煤炭港口轉接機房粉塵綜合治理技術研究和應用

周合亭，胡艷（中交一航局安裝工程有限公司，天津　300457）

煤炭港口轉接機房粉塵綜合治理技術研究和應用

周合亭，胡艷
（中交一航局安裝工程有限公司，天津300457）

隨著散貨港口的發展，在以煤炭作為散貨物種的裝卸和存儲作業中產生的粉塵對環境的污染日益嚴重，根據港口現狀研究煤炭港口粉塵治理技術，尤其是轉接機房內的粉塵綜合治理技術尤為重要。通過對各種設備在不同作業工況下的特點，不斷優化設計、采用先進的工藝和設備等措施，設計經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，減少或避免生產過程中污染物的產生和排放，減輕或消除對人類健康和環境的危害。

煤炭港口；轉接機房；粉塵；綜合治理

1　概述

散貨港口環境污染的主要方面包括空氣污染、水質污染、環境噪聲污染等，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，粉塵污染已經嚴重影響附近的居民、海域及港口的可持續發展。

近年隨著國家經濟的發展，對環境保護的重視程度越來越高，相關部門已經制定了相應的規章制度和規范要求，如清潔生產相關法律法規、工業場所有害因素職業接觸限值等都對港口粉塵排放提出了新的要求[1-2]。煤炭中轉儲備基地集中、規模化的運作特點，有利于綜合考慮煤塵防治，優先選用技術先進、安全可靠的工藝設備，采用有效的除塵系統[3-5]。

2　傳統轉接機房煤炭轉運分析

2.1轉運點設計原理

帶式輸送機系統是保證煤炭港口正常運行的主要設備之一，煤炭輸送系統高效運轉的關鍵是帶式輸送機間的轉運點。轉運點決定物料輸送效率、皮帶等設備壽命、轉運站作業環境及輸送系統運行的安全性。

傳統落煤管在設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、轉運點粉塵濃度大等一直存在并難以治理。傳統轉接機房轉運點一般由頭部漏斗、三通、溜管、電動翻板、對中調節裝置、導料槽等組成。傳統的設計思想是為有效保證設備的使用壽命，通過在落煤管中形成“料磨料”來減少物料對設備的磨損，落煤管的結構使物料運行過程中過于分散造成物料間沖擊。“料磨料”的設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構的影響出現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，造成了生產現場惡劣的環境。

2.2轉運點粉塵析出機理

任何粉塵的污染都要經過產生和傳播過程。粉塵從靜態變成懸浮狀態的過程為塵化過程，弄清塵源是治理粉塵的關鍵。

傳統轉運點的設計選型一直遵照《DTⅡ型固定式帶式輸送機設計選用手冊》進行，轉運點設計一般不結合帶速和膠帶傾角計算料流在落煤管中的運行軌跡，套用標準圖冊設計，頭部漏斗處由于物料撞擊造成頭部沖擊大；落料管的設計基本都是轉角設計和垂直落料，物料散開狀倒下，物料形成自由落體和過快速度，產生負壓，吸收周圍空氣形成誘導風，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料槽中形成較高正壓渦流，渦流受到擠壓會產生粉塵，渦流易和導料槽口相對負壓配合產生較大風速，產生大量粉塵。

2.3轉運點除塵裝置的配置

為了降低轉接機房內的粉塵濃度，改善轉接機房內的作業環境，轉接機房內通常設置有多種除塵設施，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。

除塵設備不僅種類多、數量多，且使用的各類除塵器都受煤種特性及現場工況的制約，能耗和維護工作量大，運行費用高。根據現場實際情況來看，轉接機房生產作業時，產生的煤粉塵仍然很大，除塵效率普遍較低，除塵設備的累加并沒有達到預期的除塵效果。

2.4轉運點應用情況

在煤炭港口生產過程中，煤炭在轉接過程中沿漏斗及溜槽下落至下游皮帶，因勢能轉換成動能對下游皮帶機產生了很大的沖擊，降低設備的使用壽命，甚至造成設備失效，同時使漏斗、溜槽、導料槽內的粉塵濃度大幅提高，粉塵沿設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；導料槽密封不嚴，導料槽出口煤灰較大等問題給轉接機房內造成了嚴重的環境污染，并且使得轉接機房及附屬區域工人清潔工作勞動強度增大。

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

3　轉運點粉塵治理綜合解決方案

傳統的煤炭粉塵治理技術都通過除塵的方式進行粉塵的治理，本文采用以防為主，以除為輔的轉接機房粉塵綜合治理技術，力求從根本上抑制其塵源的產生和擴散。其技術應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，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，引導物料流以最小的沖擊準確落入接料皮帶。采用可靠的導料槽密封技術，確保粉塵不外溢。同時優化清掃器布置，確保皮帶得到有效的清理。此外，合理設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生的粉塵。

3.1采用控制物料流動的曲線溜槽技術代替傳統溜槽技術

為緩沖煤流產生的沖擊以控制物料流動速度并減少粉塵的產生，在皮帶機轉運點處設置曲線溜槽，轉運點按控制物料流動技術設計溜槽，減少物料轉運落差過程中的勢能，從源頭上減少粉塵產生的誘因（圖1）。控制物料流動的技術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生。

1）料流調節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生真空從而吸入外面空氣進入物料流形成誘導風，從而從根源上控制粉塵的產生。

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，可以以適當的速度、從適當的角度將聚集的物料流引至接收皮帶的中心，從而減少皮帶沖擊、皮帶磨損、粉塵產生、偏心加載、耐磨襯板的磨損以及其它問題。

整個應用控制物料流動的曲線溜管技術，環境狀況可以大為改善，粉塵得到有效控制，噪聲降低，堵煤現象也不容易發生，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料槽技術

皮帶機導料槽采用雙密封結構（圖2），并加大導料槽的容積，有效降低導料槽內風壓。具體結構為：導料槽內側采用耐磨襯板，襯板可上下調節，最低距離膠帶高度不大于20 mm，可起到一級密封，并可有效防止側板磨穿并保護防溢裙板。導料槽兩側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，以上措施可確保導料槽兩側的完全密封。

圖1　轉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料槽兩側外溢，且防塵效果持久。

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

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化

清掃器在帶式輸送機系統中非常重要，若皮帶清掃不好，不僅會引發系統故障，造成設備失效，還會影響作業效率，造成環境污染，而且還可能引發安全事故。

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化，尤其是頭部滾筒清掃器布置選型。根據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生的粉塵。

4　應用效果

上述粉塵綜合治理技術已在黃驊港部分轉接機房中得到應用，目前使用狀態良好。

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

5　結語

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

煤炭轉接作業產生的粉塵污染的治理，必須從作業工藝和作業特點出發，從設計之初就予以考慮，采用綜合的粉塵防治技術。通過各種設備在不同作業工況下的特點，不斷優化設計、采用先進的工藝和設備等措施，設計經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，減少或避免生產過程中污染物的產生和排放。

[1]GB 20426—2006，煤炭工業污染物排放標準[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接觸限值-化學有害因素[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研發與應用[J].中國港灣建設，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.筒倉儲煤技術在港口散貨系統中的應用[J].中國港灣建設，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域除塵設備的選型及應用[J].中國港灣建設，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，總經理，機械設計及制造專業。E-mail：zhouheting@163.com