翻車機干霧抑塵系統故障分析及改進

陳 敏

（秦皇島港股份有限公司第二港務分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

翻車機卸煤作業時經常會出現揚塵現象，其揚塵量的大小主要取決于待卸煤炭的粒度尺寸、含水量等因素。尤其在冬季為了防止出現凍煤，煤炭生產企業一般會降低煤炭含水量，這導致港口企業卸煤作業時，翻車機區域內產生大量粉塵，濃度最高能達到上千毫克每立方米，污染相當嚴重，嚴重危害職工身體健康。為抑制粉塵的產生，必須安裝一套行之有效的除塵裝置。

秦皇島港煤一期翻車機投產于2004 年，除塵裝置初始設計為水噴淋式除塵，不僅浪費大量水資源，而且除塵效果也非常有限。近年來國家對環保越來越重視，這種傳統的水噴淋式除塵效果完全達不到環保要求。為此2016 年，將翻車機除塵裝置統一更換成除塵效果較為明顯，技術更為成熟的微米干霧抑塵裝置。

1 翻車機干霧抑塵裝置

干霧抑塵裝置主要包括超聲波噴嘴、螺桿式空氣壓縮機、儲氣罐、微米級干霧抑塵主機、干霧箱控制器、干霧箱總成、電伴熱裝置和水氣管路等組成部分，其抑制粉塵工作流程如圖1 所示。

圖1 干霧抑塵裝置工作流程

2 翻車機干霧抑塵裝置使用過程中的問題

秦皇島港煤一期干霧抑塵系統于2016 年安裝，使用一段時間后故障率居高不下，主要表現為3 個方面。

（1）干霧除塵系統料斗區域內水路管路保溫伴熱受大塊煤砸傷損壞。

（2）料斗區域內干霧控制器箱密封不良，水汽進入導致控制器短路，系統停機。

（3）料斗區域內干霧控制器控制線路接頭處接觸不良或對地短接，造成干霧保護空氣開關掉閘停機等。由于故障率太高，干霧抑塵裝置形同虛設，對其改造勢在必行。

3 改造方案

針對翻車機干霧抑塵系統在使用過程中存在的問題，對干霧抑塵系統進行兩方面技術改造。

（1）在翻車機傾翻側水路管路保溫系統外加裝防護罩，防止翻卸作業過程中塊煤對保溫系統碰撞破壞。

（2）改造干霧控制器對噴霧霧箱控制方式，減少干霧控制器布置數量及放置位置，消除料斗區域內控制線路布設，降低干霧抑塵系統電器故障率。

由于翻車機基坑狹窄，干霧抑塵系統布置于傾翻側擋塵墻上水路管路位置受限，安裝較低。翻車機翻卸作業過程中，由于翻車機轉速為1.44 r/min，導致大塊煤塊呈拋物線型運動軌跡拋出，砸中位于下端水路管路保溫伴熱系統。造成水路管路保溫材料掉落，伴熱線路砸斷，管道內自來水結冰脹裂水路鋼管。

為解決上述問題，在翻車機傾翻側水路保溫伴熱系統外加裝防護罩。初始設計保溫材料為巖棉管，巖棉管外采用1.5 mm厚鐵皮卷筒防護。由于鐵皮強度不足，在大塊煤塊多次沖擊下變形掉落，進而造成巖棉管掉落。為減小所加防護罩直徑，合理布置管路空間，首先考慮重新選擇保溫材料，在滿足保溫特性前提下，盡量減小保溫材料繞管路厚度。經選擇最終確定采用橡塑海綿。橡塑管道保溫材料導熱系數低，具有細致的獨立氣泡結構，無空氣對流，完全閉孔結構，絕熱效果持久良好，材料與水汽完全隔絕。在89以上、-60以下環境不會引起物質性變化，且橡塑保溫管道材料不吸水，不凝露，使用壽命長，易彎曲，施工方便，非常適合該位置處使用。

防護罩采用直徑200 mm、壁厚8 mm 管道中間切割制成，采用膨脹螺栓在擋塵墻上有效固定，采用橡塑海綿保溫后管道防護于防護罩于墻面所成空間內。

由于翻車機基坑狹窄，布置于基坑內干霧控制器及其控制閥、控制線路工作環境及其惡劣，不僅受到水霧及粉塵污染，同時還有設備振動及翻卸作業過程中煤塊沖擊破壞。為降低該位置處故障率，最簡單的方法就是減少基坑內干霧抑塵設備零部件數量，尤其是受水霧影響較大的電控系統，減少故障點，增強設備可靠性。經過深入細致分析，決定改變噴霧箱控制方式，初始設計中每個噴霧箱配備一個干霧噴霧箱總成控制器，現改為基坑內全部噴霧箱由一個放置于基坑外墻控制器統一控制，如圖2 所示。改造后基坑內可取消全部電器控制線路及閥件，大大減少故障概率。

有研究表明，影響干霧抑塵設備抑塵效果的因素中，氣壓變化最為顯著。在水壓保持不變條件下，氣壓增大，霧化粒徑變小，在氣壓達到0.6 MPa 時，有超過50%以上的霧化粒直徑將在10m 以下。霧化后顆粒將會互相撞擊并凝聚在一起，這時將會有少部分顆粒直徑變大，這些較大顆粒所占比例將隨著氣壓增大而逐步減小，而一旦壓力超過某一值時，較大顆粒占比又會隨著氣壓增大而增大。

圖2 改造后干霧系統流程

根據研究結果可知，改變噴霧箱控制方式后應保證進入噴霧箱空氣壓力穩定。噴霧時長未改變，每個噴霧循環所耗費壓縮空氣總量不變，設計儲氣罐足夠供應噴霧所需壓縮空氣，系統氣路壓力表顯示噴霧循環壓力無波動。改造后由干霧控制器到噴霧箱管路變長，需對壓縮空氣到達末端霧箱所用時間進行驗算，保證噴霧循環各噴霧箱壓縮空氣能瞬時到達，保障工作循環初始噴霧效果。微米級干霧抑塵系統治理點參數見表1。

由于干霧控制器到噴霧箱管路較短，最長位置為10 m，管路沿程壓力損失可忽略不計，故本次驗算取平均壓力計算即可達到相當高的精度。在標準狀態或自由狀態下（0，0.1 MPa），氣體流量計算公式如下。

表1 微米級干霧抑塵系統治理點參數

式中 V——氣體在標準狀態下的體積流量，Nm3/h

d——管道內徑，mm

4 效果

此次改造解決了翻車機干霧抑塵系統傾翻側基坑內布置管路保溫伴熱損壞問題，杜絕基坑內電器控制系統發生故障，簡化了基坑內干霧抑塵控制系統，減少了停機檢修時間，提高了干霧抑塵系統可靠性。同時降低了維修人員勞動強度，降低了煤篦子上檢修干霧抑塵系統故障存在的高空墜落危險因素，提高了維修人員安全系數。