翻車機(jī)干霧抑塵系統(tǒng)故障和改進(jìn)研究

張虎

摘要：為進(jìn)一步優(yōu)化港口環(huán)境質(zhì)量，響應(yīng)國家環(huán)保要求提出加大粉塵污染治理力度的建議，結(jié)合港口粉塵顆粒自身的特點(diǎn)，提出使用干霧抑塵系統(tǒng)的建議。系統(tǒng)應(yīng)用中在主客觀多種因素的作用下難免會(huì)出現(xiàn)故障問題，應(yīng)加大改進(jìn)力度，及時(shí)消除故障或者將其造成的不良影響降到最低，進(jìn)而創(chuàng)造出更多的效益。本文就是基于以上思路并通過現(xiàn)場調(diào)研開展論述分析的。

關(guān)鍵詞：港口;翻車機(jī);干霧抑塵系統(tǒng);故障分析;改進(jìn)方法

引言

翻車機(jī)因自身有卸車效率、自動(dòng)化水平較高等優(yōu)勢，故而當(dāng)下在港口等領(lǐng)域的裝卸實(shí)踐中有較廣泛應(yīng)用。國內(nèi)企業(yè)當(dāng)下翻車機(jī)內(nèi)應(yīng)用的除塵技術(shù)發(fā)展主要有以下兩種類型：分別是干式、濕式除塵。干式除塵法即把污染大氣整合至除塵設(shè)施內(nèi)，而后歷經(jīng)各種理化反應(yīng)后將其轉(zhuǎn)變成清潔氣體，最后再外排。綜合干式除塵流程，可見干霧抑塵系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是對已經(jīng)進(jìn)入到風(fēng)室內(nèi)的空氣能取得良好的除塵效果。

1、干霧抑塵系統(tǒng)的實(shí)踐應(yīng)用

在翻車機(jī)上采用干霧抑塵系統(tǒng)，主要用于對150μm以下的粉塵顆粒進(jìn)行處理（特別是直徑< 10μm的可直接進(jìn)入人體內(nèi)的粉塵顆粒），盡管砸物料總量內(nèi)直徑<150μm顆粒不足1.0%，然而其對人類生命和健康構(gòu)成很大威脅，也是引發(fā)矽肺病等職業(yè)病的主要原因之一。干霧抑塵系統(tǒng)主要是通過應(yīng)用和粉塵顆粒體積和直徑貼合接近的水霧顆粒，對其伴隨氣流移動(dòng)的過程起到一定促進(jìn)作用，和水霧顆粒觸及、碰撞、粘結(jié)及聚集，且會(huì)在粉塵團(tuán)抵達(dá)一定質(zhì)量以后進(jìn)行下落。將干霧抑塵系統(tǒng)用于大氣除塵項(xiàng)目中，能夠形成直徑1μm～10μm的高濃度的水霧顆粒，實(shí)現(xiàn)對懸浮粉塵的有效吸附，特別是直徑<10μm可吸入顆粒，能夠在重力作用下誘導(dǎo)微小粉塵下落，實(shí)現(xiàn)干霧抑塵目標(biāo)[1]。

港口大氣除塵工程中使用的干霧抑塵裝置，主要是在翻卸物料漏斗處和轉(zhuǎn)運(yùn)塔頭部卸料處產(chǎn)生干霧顆粒，前者主要是由于翻車機(jī)將煤炭翻卸到漏斗中，由于煤塵本身會(huì)釋放出大量的勢能，通過干霧抑塵系統(tǒng)通過噴灑產(chǎn)生的干霧微粒與后來落下的煤塵之間的碰撞和凝結(jié)，這是實(shí)現(xiàn)后者抑塵目標(biāo)的重要基礎(chǔ)，后者主要是由于煤炭隨皮帶機(jī)頭落入漏斗內(nèi)，因?yàn)槁湎碌奈锪媳旧磲尫懦鰟菽埽雇ㄟ^灑水系統(tǒng)產(chǎn)生干霧與后來產(chǎn)生的煤塵顆粒通過由小變大相互吸附，最終形成粉塵團(tuán)落入輸送塔內(nèi)漏斗中。

2、項(xiàng)目概況與故障分析

公司在續(xù)建工程上開始安裝使用了干霧抑塵系統(tǒng)，在投產(chǎn)運(yùn)行之后，后期使用過程中故障發(fā)生率相對較高，主要表現(xiàn)在如下幾方面：

（1）通過現(xiàn)場觀察翻車機(jī)入口位置灑水作用效果存在偏差，翻車機(jī)出口灑水能取得較好效果。分析以上現(xiàn)象的成因，可能是由于水管路入口端被設(shè)置在翻車機(jī)出口位置的緣故，管路太長在末端水的壓力值降低，在末端不能提供更大的水壓導(dǎo)致。

（2）干霧控制器箱密封偏差，一旦有水汽滲入在控制內(nèi)部形成水滴后便會(huì)引起控制器短路和電器元件銹蝕的情況，短路之后有可能會(huì)引燃煤塵進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)等問題，最后的結(jié)局是系統(tǒng)停機(jī)。

（3）設(shè)備在投用階段噴頭位置時(shí)常發(fā)生堵塞情況，這時(shí)需要停機(jī)進(jìn)行清理噴頭，如果指派維修人員屢次拆卸安裝噴頭構(gòu)件，難免會(huì)對干霧箱安裝噴頭的絲扣造成損傷，這主要是因?yàn)檫x擇鋁合金制造干霧箱的緣故，鋁合金自身質(zhì)地相對較柔軟，剛度及強(qiáng)度不足，數(shù)次操作造成絲扣的損壞進(jìn)而導(dǎo)致噴霧箱的損壞。

（4）噴霧箱在使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)噴頭不噴灑現(xiàn)象，在清理噴頭時(shí)發(fā)現(xiàn)噴頭里面會(huì)卡滯黑色橡膠等雜物，導(dǎo)致不能形成良好干霧效果。

因?yàn)楦劭诂F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中抑塵系統(tǒng)的故障發(fā)生率較高，削弱自身的實(shí)用價(jià)值，很難實(shí)現(xiàn)對粉塵顆粒的有效治理，達(dá)不到環(huán)保要求故而應(yīng)盡早改造抑塵裝置。再加上現(xiàn)在環(huán)保壓力大，介于目前干霧灑水存在的一些問題也要進(jìn)行改造。

3、微米級(jí)干霧抑塵裝置的主要構(gòu)成

（1）干霧抑塵機(jī)：其主要由水減壓閥、角座閥、氣體執(zhí)行機(jī)構(gòu)、氣體減壓閥、電子檢測水表、五聯(lián)電磁換向閥、反沖洗機(jī)構(gòu)、PLC控制器等系統(tǒng)構(gòu)成，裝置出廠防護(hù)等級(jí)IP55，選用不銹鋼鐵皮通過焊接為外部箱子，箱體板厚度≥2mm，且配置了電子觸摸屏。其中電控系統(tǒng)主要是由西門子PLC、變壓器和中間繼電器及保護(hù)電路等構(gòu)成，通過觸發(fā)電子觸摸屏來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或遠(yuǎn)程控制干霧機(jī)的啟停操作。在觸摸屏上，現(xiàn)場操作人員還可以修改噴灑時(shí)間、延時(shí)噴霧時(shí)間、管道吹掃時(shí)間以及報(bào)警時(shí)間和其他參數(shù)等選項(xiàng)，以進(jìn)一步提升工作效率。

（2）螺桿式壓縮機(jī)：其作用主要是為抑塵系統(tǒng)運(yùn)行提供標(biāo)準(zhǔn)氣源。

（3）噴霧箱總成：由干霧機(jī)釋放出來的氣和水會(huì)在噴頭內(nèi)部進(jìn)行結(jié)合，而后噴射到指定除塵地點(diǎn)，通常是直徑達(dá)到小于10μm的水霧分子，主要目的是去除對人體健康形成較大損害的煤炭粉塵顆粒。噴霧箱上面使用了大量的干霧噴嘴，當(dāng)水霧顆粒在10μm之下時(shí)其具備較好的自凈化能力。

（4）水氣連接管線：制造材料要符合國家標(biāo)準(zhǔn)的熱浸鋅鋼管并包裹符合國家標(biāo)準(zhǔn)的保溫層。

（5）儲(chǔ)氣罐：要依照空壓機(jī)的實(shí)際產(chǎn)氣量取設(shè)定其容積大小，能將空壓機(jī)排出的壓縮空氣存儲(chǔ)于罐體內(nèi)，當(dāng)需要噴灑時(shí)提供大量的壓縮空氣。

（6）電伴熱系統(tǒng)：其作用在冬季提供電加熱防止設(shè)備由于氣溫太低管路發(fā)生凍裂等故障，保證在冬天能正常使用。

（7）智能控制系統(tǒng)：用于銜接干霧機(jī)和翻車機(jī)的翻車控制信號(hào)，當(dāng)翻車機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出信號(hào)傳給干霧機(jī)的PLC內(nèi)，PLC做出響應(yīng)在通過干霧機(jī)進(jìn)行噴灑。

干霧抑塵裝置的作業(yè)流程可以做出如下描述：把翻車機(jī)小區(qū)內(nèi)泵房提供的高壓水通過過濾器后過濾掉大量雜質(zhì)進(jìn)入干霧機(jī)內(nèi)，空壓機(jī)通過螺桿泵壓縮空氣然后將壓縮空氣存于儲(chǔ)氣罐中，當(dāng)翻車機(jī)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出噴灑信號(hào)，干霧機(jī)PLC得到噴灑信號(hào)后控制角座閥和氣體執(zhí)行機(jī)構(gòu)將壓縮空氣和水從干霧機(jī)中輸送到管路中，然后到達(dá)現(xiàn)場噴霧箱內(nèi)，通過控制器得電噴霧箱進(jìn)行噴灑，噴霧箱上的噴頭能直接噴出霧化十分顯著的霧氣，形成的氣無<10μm占比高于80%，水霧顆粒容易吸附到粉塵上，取得良好的降塵效果。

4、改造方案

4.1重新布置管路

現(xiàn)場干霧灑水在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)一些水壓不足的現(xiàn)象，目前續(xù)建翻車機(jī)干霧灑水管路是將翻車機(jī)出口設(shè)定成入端，翻車機(jī)干霧灑水管路長度50m左右，噴灑環(huán)節(jié)中能夠觀察到翻車機(jī)出口噴霧效果非常好，翻車機(jī)入口噴霧效果不理想。在管道內(nèi)水運(yùn)行大概50m的長度后，會(huì)引起末端管路壓力值下滑的問題。通過現(xiàn)場調(diào)研組織技術(shù)人員重新部署管路，把水管路安置在整條干霧灑水管路中間，使出口和入口的管路長度一致，這樣能兼顧翻車機(jī)入口和出口的干霧灑水效果。

4.2整改系統(tǒng)對噴霧霧箱的控制方式

在不影響除塵項(xiàng)目正常推進(jìn)的基礎(chǔ)上，適度減少干霧控制器布設(shè)數(shù)目及安置方位點(diǎn)，在料斗區(qū)中盡量部安置或少安置控制線路，這是減少干霧抑塵系統(tǒng)電器投用階段故障發(fā)生率的有效方法之一[3]。

續(xù)建翻車機(jī)干霧灑水管路使用時(shí)間長，保溫層外面鐵皮出現(xiàn)腐蝕脫落現(xiàn)象，以致水路管路內(nèi)部保溫材料出現(xiàn)損壞情況，伴隨熱線路出現(xiàn)破損失效，管道中自來水結(jié)冰，伴隨時(shí)間的推移造成水路鋼管發(fā)生脹裂情況。

為了能有效解除以上問題，最開始設(shè)計(jì)選用巖棉管作為保溫材料，巖棉管外部整體使用厚度達(dá)1.5mm進(jìn)行纏繞包裹防護(hù)。因?yàn)殍F皮自身強(qiáng)度相對較差，在維修時(shí)反復(fù)安裝拆除，逐漸導(dǎo)致部分巖棉管掉落。以上過程中的第一步是查找選擇新型的保溫材料，如果能確認(rèn)其符合保溫特性要求，則在此基礎(chǔ)上需要盡量降低可保溫材料的環(huán)繞管路厚度。經(jīng)過一個(gè)系統(tǒng)的比較和選擇后，最后決定使用橡塑海綿。橡塑管道的由于其保溫材料導(dǎo)熱能力偏低，具備非常封密的獨(dú)立氣泡結(jié)構(gòu)，不會(huì)出現(xiàn)空氣相互對流情況，結(jié)構(gòu)的閉孔率達(dá)到了100.0%，隔熱效果良好且能維持較長時(shí)間，使得管路和水汽進(jìn)行隔絕。特別是在>89℃或<-60℃的環(huán)境下也不會(huì)引起質(zhì)變問題，并且橡塑保溫管道材料自身不存在吸水，不會(huì)凝結(jié)形成霧滴，使用年限相對較長久，柔韌性較高決定了其容易彎曲，安裝施工便捷，在本港煤項(xiàng)目領(lǐng)域中表現(xiàn)出高度適用性。

因?yàn)榉嚈C(jī)周邊空間有限這一客觀條件，導(dǎo)致安裝在漏斗周圍的管路及電磁閥、控制線路作業(yè)環(huán)境條件十分惡劣，不僅容易遭受水霧及粉塵的污染，也存在著機(jī)械設(shè)備強(qiáng)烈振動(dòng)及翻卸工序中較大煤塊沖撞損傷裝置局部構(gòu)件的風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)場管路的布置是干霧灑水管路上方有干霧噴箱，距離下方干霧灑水管路太近，導(dǎo)致噴霧箱灑的水滴落到下方管路上，長而久之容易引發(fā)干霧箱控制器內(nèi)部電磁閥線圈進(jìn)水、接地故障以及干霧灑水管路保溫層鐵皮的銹蝕等故障。通過將干霧噴箱向前移動(dòng)位置，控制器的電磁閥挪到較高的位置，避開下方干霧灑水管路，防止滴下的水滴進(jìn)入控制器中，減少控制器發(fā)生接地短路等故障。

隨著現(xiàn)場干霧灑水的投入，使用時(shí)間長的話容易出現(xiàn)干霧噴頭堵塞，需要將噴頭從干霧箱上面擰下進(jìn)行清理，由于噴霧箱的材質(zhì)是鋁合金材質(zhì)，材質(zhì)相對于其他金屬材質(zhì)來說較軟，并且還是細(xì)牙螺紋，當(dāng)噴頭堵塞時(shí)需要清理噴頭，但安裝噴頭時(shí)由于用力過大會(huì)出現(xiàn)螺紋損壞滑扣等故障，導(dǎo)致噴頭無法固定在干霧箱上面，從而噴霧箱不能正常噴灑形成不了干霧效果，通過改進(jìn)噴霧箱的結(jié)構(gòu)來避免次故障。可以在原有噴霧箱安裝噴頭的孔洞基礎(chǔ)上重新進(jìn)行鉆孔套絲，安裝一個(gè)帶有絲扣的過渡接頭用螺紋膠固定在噴霧箱上面，材質(zhì)為金屬銅，這樣起到了一個(gè)過渡作用，即提高了螺紋強(qiáng)度還方便拆裝，然后將干霧噴頭擰在過渡接頭上面，這樣反復(fù)清洗不會(huì)出現(xiàn)螺紋損壞等故障。

現(xiàn)場在清理噴頭時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多黑色的橡膠塊在噴頭腔內(nèi)部卡住，分析原因是由于噴霧箱兩端的密封出現(xiàn)問題橡膠老化，通過氣壓帶動(dòng)橡膠碎塊到達(dá)噴頭里面，進(jìn)而將噴頭進(jìn)行堵塞，通過研究查找更換橡膠材質(zhì)，選擇更柔軟的橡膠，壽命更長的橡膠能夠解決此類問題。

既往國內(nèi)外均有研究發(fā)現(xiàn)，氣壓的上下波動(dòng)是影響干霧抑塵裝置除塵、抑塵效果的主要因素。在維持水壓恒定的工況下，伴隨產(chǎn)生氣壓值的增加一個(gè)過程，霧化控制水霧直徑有不斷發(fā)展減少的趨勢，當(dāng)氣壓達(dá)0.6MPa時(shí)，有半數(shù)通過以上的霧化粒直徑<10μm。結(jié)合系統(tǒng)的研究、分析后，發(fā)現(xiàn)對噴霧箱進(jìn)行改造以后，應(yīng)盡量維持進(jìn)入噴霧箱內(nèi)壓縮空氣壓力的穩(wěn)定性。改造后的抑塵系統(tǒng)翻車機(jī)傾卸物料側(cè)、驅(qū)動(dòng)側(cè)均新增了5個(gè)型號(hào)SLB-8B-25的噴頭，水量、氣量均是9.2L/2min、5.5Nm3/2min;進(jìn)出火車兩側(cè)各安裝2個(gè)型號(hào)SLB-8B-25噴頭，水量、氣量分別是5.68L/2min、2Nm3/2min。

采用以上整改措施以后，我們通過增加了灑水管路，也要對壓縮空氣在管路流通的時(shí)間進(jìn)行重新計(jì)算，確保每個(gè)噴霧箱都充滿壓縮空氣，是灑水抑塵在噴灑時(shí)能達(dá)到預(yù)期效果。

結(jié)束語：

由于現(xiàn)在環(huán)保壓力大，對翻車機(jī)干霧抑塵設(shè)備要求比較高，通過對抑塵裝置開展以上技術(shù)改造工作，有效解除了既往抑塵裝置傾翻側(cè)管路保溫伴熱系統(tǒng)容易損害的問題，降低了干霧電氣設(shè)備故障發(fā)生率，優(yōu)化了干霧灑水管路結(jié)構(gòu)，改造噴霧箱的結(jié)構(gòu)，使抑塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更具簡潔性，短縮了停機(jī)檢查維修時(shí)間長度，使干霧抑塵裝置運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性得到更大保障。

參考文獻(xiàn)：

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