智能噴淋降塵系統在混凝土骨料加工場區研究與應用

劉春梅 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

耿樓復線船閘工程位于太和縣耿樓村，耿樓樞紐左岸，工程的主要內容包括：閘首、閘室、引航道、導航及靠船建筑物、跨閘公路橋、閘閥門、啟閉機械、電氣控制設備和通訊、運行管理等生產、生活輔助建筑等建設。復線船閘閘室尺度為240×23×4m（長×寬×門檻水深）。上、下閘首底板順水流向長均為30m，鋼筋混凝土整體式結構，人字門型，上閘首底坎高程為24.00m，下閘首底坎高程為20.50m，閘首兩側設輸水廊道。船閘閘室采用整體式鋼筋混凝土倒“Π”型結構。上游引航道共設，靠船墩21個。本工程混凝土方量17萬m3，骨料加工量較大，周期較長。

由于骨料級配種類多、用量大，在骨料進場、轉運、破碎加工等施工過程中易產生粉塵。另外，由于地材儲量有限及骨料加工場場地限制，只能采取項目部骨料自加工的方式進行施工，在向拌合站轉運過程中，也容易產生揚塵，施工環境非常惡劣。

為了保證作業人員的職業健康以及現場施工的安全和進度,必須對骨料加工場區灑水降塵；而且在灑水降塵過程中，既要達到降塵效果，又要最大限度地避免在皮帶傳送帶上形成積水，必須采用霧化裝置，同時骨料加工周期較長，采用智能噴淋降塵系統可以實時對場區的降塵進行控制。

2 降塵措施

根據骨料加工場區的布置以及粉塵所產生的原因,降塵情況分為兩種情況進行處理。

2.1 加工場區道路的降塵處理

場區內的揚塵來源主要有骨料運輸車輛及鏟運設備行走、加工大棚泄露的部分粉塵，道路清理過程中產生的粉塵。降塵處理方式采用灑水車循環降塵,配合利用場區道路兩側的供水管路向噴槍(嘴)供水,采用固定式淋噴高壓噴槍進行灑水降塵。

2.2 工作面降塵處理

工作面上的施工作業主要有數臺反擊式破碎機、各式皮帶傳送機等。工作面上的降塵主要為破碎碎石、皮帶機運輸堆料、鏟運機轉運上料過程中產生的粉塵，其中機制砂加工倉揚塵較大。降塵處理方式采用智能噴霧降塵系統，針對灰塵產生的位置、濃度等，電腦實時監測現場粉塵濃度，并根據粉塵濃度自動啟停噴霧系統，實現自動揚塵噴淋功能。

3 設備選型

3.1 降塵原理

場區智能噴淋系統由采用激光散射檢測原理的粉塵濃度傳感器感應現場粉塵產生情況。系統的主控制柜安裝有嵌入式操作系統和應用軟件，對應的軟件算法根據現場粉塵濃度的大小及設定的粉塵超限數值判斷霧化主機的啟動與否，并發送控制信號給噴霧分站。軟件算法需要濾除測量波動和瞬間干擾信息，避免高壓水泵的頻繁啟停。為達到良好的抑塵效果，需要產生顆粒較小的精細霧滴，因此采用高壓霧化主機對水源進行加壓處理產生3～5MPa的高壓水源，通過高壓水管輸送到各噴霧點，驅動不銹鋼高壓霧化噴嘴產生精細顆粒的水霧。水霧顆粒與粉塵粒子結合，使粉塵微粒加重凝結，最終沉降落地，達到抑制粉塵飄揚污染環境的效果。工藝原理見圖1。

圖1 工藝原理圖

3.2 設備配置

降塵自動噴淋系統由主控制柜、噴霧噴站、霧化主機、補水控制、粉塵濃度監測、高壓管路等部分組成。主控制柜為系統的指揮中心，通過通訊網絡讀取其它設備的數據并發送控制命令；噴霧分站根據監測到的粉塵濃度及接收到的主控制柜指令決定各區域的霧化主機開啟與關閉；補水分站控制水泵自動給水塔供水，并監測水塔水位，確保水塔始終保持正常水位供高壓霧化主機使用。

3.2.1 已安裝主要設備

主要設備列表

3.2.2 主控制柜（系統控制總柜）

主控制柜是噴淋自動降塵系統的控制核心，內嵌工業PC機，安裝有WINDOWS操作系統和智能噴霧系統應用軟件，通過PC機的通訊接口接收噴霧分站和補水分站的數據，并發送相關的控制命令。主控系統可通過以太網和無線網絡連接到互聯網，進一步實現粉塵治理的網絡化管理功能。

3.2.3 補水分站

補水分站是智能噴霧降塵系統中水源控制設備。補水分站通過水位傳感器檢測水塔中的水位，自動控制水泵的啟停，保證水塔中的水位始終處于正常狀態。補水分站通過通訊接口與主控系統連接，把水塔水位上傳給主控系統，同時能夠接收主控系統的設置命令。在主控系統操作界面上可設定補水分站的工作模式。工作于手動模式時，可通過按鈕啟動和停止水泵，方便系統調試。

圖2 主控制柜

3.2.4 噴霧分站

噴霧分站是智能噴霧降塵系統中的噴霧控制設備。噴霧分站通過讀取粉塵濃度傳感器數據，判斷環境中粉塵濃度是否超標，當粉塵濃度超標后向霧化主機發送高壓泵啟動命令，進行噴霧降塵；粉塵濃度降低到正常范圍后，噴霧分站再次向霧化主機發送高壓泵停止命令。噴霧分站能夠把噴霧主機的工作狀態、工作時間、粉塵濃度數據通過通訊接口傳送給主控系統。噴霧分站設置有手動和自動模式切換按鈕，手動模式下可人為控制霧化主機的啟停；自動模式下，既可由主控系統上的按鈕控制，又可根據檢測到的粉塵濃度自動控制霧化主機的啟停。

3.2.5 霧化主機

霧化主機是智能噴霧降塵系統中的高壓水源產生設備。霧化主機具有工作壓力高，出水流量大的特點，可同時給多個噴嘴提供高壓水源。霧化主機內部具有漏電保護、電機保護等功能部件，保證長期穩定的工作。霧化主機的高壓泵啟停由噴霧分站控制。

3.2.6 粉塵濃度傳感器

粉塵濃度傳感器采用激光散射原理檢測粉塵濃度，機芯采用合理的機械設計，能夠有效防止光學元件被污染，可長期在線工作。傳感器可輸出標準的頻率或電流信號及485通訊信號，可以和其它控制器聯機使用。

3.2.7 水塔供水泵

水塔供水泵為單相高壓自吸水泵，功率2.2kW,揚程150m，流量3.6t/h。該水泵由補水分站控制自動啟停，實時向水塔供水。

3.2.8 水塔

選用3t不銹鋼水塔，確保霧化主機水源的穩定性。水塔上部具有密封蓋，防止現場灰塵異物落入。水塔的沉淀過濾作用，能夠濾除水源中較大的沙石雜物。

4 降塵系統安裝施工流程及操作要點

4.1 安裝工藝流程

施工前準備→現場勘測→制定管路噴頭及設備布置方案→設備選型→施工方案→技術交底→管路及噴頭布置→水路氣密性檢查→電路布線→設備安裝→電氣連接檢查→系統試運行→驗收并運行

4.2 安裝操作要點

現場勘測：綜合人工目測和專用粉塵采樣儀器檢測對現場粉塵濃度大小及分布區域進行勘測，并記錄相關數據；對現場電源、水源及電路水路布置路徑進行勘測，繪制布線拓補圖。

技術準備：一種混凝土骨料加工場區智能噴淋系統設計方案、管路噴頭布置、設備安裝位置的施工技術方案等需經外部專家評審，并得到工程師批復，進行技術交底。

設備選型：根據現場勘測的粉塵濃度和分布區域情況，選擇合適量程的粉塵濃度傳感器；根據現場電源、水源、線路布置區域情況確定需要的補水分站、噴霧分站、霧化主機等設備的數量。

材料準備：一種混凝土骨料加工場區智能噴淋系統控制設備，管路、噴頭、電纜電線。

機械設備：狀態良好，處于待施工狀態。

5 降塵系統運行情況

5.1 補水分站運行情況

經過一年左右的運行觀察，補水水泵和補水分站能夠正常工作，水塔中水位能夠始終保持在正常狀態，補水分站能夠正常檢測水位狀態，自動控制水泵啟停。

5.2 粉塵濃度監測和數據上傳

粉塵濃度傳感器顯示現場粉塵濃度在0.1～800mg/m3范圍，振動篩開啟后粉塵濃度顯著上升，停止生產后粉塵濃度逐步下降，粉塵濃度監測數據正常。該數據經過485總線傳送給噴霧分站，并經過噴霧粉塵處理后上傳給主控制柜，能夠在主控制柜對應的分站界面下顯示。粉塵濃度傳感器的超限值可通過遙控器設置，靈敏度已根據現場調整到合適數值。

5.3 工作模式

系統可以設定為手動模式和自動模式。手動模式下，可通過主控系統觸摸屏按鈕人工控制噴霧，而不受外界粉塵情況的影響；自動模式下，主控系統根據粉塵濃度傳感器的測量數據，判斷是否啟動霧化主機進行噴霧降塵。經現場實際使用驗證，主控系統在手動模式和自動模式下均能正常運行。

4.5 噴霧降塵效果

針對各區域內粉塵產生的位置和大小不同、運輸皮帶等部位噴濕后容易打滑等具體情況，采取特定的噴頭安裝位置及有區別的噴頭分布密度的方案，重點對振動篩落塵點進行高密度噴霧，達到既能有效降低粉塵濃度，又能避免影響生產的有益效果。實際噴霧效果如圖3所示。

圖3 現場智能噴淋實物運行圖

6 結語

耿樓船閘工程骨料加工場的智能噴淋降塵系統有效降低生產現場粉塵濃度,極大地改善了施工環境，而且最大限度地避免了在皮帶傳送帶形成積水，維持了輸送穩定，同時也對骨料的含水量予以了保證，大大減少了對周邊環境的影響，有效地保護了生態環境，避免了因生產施工帶來的環境投訴。良好的工作環境能夠減少塵肺病的發生，保護一線生產工人身體健康，可以全面推廣到各工程建設中，也大大提升了公司在水運行業的核心競爭力。