張虎

摘要：為進一步優(yōu)化港口環(huán)境質(zhì)量，響應國家環(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，提出使用干霧抑塵系統(tǒng)的建議。系統(tǒng)應用中在主客觀多種因素的作用下難免會出現(xiàn)故障問題，應加大改進力度，及時消除故障或者將其造成的不良影響降到最低，進而創(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。

關鍵詞：港口;翻車機;干霧抑塵系統(tǒng);故障分析;改進方法

引言

翻車機因自身有卸車效率、自動化水平較高等優(yōu)勢，故而當下在港口等領域的裝卸實踐中有較廣泛應用。國內(nèi)企業(yè)當下翻車機內(nèi)應用的除塵技術發(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施內(nèi)，而后歷經(jīng)各種理化反應后將其轉(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)點是對已經(jīng)進入到風室內(nèi)的空氣能取得良好的除塵效果。

1、干霧抑塵系統(tǒng)的實踐應用

在翻車機上采用干霧抑塵系統(tǒng)，主要用于對150μm以下的粉塵顆粒進行處理（特別是直徑< 10μm的可直接進入人體內(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，對其伴隨氣流移動的過程起到一定促進作用，和水霧顆粒觸及、碰撞、粘結(jié)及聚集，且會在粉塵團抵達一定質(zhì)量以后進行下落。將干霧抑塵系統(tǒng)用于大氣除塵項目中，能夠形成直徑1μm～10μm的高濃度的水霧顆粒，實現(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微小粉塵下落，實現(xiàn)干霧抑塵目標[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)運塔頭部卸料處產(chǎn)生干霧顆粒，前者主要是由于翻車機將煤炭翻卸到漏斗中，由于煤塵本身會釋放出大量的勢能，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)，這是實現(xiàn)后者抑塵目標的重要基礎，后者主要是由于煤炭隨皮帶機頭落入漏斗內(nèi)，因為落下的物料本身釋放出勢能，使通過灑水系統(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，最終形成粉塵團落入輸送塔內(nèi)漏斗中。

2、項目概況與故障分析

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)場觀察翻車機入口位置灑水作用效果存在偏差，翻車機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置在翻車機出口位置的緣故，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，短路之后有可能會引燃煤塵進而發(fā)生火災等問題，最后的結(jié)局是系統(tǒng)停機。

（3）設備在投用階段噴頭位置時常發(fā)生堵塞情況，這時需要停機進行清理噴頭，如果指派維修人員屢次拆卸安裝噴頭構(gòu)件，難免會對干霧箱安裝噴頭的絲扣造成損傷，這主要是因為選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，剛度及強度不足，數(shù)次操作造成絲扣的損壞進而導致噴霧箱的損壞。

（4）噴霧箱在使用時會出現(xiàn)幾個噴頭不噴灑現(xiàn)象，在清理噴頭時發(fā)現(xiàn)噴頭里面會卡滯黑色橡膠等雜物，導致不能形成良好干霧效果。

因為港口現(xiàn)實生產(chǎn)中抑塵系統(tǒng)的故障發(fā)生率較高，削弱自身的實用價值，很難實現(xiàn)對粉塵顆粒的有效治理，達不到環(huán)保要求故而應盡早改造抑塵裝置。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行改造。

3、微米級干霧抑塵裝置的主要構(gòu)成

（1）干霧抑塵機：其主要由水減壓閥、角座閥、氣體執(zhí)行機構(gòu)、氣體減壓閥、電子檢測水表、五聯(lián)電磁換向閥、反沖洗機構(gòu)、PLC控制器等系統(tǒng)構(gòu)成，裝置出廠防護等級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電路等構(gòu)成，通過觸發(fā)電子觸摸屏來實現(xiàn)手動或遠程控制干霧機的啟停操作。在觸摸屏上，現(xiàn)場操作人員還可以修改噴灑時間、延時噴霧時間、管道吹掃時間以及報警時間和其他參數(shù)等選項，以進一步提升工作效率。

（2）螺桿式壓縮機：其作用主要是為抑塵系統(tǒng)運行提供標準氣源。

（3）噴霧箱總成：由干霧機釋放出來的氣和水會在噴頭內(nèi)部進行結(jié)合，而后噴射到指定除塵地點，通常是直徑達到小于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，當水霧顆粒在10μm之下時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準的熱浸鋅鋼管并包裹符合國家標準的保溫層。

（5）儲氣罐：要依照空壓機的實際產(chǎn)氣量取設定其容積大小，能將空壓機排出的壓縮空氣存儲于罐體內(nèi)，當需要噴灑時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)：用于銜接干霧機和翻車機的翻車控制信號，當翻車機反轉(zhuǎn)時發(fā)出信號傳給干霧機的PLC內(nèi)，PLC做出響應在通過干霧機進行噴灑。

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)進入干霧機內(nèi)，空壓機通過螺桿泵壓縮空氣然后將壓縮空氣存于儲氣罐中，當翻車機進行翻轉(zhuǎn)時發(fā)出噴灑信號，干霧機PLC得到噴灑信號后控制角座閥和氣體執(zhí)行機構(gòu)將壓縮空氣和水從干霧機中輸送到管路中，然后到達現(xiàn)場噴霧箱內(nèi)，通過控制器得電噴霧箱進行噴灑，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發(fā)現(xiàn)一些水壓不足的現(xiàn)象，目前續(xù)建翻車機干霧灑水管路是將翻車機出口設定成入端，翻車機干霧灑水管路長度50m左右，噴灑環(huán)節(jié)中能夠觀察到翻車機出口噴霧效果非常好，翻車機入口噴霧效果不理想。在管道內(nèi)水運行大概50m的長度后，會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

在不影響除塵項目正常推進的基礎上，適度減少干霧控制器布設數(shù)目及安置方位點，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)建翻車機干霧灑水管路使用時間長，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，最開始設計選用巖棉管作為保溫材料，巖棉管外部整體使用厚度達1.5mm進行纏繞包裹防護。因為鐵皮自身強度相對較差，在維修時反復安裝拆除，逐漸導致部分巖棉管掉落。以上過程中的第一步是查找選擇新型的保溫材料，如果能確認其符合保溫特性要求，則在此基礎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熱能力偏低，具備非常封密的獨立氣泡結(jié)構(gòu)，不會出現(xiàn)空氣相互對流情況，結(jié)構(gòu)的閉孔率達到了100.0%，隔熱效果良好且能維持較長時間，使得管路和水汽進行隔絕。特別是在>89℃或<-60℃的環(huán)境下也不會引起質(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，在本港煤項目領域中表現(xiàn)出高度適用性。

因為翻車機周邊空間有限這一客觀條件，導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，也存在著機械設備強烈振動及翻卸工序中較大煤塊沖撞損傷裝置局部構(gòu)件的風險。

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，并且還是細牙螺紋，當噴頭堵塞時需要清理噴頭，但安裝噴頭時由于用力過大會出現(xiàn)螺紋損壞滑扣等故障，導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，通過改進噴霧箱的結(jié)構(gòu)來避免次故障?？梢栽谠袊婌F箱安裝噴頭的孔洞基礎上重新進行鉆孔套絲，安裝一個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，這樣起到了一個過渡作用，即提高了螺紋強度還方便拆裝，然后將干霧噴頭擰在過渡接頭上面，這樣反復清洗不會出現(xiàn)螺紋損壞等故障。

現(xiàn)場在清理噴頭時會發(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，通過氣壓帶動橡膠碎塊到達噴頭里面，進而將噴頭進行堵塞，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過程，霧化控制水霧直徑有不斷發(fā)展減少的趨勢，當氣壓達0.6MPa時，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)對噴霧箱進行改造以后，應盡量維持進入噴霧箱內(nèi)壓縮空氣壓力的穩(wěn)定性。改造后的抑塵系統(tǒng)翻車機傾卸物料側(cè)、驅(qū)動側(cè)均新增了5個型號SLB-8B-25的噴頭，水量、氣量均是9.2L/2min、5.5Nm3/2min;進出火車兩側(cè)各安裝2個型號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間進行重新計算，確保每個噴霧箱都充滿壓縮空氣，是灑水抑塵在噴灑時能達到預期效果。

結(jié)束語：

由于現(xiàn)在環(huán)保壓力大，對翻車機干霧抑塵設備要求比較高，通過對抑塵裝置開展以上技術改造工作，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，短縮了停機檢查維修時間長度，使干霧抑塵裝置運行的可靠性、穩(wěn)定性得到更大保障。

參考文獻：

[1]賈強樂， 暴偉杰. 基于干霧抑塵的智能空氣凈化系統(tǒng)研究[J]. 綠色環(huán)保建材， 2017，74（7）：5-6.

[2]李秀忠， 王超. 微米級干霧抑塵在輸煤系統(tǒng)的應用探索[J]. 東北電力技術， 2019， 040（010）：33-35.

[3]張振義. 翻車機系統(tǒng)應用微米級干霧抑塵改造實踐[J]. 山東工業(yè)技術， 2016， No.213（07）：31-32.