粒比普通灑水除塵用水量小很多，煤炭不會形成凍塊，輸送帶不會因積冰而發(fā)生損傷、跑偏、打滑。

（3）系統(tǒng)與生產設備控制系統(tǒng)相連，在自動模式下，干霧抑塵設備可通過生產設備運行PLC通訊信號進行自動控制，大大降低人力勞動強度。同時干霧系統(tǒng)PLC具備可編程功能，可以科學調整干霧抑塵裝置投用頻次和投用時間，還可以將系統(tǒng)故障及運行狀態(tài)反饋至生產設備控制系統(tǒng)中進行集中顯示。手動模式下可以滿足設備調試檢修等特殊工況使用需求。

（4）噴霧裝置總成可防止物料撞擊噴嘴、防凍，噴霧裝置總成內的噴嘴具有自凈功能。微米級干霧抑塵裝置具有吹掃排水防凍功能[2-3]。

（5）與原配套灑水除塵系統(tǒng)相比，用水量節(jié)約90%以上，節(jié)省巨額資金。

4 結語

此次干霧抑塵技術在翻車機房的應用，有效抑制了煤塵的擴散，大大降低環(huán)保設備故障，確保了高效的濕式除塵在冬季低溫天氣下的使用條件和效果，通過電控系統(tǒng)的改造，設置手動、自動兩種模式，靈活設置出霧時間和噴霧量，使用各種作業(yè)工況的環(huán)保抑塵需求，在港口、礦山等起塵作業(yè)環(huán)境具有推廣價值。