港口待卸運(yùn)煤敞車噴淋技術(shù)

竇曉旭

秦皇島港股份有限公司第六港務(wù)分公司

1 引言

現(xiàn)階段我國(guó)北煤南運(yùn)的主要運(yùn)輸方式是采用鐵路敞車運(yùn)輸至北方港口，通過(guò)翻車機(jī)翻卸后堆存至港口堆場(chǎng)或筒倉(cāng)，后裝船運(yùn)至南方各大燃煤電廠。翻卸作業(yè)時(shí)易產(chǎn)生較大揚(yáng)塵，翻車機(jī)房在沒(méi)有除塵設(shè)備的情況下粉塵污染相當(dāng)嚴(yán)重。目前通過(guò)干霧抑塵、干式除塵2套系統(tǒng)的組合，基本上可以解決翻車機(jī)房?jī)?nèi)大部分揚(yáng)塵，但受限于干霧抑塵的作用區(qū)間，在翻卸煤炭初始階段運(yùn)煤敞車內(nèi)煤炭擾動(dòng)造成的揚(yáng)塵無(wú)法進(jìn)行有效抑制，只能排放到大氣中。故通過(guò)在待卸運(yùn)煤敞車內(nèi)煤炭表面進(jìn)行灑水噴淋，解決煤炭翻卸初始階段的揚(yáng)塵問(wèn)題。

2 翻車機(jī)房抑塵技術(shù)現(xiàn)狀

目前，港口翻車機(jī)系統(tǒng)廣泛使用的抑塵技術(shù)主要有干式除塵系統(tǒng)、干霧抑塵系統(tǒng)。干式除塵系統(tǒng)將含煤粉的空氣吸入除塵設(shè)備，經(jīng)過(guò)布袋過(guò)濾后將潔凈空氣排入大氣中，但對(duì)于無(wú)組織排放的煤塵效果較差，同時(shí)設(shè)備運(yùn)行噪聲較大，布袋更換時(shí)會(huì)造成二次污染，因此大部分翻車機(jī)都采用濕式除塵系統(tǒng)，以干霧抑塵系統(tǒng)為主。

干霧抑塵系統(tǒng)的原理是利用干霧噴霧器產(chǎn)生的微細(xì)水霧顆粒與粉塵顆粒相互粘結(jié)、聚結(jié)增大，并在自身重力的作用下沉降。但那些最細(xì)小的粉塵只有當(dāng)水滴很小(如干霧)或加入化學(xué)劑(如表面活性劑)以減小水的表面張力時(shí)才會(huì)聚結(jié)成團(tuán)，如果水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，那么粉塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流運(yùn)動(dòng)，水霧顆粒和粉塵顆粒接觸很少或者根本沒(méi)有機(jī)會(huì)接觸，從而達(dá)不到抑塵作用。如果水霧顆粒和粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)與水霧顆粒碰撞、接觸而粘結(jié)在一起。翻車機(jī)在作業(yè)時(shí)，由于落料會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，當(dāng)翻車機(jī)翻轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，噴霧系統(tǒng)開(kāi)始噴霧，形成霧池，讓水霧與空氣中的粉塵顆粒相互粘結(jié)、聚結(jié)增大，形成粉塵和水霧的團(tuán)聚物，受重力作用而沉降，從而實(shí)現(xiàn)抑塵。干霧系統(tǒng)霧化水霧顆粒直徑約為1～10 μm，霧化程度高，霧粒細(xì)小，在抑制大小5 μm以下的可吸入浮塵方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3 翻卸初始階段揚(yáng)塵成因分析

受轉(zhuǎn)子式翻車機(jī)及敞車車廂結(jié)構(gòu)限制，翻車機(jī)翻轉(zhuǎn)大約35°時(shí)煤炭才會(huì)從脫離車廂進(jìn)入翻車機(jī)下方漏斗中，在0°～35°范圍內(nèi)翻車機(jī)干霧抑塵系統(tǒng)、干式除塵系統(tǒng)無(wú)法介入進(jìn)行抑塵作業(yè)，遇到含水率較低的煤種時(shí)會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵排放到翻車機(jī)房的空氣中，長(zhǎng)時(shí)間沉降后會(huì)在設(shè)備、地面形成一層粉塵層。

目前煤炭運(yùn)輸途中的敞車揚(yáng)塵防治是在敞車內(nèi)煤炭表面噴淋粘結(jié)性抑塵劑，抑塵劑會(huì)在煤炭表面形成厚度在15～20 mm的固化層[1]，固化層在列車行駛過(guò)程中受列車顛簸震蕩，可能會(huì)產(chǎn)生裂紋但不會(huì)剝離，這樣可基本上解決運(yùn)煤列車揚(yáng)塵污染問(wèn)題。

在港口翻車機(jī)接卸到港煤炭時(shí)，涉及煤種較多，煤炭煤質(zhì)各不相同，雖然抑塵劑具有一定的保水性，但在長(zhǎng)時(shí)間途運(yùn)輸仍會(huì)造成表層煤炭水分損失，翻卸時(shí)固化層破潰，煤粉擾動(dòng)造成揚(yáng)塵。

4 待卸運(yùn)煤敞車噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 水源的選擇

翻車機(jī)房共有兩種水源，一種為用于干霧抑塵的自來(lái)水，壓力為0.07 MPa左右；一種為用于沖洗、消防的中水，壓力為0.6 MPa左右?？紤]需要大流量水源，且中水價(jià)格相對(duì)便宜，故選取由泵房提供的0.6 MPa壓力的中水作為水源，且不需要再增加吸水泵、管道泵等增壓裝置。

4.2 管路安裝及噴淋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前已知的運(yùn)煤敞車噴灑裝置為抑塵劑噴灑站的抑塵劑噴灑裝置[2]。該裝置由儲(chǔ)罐、出料泵、過(guò)濾器、噴灑器等裝置組成，噴灑器由電磁閥、噴灑升降機(jī)構(gòu)、保護(hù)套等組成。該裝置可控制噴灑器升降使鐵路機(jī)車通過(guò)，但升降機(jī)構(gòu)對(duì)于電氣化鐵路路段并不適用。考慮到電氣化鐵路高壓線的安全距離、噴淋機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)車車頭影響和設(shè)備維護(hù)的簡(jiǎn)便性，最終選定在翻車機(jī)房?jī)?nèi)布置安裝噴淋系統(tǒng)。

噴淋裝置由噴淋箱和一組15°扇形噴頭組成。噴淋箱自帶保溫伴熱接口，可以滿足冬季使用。定型后的噴淋系統(tǒng)由水源、手動(dòng)法蘭蝶閥、流量計(jì)、電動(dòng)閥、電磁閥、噴淋箱、噴頭等組成(見(jiàn)圖1)。

1.手動(dòng)蝶閥 2.流量計(jì) 3.電動(dòng)閥 4.電磁閥 5.噴淋箱 6.扇形噴嘴圖1 噴淋系統(tǒng)示意圖

4.3 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目翻車機(jī)為三車翻車機(jī)，翻車機(jī)每個(gè)循環(huán)自動(dòng)向前頂送3節(jié)車皮，每個(gè)循環(huán)噴淋系統(tǒng)均需要經(jīng)過(guò)2次車皮鉤檔，經(jīng)過(guò)車皮鉤檔時(shí)需要控制停止噴淋作業(yè)。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，利用變電所PC室的S7-400 PLC控制灑水電磁閥、電動(dòng)閥動(dòng)作，進(jìn)而控制噴淋噴頭的開(kāi)閉與流量，控制原理圖見(jiàn)圖2。

圖2 待卸運(yùn)煤敞車灑水電控系統(tǒng)原理圖

待卸運(yùn)煤敞車噴淋系統(tǒng)控制系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：

(1)為避免水灑落到列車鉤檔，利用漫反射式光電開(kāi)關(guān)和定位車行走編碼器位置控制灑水電磁閥的啟停。

(2)因定位車牽引重車前進(jìn)過(guò)程中速度是變化的，本項(xiàng)目將定位車速度與灑水流量聯(lián)鎖，定位車速度大時(shí)灑水流量大，定位車牽引重車從減速限位至停止限位過(guò)程中，灑水流量較小，實(shí)現(xiàn)對(duì)待卸煤表層的均勻?yàn)⑺?/p>

(3)噴淋系統(tǒng)電磁閥自動(dòng)啟動(dòng)條件為：定位車處于前進(jìn)狀態(tài)，定位車主臂伸出到位或輔臂伸出到位，定位車前進(jìn)速度為一特定值，待卸車皮數(shù)大于3節(jié)，定位車行走至灑水位置(由編碼器、光電開(kāi)關(guān)控制)。

5 結(jié)語(yǔ)

待卸運(yùn)煤敞車噴淋系統(tǒng)投入使用后，降塵效果明顯，系統(tǒng)能夠有效減少空氣中細(xì)微揚(yáng)塵，保持翻車機(jī)房空氣干凈。待卸運(yùn)煤敞車噴淋系統(tǒng)與翻車機(jī)原有干霧抑塵系統(tǒng)共同作用，能夠解決翻車機(jī)房煤塵無(wú)組織排放問(wèn)題。