散貨碼頭和堆場(chǎng)環(huán)保綜合技術(shù)應(yīng)用

閆偉，康招納，楊照東

（1.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066002；2.國(guó)投湄洲灣港口有限公司，福建 莆田 351153）

0 引言

隨著人類(lèi)對(duì)“綠色和環(huán)?！闭J(rèn)識(shí)的不斷深入，港口發(fā)展與環(huán)境保護(hù)不可分割，港口規(guī)劃建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)與“環(huán)境保護(hù)和美化”同等重要[1]。貫徹和落實(shí)港口環(huán)境保護(hù)政策的“三同時(shí)”，發(fā)揮港口環(huán)境保護(hù)設(shè)施應(yīng)有的作用，有利于實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境友好的綠色經(jīng)濟(jì)模式，與企業(yè)、員工和周邊居民都息息相關(guān)。

煤炭、礦石等散貨在碼頭和堆場(chǎng)裝卸、運(yùn)輸和堆存過(guò)程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都將產(chǎn)生大量的粉塵[2]，已經(jīng)成為大氣污染治理的重點(diǎn)；大功率設(shè)備高速運(yùn)行將產(chǎn)生噪聲，必須做好降噪和防護(hù)措施；港口大量用水，實(shí)現(xiàn)水排放的再生和利用將節(jié)約大量的水資源。

國(guó)投湄洲灣煤炭碼頭工程規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中，采取預(yù)防為主、防治結(jié)合的方針，港區(qū)的環(huán)保系統(tǒng)同時(shí)規(guī)劃和實(shí)施，選擇目前本行業(yè)較為先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝，降低粉塵的排放，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中發(fā)揮良好的環(huán)境效益。

1 項(xiàng)目概述

1.1 煤炭裝卸系統(tǒng)

國(guó)投湄洲灣煤炭碼頭工程位于莆田市南部忠門(mén)半島秀嶼區(qū)東埔鎮(zhèn)，建設(shè)1個(gè)7萬(wàn)噸級(jí)、1個(gè)10萬(wàn)噸級(jí)煤炭卸船泊位（年設(shè)計(jì)吞吐量1 500萬(wàn)t）和1個(gè)3.5萬(wàn)噸級(jí)裝船泊位（年設(shè)計(jì)吞吐量490萬(wàn)t），其中，卸船系統(tǒng)由抓斗卸船機(jī)、傳送帶及堆料機(jī)等組成；裝船系統(tǒng)由斗輪取料機(jī)、傳送帶和裝船機(jī)等組成；鐵路裝車(chē)系統(tǒng)由取料機(jī)、傳送帶和鐵路裝車(chē)樓等組成。

1.2 氣候條件

湄洲灣地區(qū)屬亞熱帶海洋性氣候，受季風(fēng)環(huán)流的影響，氣候溫和，空氣濕潤(rùn)，雨量充沛。湄洲灣地區(qū)的多年平均降水量為1 216.4耀1 300.8 mm，累年最大降水量在1 706.7耀1 744.4 mm之間。

湄洲灣地處我國(guó)東南沿海，常年受熱帶氣旋影響。強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹-NE向，最大風(fēng)速為27 m/s。夏季以西南風(fēng)為主，其它月份則以NE或NNE向?yàn)橹鳌?/p>

1.3 碼頭裝卸工藝

卸船碼頭采用1 800 t/h橋式抓斗卸船機(jī)，2臺(tái)為一組，可適應(yīng)10萬(wàn)噸級(jí)散貨船卸船作業(yè)；裝船碼頭采用3 600 t/h移動(dòng)式裝船機(jī)，可為3萬(wàn)噸級(jí)散貨船裝船。卸船系統(tǒng)、裝船系統(tǒng)單條皮帶機(jī)額定輸送能力3 600 t/h。

1.4 水平輸送工藝

卸船煤炭經(jīng)帶式輸送機(jī)送到堆場(chǎng)內(nèi)3臺(tái)堆料機(jī)中的任意1臺(tái)進(jìn)行堆跺作業(yè)；堆場(chǎng)取料出場(chǎng)分為裝船系統(tǒng)和裝火車(chē)系統(tǒng)，堆場(chǎng)取料機(jī)取料后，通過(guò)帶式輸送機(jī)向裝船/裝載火車(chē)系統(tǒng)供料。

1.5 堆場(chǎng)堆取料工藝

根據(jù)港口煤炭運(yùn)量大、堆存期較長(zhǎng)的特點(diǎn)，結(jié)合地形條件，通過(guò)論證比較和優(yōu)化，堆場(chǎng)采用堆取功能分離的斗輪取料機(jī)和懸臂堆料機(jī)配置，滿足卸船進(jìn)場(chǎng)、裝船/裝載火車(chē)的流程作業(yè)線數(shù)基本要求，靈活切換。斗輪取料機(jī)、堆料機(jī)的堆料高度均為軌下2 m、軌上15 m。

共6個(gè)堆場(chǎng)，煤炭堆垛高度17 m，堆場(chǎng)底寬53.5 m。堆場(chǎng)堆存量達(dá)132.7萬(wàn)t，設(shè)3條堆料線、4條取料線。裝卸系統(tǒng)主要設(shè)備和相關(guān)設(shè)施的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2 設(shè)備選型及總體控制措施

2.1 主要裝卸設(shè)備

橋式抓斗卸船機(jī)、堆料機(jī)、斗輪取料機(jī)、移動(dòng)式裝車(chē)機(jī)、封閉廊道運(yùn)輸機(jī)等，均選用國(guó)內(nèi)先進(jìn)設(shè)備，保證優(yōu)良的技術(shù)和環(huán)保性能。

2.2 主要節(jié)能措施

1）選用高效節(jié)能型先進(jìn)設(shè)備。

表1 裝卸系統(tǒng)主要設(shè)備（設(shè)施）技術(shù)指標(biāo)Table 1 Technical index of main equipment(facilities)of handing system

2）裝卸工藝設(shè)計(jì)中采用效率高、環(huán)節(jié)少的工藝方案，縮短水平運(yùn)輸?shù)木嚯x。

3）照明采用節(jié)能新光源，燈具位置布置合理，采用一般照明與局部照明相結(jié)合的混合照明和充分利用自然光照等措施，以降低照明的能量消耗。

4）選用新型、高效率，低噪聲、節(jié)能型的通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備。

5）合理配置水泵能力，選用高效的離心泵，水泵的實(shí)際使用效率不低于60%。

6）排水采用重力流排水。

2.3 降噪措施

港口的選址、布局、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和設(shè)備選用時(shí)，同時(shí)進(jìn)行環(huán)境保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)。降低船舶、港口機(jī)械、運(yùn)輸車(chē)輛在裝卸作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的噪聲，選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，控制安裝質(zhì)量。在設(shè)備安裝調(diào)試過(guò)程中，對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)和各機(jī)構(gòu)的連接精度嚴(yán)格控制，以減少震動(dòng)和噪聲，確保司機(jī)室內(nèi)的噪聲小于65dB。

設(shè)置隔離區(qū)、林帶和防風(fēng)網(wǎng)等，起到較好的噪聲阻擋和減弱作用。

3 抑塵措施

3.1 港區(qū)粉塵特點(diǎn)

粉塵，也稱“空氣中的懸浮顆粒物”，是散貨物料在裝卸貯運(yùn)過(guò)程中，飛散到空氣中并能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮的100滋m以下固體顆粒。無(wú)論粉塵飛揚(yáng)還是擴(kuò)散都是與空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。煤塵產(chǎn)生的多少，與落差點(diǎn)的高度、風(fēng)速、煤炭含水量有關(guān)[3]。

為防治煤炭在裝卸、輸送及儲(chǔ)存過(guò)程中所產(chǎn)生的粉塵污染，本工程采用抑塵網(wǎng)、噴霧、道路灑水和封閉等措施相結(jié)合的綜合治理。

3.2 裝卸工藝設(shè)備

3.2.1 裝卸工藝設(shè)備主要抑塵措施

大型工藝機(jī)械采取封閉塵源、濕式噴霧抑塵措施[4]，工藝設(shè)備機(jī)型優(yōu)先選擇環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)高的產(chǎn)品。煤炭裝卸過(guò)程中，在卸船機(jī)抓斗、帶式輸送機(jī)的皮帶轉(zhuǎn)接料點(diǎn)、裝船機(jī)溜筒等處設(shè)灑水裝置抑制粉塵，輔以密封罩和集塵器。司機(jī)室設(shè)空調(diào)，電氣室內(nèi)設(shè)空調(diào)和機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。

3.2.2 抓斗卸船機(jī)

料斗上方和各轉(zhuǎn)載點(diǎn)采用噴霧除塵；料斗上方左右兩側(cè)的噴霧裝置與抓斗開(kāi)閉機(jī)構(gòu)連鎖，其他噴霧裝置與給料機(jī)連鎖；料斗平臺(tái)上安裝水沖洗裝置，用于清洗；海側(cè)落料斗通過(guò)的部位設(shè)置落料接料板，防止粉塵及煤炭撒落入海，其它三面設(shè)有擋風(fēng)墻，防止落料粉塵擴(kuò)散。

3.2.3 移動(dòng)式裝船機(jī)

裝船機(jī)溜筒下料過(guò)程中，煤炭在料筒中自由下落，通過(guò)拋料勺落到船艙，是裝船機(jī)產(chǎn)生粉塵的主要部位。在料筒尾端拋料勺周邊設(shè)置噴淋裝置，對(duì)揚(yáng)塵進(jìn)行有效抑制。

在各物料轉(zhuǎn)接點(diǎn)設(shè)水霧化噴嘴，裝卸作業(yè)時(shí)連續(xù)噴霧抑塵，司機(jī)室內(nèi)集中控制。抑塵系統(tǒng)工作壓力為1 MPa，吸水泵比灑水泵流量高25%。

3.2.4 斗輪取料機(jī)

斗輪取料機(jī)設(shè)置完整的灑水除塵系統(tǒng)，并在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)取料機(jī)的起塵部位采取密封防塵措施。

1）灑水除塵系統(tǒng)

灑水除塵系統(tǒng)由地面供水點(diǎn)、水箱、加壓水泵、手動(dòng)閥、電磁閥、單向閥、壓力表、流量計(jì)、水位計(jì)、噴嘴和管道組成。噴嘴共3組，分別在取料部位、斗輪至懸臂皮帶機(jī)的受料處、地面皮帶機(jī)受料處的密封導(dǎo)料槽內(nèi)，噴水形成水幕。

2）密封裝置

在斗輪至懸臂皮帶機(jī)的受料處采用密閉溜槽和導(dǎo)料槽，導(dǎo)料槽的進(jìn)、出口設(shè)橡膠簾。在懸臂皮帶機(jī)至地面皮帶機(jī)的旋轉(zhuǎn)溜槽處設(shè)置密閉溜槽。在地面皮帶機(jī)受料處設(shè)活動(dòng)式導(dǎo)料槽，并在導(dǎo)料槽的進(jìn)、出口設(shè)橡膠簾。

3.2.5 堆料機(jī)

1）灑水除塵系統(tǒng)

灑水除塵系統(tǒng)噴嘴共2組，分別在尾車(chē)皮帶機(jī)至懸臂皮帶機(jī)轉(zhuǎn)接處的受料密閉導(dǎo)料槽內(nèi)和懸臂皮帶機(jī)頭部密閉溜筒出料口周?chē)?，噴水形成水幕，將粉塵抑制在水霧之內(nèi)。

2）密封裝置

在尾車(chē)皮帶機(jī)至懸臂皮帶機(jī)的料流轉(zhuǎn)接處設(shè)密閉導(dǎo)料槽，進(jìn)、出口設(shè)橡膠簾，懸臂皮帶機(jī)俯仰和旋轉(zhuǎn)時(shí)導(dǎo)料槽保持密閉。在懸臂皮帶機(jī)頭部設(shè)置頭罩和短溜筒，減少風(fēng)力對(duì)料流影響。

3.2.6 鐵路裝車(chē)樓

1）灑水除塵系統(tǒng)

皮帶機(jī)與裝車(chē)樓緩沖倉(cāng)之間采用噴淋系統(tǒng)，裝車(chē)樓落料口與火車(chē)車(chē)皮之間采用除塵效率達(dá)96%的干霧除塵系統(tǒng)。干霧抑塵系統(tǒng)的用水用電量小，物料濕度增加重量比小于0.02%~0.05%。

2）密封裝置

鐵路裝車(chē)樓四面墻體采用彩鋼板全封閉，并增加隔音棉以減少噪音，在落料口沿鐵軌兩端設(shè)置半封閉廊道，減少粉塵溢出。

3）粉塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在鐵路裝車(chē)樓落料口附近設(shè)置粉塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)粉塵顆粒進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，治理后現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度臆8 mg/m3。

3.3 皮帶機(jī)和轉(zhuǎn)運(yùn)站

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，每條皮帶機(jī)的卸料滾筒處設(shè)置流線形斜流槽或分叉溜槽，不論料流大小，均能將物料導(dǎo)流到受料皮帶機(jī)中心，并防止粉塵外逸。導(dǎo)料槽蓋板與側(cè)板的結(jié)合面均用橡膠墊密封；設(shè)置頭部清掃器和回程清掃器，減少皮帶沾料。

碼頭前沿高架皮帶機(jī)布置擋風(fēng)板，擋風(fēng)板平均高度2.5 m；室外除與卸船機(jī)、堆取料機(jī)、裝船機(jī)等連接處，皮帶機(jī)設(shè)置皮帶防雨罩或設(shè)在封閉廊道內(nèi)，阻止或減少橫向風(fēng)力所引起的粉塵飛揚(yáng)。

各轉(zhuǎn)運(yùn)站皮帶機(jī)轉(zhuǎn)接點(diǎn)根據(jù)物料落差采取噴霧抑塵與封閉塵源相結(jié)合，控制粉塵逸出。

3.4 堆場(chǎng)

3.4.1 堆垛抑塵

堆場(chǎng)內(nèi)采用霧化濕潤(rùn)系統(tǒng)噴槍噴淋，減少揚(yáng)塵。霧化濕潤(rùn)系統(tǒng)采用主動(dòng)控制和手動(dòng)控制，向下落的物料和堆垛均勻噴霧，其中一部分水霧使干燥的物料得到均勻濕潤(rùn)，從而降低了物料落入下段皮帶時(shí)的產(chǎn)塵量；另一部分水霧則擴(kuò)散在含塵空氣中，并與氣體中的運(yùn)動(dòng)塵粒撞擊、粘附，增加了粉塵顆粒的濕度，塵粒相互凝聚，重量增加，最終沉降在料堆上。堆場(chǎng)內(nèi)共設(shè)置216套高壓噴槍?zhuān)涑?0 m，高度20 m。

在堆場(chǎng)料堆周?chē)贾靡欢〝?shù)量的防塵噴頭定時(shí)向煤堆灑水加濕，白天不低于4次，夜間不低于2次。煤炭含水量達(dá)6豫~8豫，可抑制粉塵飛揚(yáng)[5]。

3.4.2 防風(fēng)網(wǎng)

堆場(chǎng)四周布置防風(fēng)擋塵網(wǎng)，高度為19.8 m，總長(zhǎng)3 480 m，降低場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速，減弱粉塵飛揚(yáng)漫逸。防風(fēng)擋塵網(wǎng)內(nèi)外側(cè)布置綠化防塵林帶，同時(shí)保存-有林帶，并栽植了大量新樹(shù)。防風(fēng)網(wǎng)平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 防風(fēng)網(wǎng)平面布置圖Fig.1 Layout plan of windproof net

3.5 綠化和其他措施

對(duì)各場(chǎng)所場(chǎng)地硬化，在工作場(chǎng)所和居民區(qū)之間設(shè)置林帶和草坪，吸收阻滯粉塵，效果較好。本工程綠化面積約8.11 hm2，綠化系數(shù)達(dá)5%。

碼頭、引橋面及道路采取人工清掃或定時(shí)沖洗面層，控制二次揚(yáng)塵。對(duì)車(chē)、船可采用清潔型燃料車(chē)，控制廢氣排放。配備清掃車(chē)1輛和灑水車(chē)1輛定期對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行清理，灑水抑塵。

在廠界靠村莊處設(shè)置2套環(huán)保在線監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有粉塵PM2.5、PM10、TSP及煤炭自燃產(chǎn)生的SO2、NO等，以充分履行社會(huì)責(zé)任。

本工程采用先進(jìn)的裝卸運(yùn)輸工藝和選用先進(jìn)設(shè)備，工程整個(gè)卸煤、輸送、儲(chǔ)存、裝車(chē)全過(guò)程采取先進(jìn)有效的防塵措施，從源頭控制煤粉塵，抑塵率可達(dá)80豫，達(dá)到清潔生產(chǎn)要求。

4 水保護(hù)和利用

4.1 港區(qū)雨污水

散貨露天堆場(chǎng)的排水問(wèn)題是行業(yè)面臨的共性難題[6]，物料和水混合后一起排放，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。港區(qū)內(nèi)雨污水主要為含煤雨水和含煤污水。

含煤雨水由暴雨時(shí)從煤堆溢出的雨水形成；含煤污水是在裝卸設(shè)備運(yùn)行中，為保持碼頭、道路的清潔，防止二次揚(yáng)塵污染，定期沖洗散落物料產(chǎn)生的。含煤雨水和含煤污水的主要污染物是懸浮物、色度。

4.2 雨污水接收

湄洲灣地區(qū)雨水充沛，無(wú)霜凍期。堆場(chǎng)的雨水和含煤污水收集方式，采取平面有組織排水匯集至污水池，減少地下管線布置，保證了場(chǎng)地基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)平整和高利用率；在堆場(chǎng)道路周?chē)O(shè)明溝，截流煤污水，并通過(guò)明溝網(wǎng)絡(luò)將污水匯集到煤污水調(diào)節(jié)沉淀池；堆場(chǎng)四周設(shè)置明溝收集雨污水匯入污水調(diào)節(jié)沉淀池。

碼頭設(shè)置明溝和集污池，收集雨污水和沖洗污水，設(shè)潛污泵將集污池內(nèi)的污水提升，通過(guò)管道輸送到陸域煤污水調(diào)節(jié)沉淀池。

4.3 污水處理

為保護(hù)環(huán)境和節(jié)約水源，港區(qū)內(nèi)煤雨水、煤污水經(jīng)處理后循環(huán)使用，污水處理工藝流程如圖2所示。

圖2 污水處理工藝流程圖Fig.2 Flow chart of waste water treatment technology

港區(qū)內(nèi)設(shè)置生產(chǎn)水處理站1座，主要處理工藝為絮凝、沉淀，污水經(jīng)處理后作為生產(chǎn)環(huán)保用水。生產(chǎn)水處理站處理能力230 m3/h，調(diào)節(jié)沉淀池容積2 000 m3。

4.4 中水利用

含煤雨水和含煤污水經(jīng)處理后循環(huán)利用，作為港區(qū)生產(chǎn)、環(huán)保和消防等用水，不足部分補(bǔ)充自來(lái)水，港區(qū)內(nèi)雨水基本做到零排放。港區(qū)供水系統(tǒng)包含低壓生產(chǎn)環(huán)保消防給水系統(tǒng)和高壓生產(chǎn)環(huán)保給水系統(tǒng)，見(jiàn)表2。

表2 供水系統(tǒng)參數(shù)表Table 2 Parameters table of water supply system

4.5 含油污水處理

港區(qū)沖洗油污水主要為流動(dòng)機(jī)械沖洗水、機(jī)修車(chē)間地面沖洗水，經(jīng)排水溝收集后匯入集水池，由水泵提升至油污水處理站，經(jīng)油水分離器處理后，納入生活污水處理設(shè)施處理。港區(qū)含煤污水、生活污水和機(jī)修污水經(jīng)處理達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目裝卸生產(chǎn)設(shè)計(jì)可比能源綜合單耗為3.05 t標(biāo)煤/萬(wàn)t吞吐量，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，符合清潔生產(chǎn)要求。運(yùn)營(yíng)期大氣污染物主要是堆場(chǎng)、卸船、堆垛等產(chǎn)生的煤塵，排放量約48.98 t/a，各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)要求。

在國(guó)投湄洲灣煤炭碼頭規(guī)劃、施工、營(yíng)運(yùn)各階段，對(duì)水域保護(hù)、大氣污染、噪聲污染、固體廢棄物等分別進(jìn)行了污染源分析并提出了相應(yīng)的治理措施[8]；通過(guò)對(duì)碼頭和堆場(chǎng)中的系統(tǒng)設(shè)備加強(qiáng)密閉阻塵、霧化濕潤(rùn)、水霧除塵、噴淋降塵等措施，設(shè)置通風(fēng)除塵系統(tǒng)等設(shè)施，減少了污染，為員工提供了潔凈的工作環(huán)境；對(duì)港區(qū)內(nèi)雨水進(jìn)行水收集和處理，循環(huán)利用；運(yùn)營(yíng)過(guò)程中加強(qiáng)管控和提高員工環(huán)保意識(shí)，使環(huán)保設(shè)施發(fā)揮出重要作用，履行了企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。