周合亭，胡艷（中交一航局安裝工程有限公司，天津　300457）

煤炭港口轉(zhuǎn)接機房粉塵綜合治理技術(shù)研究和應(yīng)用

周合亭，胡艷
（中交一航局安裝工程有限公司，天津300457）

隨著散貨港口的發(fā)展，在以煤炭作為散貨物種的裝卸和存儲作業(yè)中產(chǎn)生的粉塵對環(huán)境的污染日益嚴重，根據(jù)港口現(xiàn)狀研究煤炭港口粉塵治理技術(shù)，尤其是轉(zhuǎn)接機房內(nèi)的粉塵綜合治理技術(shù)尤為重要。通過對各種設(shè)備在不同作業(yè)工況下的特點，不斷優(yōu)化設(shè)計、采用先進的工藝和設(shè)備等措施，設(shè)計經(jīng)濟實用的煤炭港口粉塵綜合治理方案。從源頭消減污染，提高資源利用效率，減少或避免生產(chǎn)過程中污染物的產(chǎn)生和排放，減輕或消除對人類健康和環(huán)境的危害。

煤炭港口；轉(zhuǎn)接機房；粉塵；綜合治理

1　概述

散貨港口環(huán)境污染的主要方面包括空氣污染、水質(zhì)污染、環(huán)境噪聲污染等，其中危害最為嚴重的是粉塵對大氣和水體的污染。散貨港口粉塵在大氣環(huán)境中擴散、遷移是中國港口城市大氣總懸浮物污染的主要方式之一。目前，我國各大煤炭港口粉塵排放超標(biāo)，粉塵污染已經(jīng)嚴重影響附近的居民、海域及港口的可持續(xù)發(fā)展。

近年隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，對環(huán)境保護的重視程度越來越高，相關(guān)部門已經(jīng)制定了相應(yīng)的規(guī)章制度和規(guī)范要求，如清潔生產(chǎn)相關(guān)法律法規(guī)、工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值等都對港口粉塵排放提出了新的要求[1-2]。煤炭中轉(zhuǎn)儲備基地集中、規(guī)?；倪\作特點，有利于綜合考慮煤塵防治，優(yōu)先選用技術(shù)先進、安全可靠的工藝設(shè)備，采用有效的除塵系統(tǒng)[3-5]。

2　傳統(tǒng)轉(zhuǎn)接機房煤炭轉(zhuǎn)運分析

2.1轉(zhuǎn)運點設(shè)計原理

帶式輸送機系統(tǒng)是保證煤炭港口正常運行的主要設(shè)備之一，煤炭輸送系統(tǒng)高效運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵是帶式輸送機間的轉(zhuǎn)運點。轉(zhuǎn)運點決定物料輸送效率、皮帶等設(shè)備壽命、轉(zhuǎn)運站作業(yè)環(huán)境及輸送系統(tǒng)運行的安全性。

傳統(tǒng)落煤管在設(shè)計上存在著一定問題，其布置不合理、堵料、膠帶嚴重跑偏、撒料、轉(zhuǎn)運點粉塵濃度大等一直存在并難以治理。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)接機房轉(zhuǎn)運點一般由頭部漏斗、三通、溜管、電動翻板、對中調(diào)節(jié)裝置、導(dǎo)料槽等組成。傳統(tǒng)的設(shè)計思想是為有效保證設(shè)備的使用壽命，通過在落煤管中形成“料磨料”來減少物料對設(shè)備的磨損，落煤管的結(jié)構(gòu)使物料運行過程中過于分散造成物料間沖擊?！傲夏チ稀钡脑O(shè)計思想雖然在一定程度上減少對落煤管的直接磨損，但因為在物料輸送過程中，分散的物料受落煤管結(jié)構(gòu)的影響出現(xiàn)不同的速度和加速度，造成物料之間相互撞擊形成物料外泄和嚴重的揚塵，造成了生產(chǎn)現(xiàn)場惡劣的環(huán)境。

2.2轉(zhuǎn)運點粉塵析出機理

任何粉塵的污染都要經(jīng)過產(chǎn)生和傳播過程。粉塵從靜態(tài)變成懸浮狀態(tài)的過程為塵化過程，弄清塵源是治理粉塵的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)轉(zhuǎn)運點的設(shè)計選型一直遵照《DTⅡ型固定式帶式輸送機設(shè)計選用手冊》進行，轉(zhuǎn)運點設(shè)計一般不結(jié)合帶速和膠帶傾角計算料流在落煤管中的運行軌跡，套用標(biāo)準(zhǔn)圖冊設(shè)計，頭部漏斗處由于物料撞擊造成頭部沖擊大；落料管的設(shè)計基本都是轉(zhuǎn)角設(shè)計和垂直落料，物料散開狀倒下，物料形成自由落體和過快速度，產(chǎn)生負壓，吸收周圍空氣形成誘導(dǎo)風(fēng)，混合空氣的物料落到皮帶上又擠壓出空氣，帶出大量粉塵。物料到達受料皮帶時，流速非常快，其運動方向與受料皮帶呈90°角，對皮帶沖擊大，且過快的速度帶動空氣到導(dǎo)料槽中形成較高正壓渦流，渦流受到擠壓會產(chǎn)生粉塵，渦流易和導(dǎo)料槽口相對負壓配合產(chǎn)生較大風(fēng)速，產(chǎn)生大量粉塵。

2.3轉(zhuǎn)運點除塵裝置的配置

為了降低轉(zhuǎn)接機房內(nèi)的粉塵濃度，改善轉(zhuǎn)接機房內(nèi)的作業(yè)環(huán)境，轉(zhuǎn)接機房內(nèi)通常設(shè)置有多種除塵設(shè)施，包括布袋式除塵器、干霧抑塵裝置，甚至針對粉塵較大煤種還配置了藥劑抑塵裝置。

除塵設(shè)備不僅種類多、數(shù)量多，且使用的各類除塵器都受煤種特性及現(xiàn)場工況的制約，能耗和維護工作量大，運行費用高。根據(jù)現(xiàn)場實際情況來看，轉(zhuǎn)接機房生產(chǎn)作業(yè)時，產(chǎn)生的煤粉塵仍然很大，除塵效率普遍較低，除塵設(shè)備的累加并沒有達到預(yù)期的除塵效果。

2.4轉(zhuǎn)運點應(yīng)用情況

在煤炭港口生產(chǎn)過程中，煤炭在轉(zhuǎn)接過程中沿漏斗及溜槽下落至下游皮帶，因勢能轉(zhuǎn)換成動能對下游皮帶機產(chǎn)生了很大的沖擊，降低設(shè)備的使用壽命，甚至造成設(shè)備失效，同時使漏斗、溜槽、導(dǎo)料槽內(nèi)的粉塵濃度大幅提高，粉塵沿設(shè)備縫隙逃逸逐漸會蔓延至整座機房；清掃器在清理回程煤炭時，煤粉清理時起塵且清理掉的煤粉直接落至地面；導(dǎo)料槽密封不嚴，導(dǎo)料槽出口煤灰較大等問題給轉(zhuǎn)接機房內(nèi)造成了嚴重的環(huán)境污染，并且使得轉(zhuǎn)接機房及附屬區(qū)域工人清潔工作勞動強度增大。

目前，機房內(nèi)以清煤工用掃帚、鐵锨等工具人工清掃為主，必要時結(jié)合沖洗卷盤等設(shè)備進行沖洗清潔，清掃量巨大，勞動作業(yè)強度大，且機房內(nèi)的惡劣環(huán)境給勞動者帶來了極大傷害。

3　轉(zhuǎn)運點粉塵治理綜合解決方案

傳統(tǒng)的煤炭粉塵治理技術(shù)都通過除塵的方式進行粉塵的治理，本文采用以防為主，以除為輔的轉(zhuǎn)接機房粉塵綜合治理技術(shù)，力求從根本上抑制其塵源的產(chǎn)生和擴散。其技術(shù)應(yīng)用特點為物料自上部皮帶卸載至受料皮帶上時，采取必要措施，控制物料流動形態(tài)，控制物料在流動過程中運行軌跡和運動速度，控制煤流與膠帶接觸的角度，引導(dǎo)物料流以最小的沖擊準(zhǔn)確落入接料皮帶。采用可靠的導(dǎo)料槽密封技術(shù)，確保粉塵不外溢。同時優(yōu)化清掃器布置，確保皮帶得到有效的清理。此外，合理設(shè)置副溜槽對煤塵進行收集處理，在清掃器處增加噴霧管線和噴嘴以抑制清掃器在清掃過程中產(chǎn)生的粉塵。

3.1采用控制物料流動的曲線溜槽技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)溜槽技術(shù)

為緩沖煤流產(chǎn)生的沖擊以控制物料流動速度并減少粉塵的產(chǎn)生，在皮帶機轉(zhuǎn)運點處設(shè)置曲線溜槽，轉(zhuǎn)運點按控制物料流動技術(shù)設(shè)計溜槽，減少物料轉(zhuǎn)運落差過程中的勢能，從源頭上減少粉塵產(chǎn)生的誘因（圖1）?？刂莆锪狭鲃拥募夹g(shù)主要通過以下四個方面的改變來控制物料在落煤管流動過程中粉塵的產(chǎn)生。

1）料流調(diào)節(jié)裝置將散開的物料流集中， 使物料流主體的擴散降到最低，盡量減少由于物料散開和流速過快形成的斷流產(chǎn)生真空從而吸入外面空氣進入物料流形成誘導(dǎo)風(fēng)，從而從根源上控制粉塵的產(chǎn)生。

2）盡量減小物料流對落煤管壁沖擊的角度和力量，減少沖擊產(chǎn)生的粉塵，同時又盡可能保持多的動量，防止堵料。

3）控制物料流沿落煤管壁以可控的速度向下移動，以避免物料流速過快引起的斷流或者帶入過快速度的空氣。

4）采用合理的給料裝置，可以以適當(dāng)?shù)乃俣?、從適當(dāng)?shù)慕嵌葘⒕奂奈锪狭饕两邮掌У闹行模瑥亩鴾p少皮帶沖擊、皮帶磨損、粉塵產(chǎn)生、偏心加載、耐磨襯板的磨損以及其它問題。

整個應(yīng)用控制物料流動的曲線溜管技術(shù)，環(huán)境狀況可以大為改善，粉塵得到有效控制，噪聲降低，堵煤現(xiàn)象也不容易發(fā)生，同時大大降低維護和改造的需求。

3.2降塵雙密封大容量導(dǎo)料槽技術(shù)

皮帶機導(dǎo)料槽采用雙密封結(jié)構(gòu)（圖2），并加大導(dǎo)料槽的容積，有效降低導(dǎo)料槽內(nèi)風(fēng)壓。具體結(jié)構(gòu)為：導(dǎo)料槽內(nèi)側(cè)采用耐磨襯板，襯板可上下調(diào)節(jié)，最低距離膠帶高度不大于20 mm，可起到一級密封，并可有效防止側(cè)板磨穿并保護防溢裙板。導(dǎo)料槽兩側(cè)均安裝高密度橡膠和超高分子聚氨酯防溢裙擺，可起到二級密封，防溢裙擺為雙層彈性密封，以上措施可確保導(dǎo)料槽兩側(cè)的完全密封。

圖1　轉(zhuǎn)接機房粉塵綜合治理方案圖Fig.1　Scheme for comprehensive dust control in transfer towers

圖2　雙層防溢煤防塵裝置Fig.2　Double de-dusting device to prevent spilling of coal

雙層密封可有效保證粉塵不會從導(dǎo)料槽兩側(cè)外溢，且防塵效果持久。

在導(dǎo)料槽內(nèi)加裝阻風(fēng)簾（圖3），在保證降低誘導(dǎo)風(fēng)的同時吸附粉塵。阻風(fēng)簾交錯安裝，依照堵不如疏的原則，誘導(dǎo)風(fēng)向形成S形走道，能有效抑制風(fēng)速和粉塵。

圖3　防塵簾布置示意圖Fig.3　Schematic diagram of de-dusting curtain

3.3頭部清掃器的布置方式的優(yōu)化

清掃器在帶式輸送機系統(tǒng)中非常重要，若皮帶清掃不好，不僅會引發(fā)系統(tǒng)故障，造成設(shè)備失效，還會影響作業(yè)效率，造成環(huán)境污染，而且還可能引發(fā)安全事故。

目前，各大港口清掃器清掃效果不理想，需對清掃器布置進行優(yōu)化，尤其是頭部滾筒清掃器布置選型。根據(jù)港口帶式輸送機運行工況，在頭部滾筒下布置4道清掃器（圖4），即一級清掃器2道，二級清掃器1道，三級清掃器1道，以完成對皮帶的清掃。

圖4　清掃器布置Fig.4　Layout of de-dusters

3.4增加副溜槽

清掃器在清掃皮帶過程中起塵，且清理掉的煤粉直接落至地面，通過合理設(shè)置副溜槽來保證清掃器清理掉的煤粉直接通過副溜槽收集后進入主溜槽或轉(zhuǎn)移至地面回收箱。在清掃器處增加噴霧管線和噴嘴以抑制清掃器在清掃過程中產(chǎn)生的粉塵。

4　應(yīng)用效果

上述粉塵綜合治理技術(shù)已在黃驊港部分轉(zhuǎn)接機房中得到應(yīng)用，目前使用狀態(tài)良好。

采用上述方案，可以從源頭上解決煤炭在轉(zhuǎn)運過程中起塵問題，可以有效降低煤炭在轉(zhuǎn)接過程中產(chǎn)生的粉塵量，同時減少煤炭轉(zhuǎn)運過程中的撒漏量，對設(shè)備的安全、環(huán)保的運行具有無可替代的效果。改造后設(shè)備在配合原有部分除塵措施的基礎(chǔ)上，對煤炭轉(zhuǎn)運過程粉塵污染進行綜合性治理，可以達到國家環(huán)境保護和安全的要求，具有很好的社會效益。

5　結(jié)語

煤炭儲存、裝卸、搬運過程中產(chǎn)生的煤塵飛揚，對煤炭儲備場兩側(cè)的生態(tài)環(huán)境造成了嚴重污染。為改善煤炭轉(zhuǎn)接機房及附屬區(qū)域的粉塵、積煤清理和設(shè)備運行能耗高的問題，進一步提高煤炭港口清潔生產(chǎn)管理水平，有必要對轉(zhuǎn)接機房生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備設(shè)施進行粉塵綜合治理與改造，提高帶式輸送機系統(tǒng)的運行效率，降低運行與維護的成本。

煤炭轉(zhuǎn)接作業(yè)產(chǎn)生的粉塵污染的治理，必須從作業(yè)工藝和作業(yè)特點出發(fā)，從設(shè)計之初就予以考慮，采用綜合的粉塵防治技術(shù)。通過各種設(shè)備在不同作業(yè)工況下的特點，不斷優(yōu)化設(shè)計、采用先進的工藝和設(shè)備等措施，設(shè)計經(jīng)濟實用的煤炭港口粉塵綜合治理方案，從源頭消減污染，提高資源利用效率，減少或避免生產(chǎn)過程中污染物的產(chǎn)生和排放。

[1]GB 20426—2006，煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

GB 20426—2006,Discharge standard for coal industry[S].

[2]GBZ 2.1—2007，工作場所有害因素職業(yè)接觸限值-化學(xué)有害因素[S].

GBZ 2.1—2007.Occupational exposure limits for hazardous agents in the workplace:Chemical hazardous agents[S].

[3]蘇雁，曹曉東.單流體與雙流體綜合除塵系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用[J].中國港灣建設(shè)，2015，35（8）：39-42.

SU Yan,CAO Xiao-dong.Research and application on single fluid and double fluid integrated de-dusting system[J].China Harbour Engineering,2015,35(8):39-42.

[4]喬朝起.筒倉儲煤技術(shù)在港口散貨系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國港灣建設(shè)，2015，35（4）：52-56.

QIAO Zhao-qi.Application of coal silo storage technology on port bulk cargo system[J].China Harbour Engineering,2015,35(4):52-56.

[5]曹曉東.黃驊港三期工程翻車機房區(qū)域除塵設(shè)備的選型及應(yīng)用[J].中國港灣建設(shè)，2013（S1）：47-50，59.

CAO Xiao-dong.Selection and application of de-dusting equipment in car dumper area of Huanghua Port phase III project[J]. China Harbour Engineering,2013(S1):47-50,59.

Research and application of integrated technology for dust control in coal transfer towers of coal terminals

ZHOU He-ting,HU Yan
（Installation Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300457,China）

With the development of bulk cargo ports,the environmental pollution by the dust produced during coal handling and storage is becoming increasingly serious.According to the present situation at ports,coal dust control technology,especially the comprehensive dust control technique for coal transfer towers,becomes particularly important.Based on the characteristics of all kinds of equipment under different operating conditions,and through continuous optimization designs and the use of advanced technology and equipment,an economical and practical coal de-dust system is designed so that the dust pollutants are eliminated or reduced from the source to improve the efficiency of resource utilization and to reduce or avoid the generation and emission of pollutants in the production process,in order to reduce or eliminate the hazards to human health and the environment.

coal port;transfer tower;dust;comprehensive management

U653

A

2095-7874（2016）08-0054-04

10.7640/zggwjs201608013

2016-04-13

周合亭（1975— ），男，河南許昌市人，高級工程師，總經(jīng)理，機械設(shè)計及制造專業(yè)。E-mail：zhouheting@163.com