儲煤筒倉頂部空間抑塵技術的探索實踐

寧環波　江輝

【摘? 要】神華黃驊港務公司三、四期工程采用了筒倉堆存工藝，通過卸料小車來完成堆存煤炭的接卸工作，在皮帶輸送及落料過程中產生的煤塵將會懸浮在空氣中，造成筒倉頂部空間聚集大量粉塵無法消除。為解決這一問題，論文通過建立一套包含定點補水裝置、洗帶裝置、組合清掃裝置來實現筒倉頂部封閉空間長效抑塵系統，實現對筒倉頂部煤塵的綜合治理。該改造技術應用后，抑塵效果明顯，為神華黃驊港務公司打造綠色港口貢獻了力量。

【Abstract】The third and fourth phase of Shenhua Huanghua Harbour Administration Company adopts the silo stockpiling process， through the unloading car to complete the coal stockpiling work. Coal dust generated during belt conveyance and blanking will be suspended in the air， causing large amounts of dust to accumulate in the top space of the silo. In order to solve this problem， the paper establishes a set of fixed point water replenishment device， belt washing device and combined cleaning device to realize long-term dust suppression system for the closed space on the top of silo and realize comprehensive control of coal dust on the top of silo. After the application of the transformation technology， the dust suppression effect is obvious， which contributes to the development of a green port for Shenhua Huanghua Harbour Administration Company.

【關鍵詞】綠色港口;煤炭;筒倉;清潔生產

【Keywords】green port; coal; silo; cleaner production

【中圖分類號】TD714? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）12-0194-03

1 引言

港口作為一種對貨物進出口和設備起重、裝卸等提供服務的場所，港口裝卸效率和年吞吐量是衡量一個港口是否具有核心競爭力的重要指標。黃驊港作為北方重要的煤港之一，在吞吐量不斷提高的同時，環保方面所面臨的壓力也越來越大，目前煤炭露天堆存普遍采取灑水除塵和建設防風網的方式無法從根本上解決煤粉塵給周圍環境帶來的污染。

為消除開放式堆場在堆存煤炭時產生的揚塵，黃驊港三、四期工程采用了筒倉堆存工藝，完成煤炭在港口的臨時堆存。筒倉高43m，直徑40m，單倉有效容積為3萬噸。筒倉群由48座筒倉組成，分為4排12列布置。每條筒倉線上由2臺8000t/h的卸料小車完成入倉堆料作業。筒倉儲煤可大大降低煤炭在港口儲運中對環境的影響，同時用筒倉儲存煤炭，作業效率較高，運行方式簡單，系統調度靈活，可建設筒倉群適應多煤種的需要，具有貯存、緩沖和配煤等多種功能，可以提高港口裝卸效率并節約人力成本，是一種很好的港口煤炭裝卸工藝。

采用了筒倉堆存工藝后，接卸的煤炭直接經由皮帶機直接卸入筒倉，避免了煤塵擴散到大氣中。然而由于筒倉頂部為全封閉結構，因此，在卸料小車接卸煤炭過程中有部分煤塵將會懸浮在空氣中形成揚塵，造成接卸過程中倉頂聚集大量粉塵無法消除。為解決這一問題，我們通過建立一套筒倉頂部封閉空間長效抑塵系統完成對于筒倉頂部煤塵的綜合治理。

通過對作業現場的具體研究及查閱相關資料，技術人員確定通過對卸料小車頭部漏斗內安裝沖洗管的方式，來實現對于煤炭在轉運點的煤塵抑制。在水源提供方面，采用定點補水裝置，對卸料小車上的水箱進行補水，來實現抑塵系統的持續運轉，同時在筒倉頂部BD皮帶機頭部安裝組合式清掃器裝置來完成對于皮帶殘存污漬的清除。

2 筒倉頂部抑塵系統詳細內容

本套系統有三部分組成：沖洗抑塵系統、補水系統、清帶系統。

2.1 沖洗抑塵系統

在卸料小車安裝沖洗抑塵系統。通過對接卸過程中煤塵產生進行跟蹤、調查發現，在煤炭從輸送帶上脫離進入卸料小車頭部漏斗內部這一過程中，由于煤炭同漏斗內壁、煤炭同煤炭進行碰撞會產生大量粉塵，大部分會伴隨煤炭進入筒倉內部，一小部分會以粉塵顆粒的形式擴散到筒倉頂部這一密閉空間內。飄浮在密閉空間內的粉塵顆粒在卸料小車作業結束后會逐漸降落到沿線的皮帶機機架及地面，地面粉塵通過相應的清掃設施可以進行清掃，而落到皮帶機機架及不易清掃部位的粉塵在下一次的接卸作業過程中會伴隨著輸送帶運行而產生的氣流在此進入飄浮狀態，繼續重復之前的粉塵產生過程，久而久之筒倉頂部的封閉空間內粉塵越積越多。為從根本解決這一問題，首先要從源頭著手，即降低經由頭部漏斗擴散到周圍空氣中的粉塵，為此建立了沖洗抑塵系統。

如圖1所示，本系統由水箱、上、下限位1、2（水箱高低水位），手動蝶閥3、Y型過濾器4、立式離心泵5、沖洗管6、一級清掃器7以及相應管路等部分組成。在卸料小車安裝水箱作為抑塵水源;在頭部漏斗內的頭部滾筒前方安裝噴管6，通過多級離心水泵5、供水管路來與之前的抑塵水源相連接。皮帶運行時，離心泵啟動，從水箱抽水，經Y型過濾器過濾后將水供給噴管產生的水霧，來確保接卸過程中產生的粉塵被控制到頭部漏斗內，避免粉塵擴散到空氣中，同時對于皮帶表面的煤水混合物可通過一級清掃器7清除。為確保維修方便在水箱出口處安裝維修用手動蝶閥3，當觸發低水位報警時，在皮帶停止時觸發補水程序，通過補水系統進行補水。

噴淋控制分為手動與自動兩種，默認狀態為自動運行，當程序檢測到地面皮帶機運行信號持續6s后，程序輸出灑水信號。當檢測到雷達數據低于設定值或者低水位開關動作后灑水泵將停止運行。當就地操作箱打到就地狀態后，按下手動啟動按鈕水泵將手動啟動，按下停止按鈕后水泵將停止運行。當程序輸出灑水信號后，通過PLC輸出模塊，輸出繼電器，斷路器，熱繼電器，接觸器實現水泵的開啟。

由于系統中沒有安裝流量計，為了防止噴頭堵塞，我們利用雷達水位計設計了噴頭堵塞報警，當皮帶機運行時，通過每隔310s定期對雷達水位計數據進行采樣對比，如果相鄰兩次數據之差低于正常值，將進行一次計數，單次作業累積量超過3次后，中控將產生噴頭堵塞報警，單次作業結束后累積量將清零。

2.2 補水系統

本系統由上水管路、電動閥、流量計、電磁閥、接近開關等部分組成。由于筒倉高40m，因此筒倉倉頂采用高壓供水（6～10bar），由于筒倉承重有限制，如采用以往水槽供水方式，由于筒倉承重有限制，因此無法承受如此大重量。筒倉頂部為特級動火區域，施工較為困難，因此，為保證給卸料小車供水，經研究我們采用流動式定點補水方式。

執行方式為：在筒倉頂部設立定點加水點，當卸料小車水箱水位無法完成一列車的接卸計劃時，卸料小車經程序控制自動前往加水點進行補水。當卸料小車到達加水點時，通過接近開關定位，觸發出補水信號，此時電動閥、電磁閥開啟，并由流量計進行計數，開始補水;當水箱到達高水位時，電動閥、電磁閥關閉，補水停止，完成整個補水流程。

注水系統分為中控自動與中控手動兩種操作方式。系統正常狀態下為全自動運行，當皮帶機不運行且沒有流程選定時，卸料小車如檢測到水箱水位低于加水設定值，小車將自動前往注水點進行加水（注水點設在筒倉中間處）。補水系統分以下五個步驟執行。

第一步，判定卸料小車內剩余水量不足以完成一列車的接卸計劃。水箱上裝有雷達水位計與高低水位開關，當雷達水位計示數低于一定值A時，卸料小車判斷水箱須加水。

第二步，判定卸料小車是否滿足自動注水條件。由于卸料小車作業頻繁，且單機所在的皮帶機停止時，并不代表皮帶上沒有煤或者單機流程空閑。另外，為保證安全，當單機上保護開關動作時，自動注水系統必須停止運行，所以必須對各類條件加以判斷，確保注水系統安全可靠。

第三步，單機滿足自動注水條件后，單機將自動前往注水點，此時程序首先對比所處位置與注水點位置，判斷前進與后退，然后給出行走指令，按照正常速度前往注水點2m范圍內，到達2m范圍內后，單機將自動減速至5m/min，然后到達預定位置30mm范圍內后停止行走，此時小車注水口與地面加水水管應對齊，水管上限位開關檢測到位后，給出自動加水信號。

第四步，單機給出自動加水信號后，由于單機無法直接控制地面的電動閥與電磁閥，所以設計控制系統的機構如圖2所示，每臺移動單機具有一個單獨的PLC控制相應的灑水系統，通過光纖、通訊電纜等介質與地面PLC的遠程I/O站進行通訊，傳送控制字和狀態字及其報警信息。遠程I/O站內的繼電器利用電纜與電動閥、電磁流量計、電磁閥連接。將通過message指令，將啟動指令發送給地面PLC的遠程I/O站，通過輸出繼電器控制電動閥與電磁閥開啟。

第五步，當雷達檢測到水位高于設定值或者高水位開關動作后，單機給出停止加水指令，通過第四步中的控制流程，關閉電動閥與電磁閥，由于電磁閥關斷速度過快，會導致水管劇烈晃動，所以在丟失開閥指令后，延時30s電磁閥才進行關閉，以確保電動閥已關閉。為防止開關失效，所以開閥指令最多持續240s。

我們為系統制作了一個專門的操作界面，操作員在翻堆線操作界面中，點擊‘小車注水按鈕，即進入如圖3所示的操作頁面。界面中可以顯示卸料小車的水箱水位，注水閥門動作狀態以及高水位、低水位、閥門動作超時3個報警信息。信號由卸料小車PLC通過message指令發送給筒倉安全PLC，通過筒倉安全程序傳輸至中控SE界面。

中控也可在作業間隙手動操作卸料小車注水。中控操作員在小車無故障且不作業時，點擊‘開按鈕，小車將自行前往注水點進行補水;點擊‘關按鈕，可中斷手動加水作業。

2.3 清帶系統

通過頭部漏斗內的噴管產生的水霧完成對粉塵源頭的抑制，輸送帶表面由于經過水霧清洗存在部分積水，同時煤塵也附著在輸送帶表面，在輸送帶運轉過程中將會產生部分物料沿輸送帶沿線進行灑落。為解決這一問題，通過在卸料小車頭部漏斗內安裝組合清掃器完成對輸送帶表面的附著物料進行初步清理。在皮帶機頭部安裝一級、二級清掃器完成對輸送帶表面附著的粘煤物料進行清除，除水清掃器來完成對于輸送帶附著的殘存積水進行徹底清除，而清除下的物料經清掃器下發的孔洞沖洗進入筒倉內部，而實現筒倉卸料小車整個接卸過程中的長效抑塵過程。

3 結論

①本套系統優點：

第一，實現了轉運漏斗內的煤塵抑制功能，達到了清潔生產的效果。系統為全自動運行，減少了人為操作，節省了人力物力。

第二，實現了與中控系統的連接，通過與中控系統的通信，實現了中控操作人員對現場設備的遠程監控與操作。

第三，配合BD頭部的一級、二級及除水清掃器使用，清除了經卸料小車后皮帶附著的殘存污漬。

第四，實現卸料小車高精度注水，小車與注水的定位精度達到1cm。

第五，在不進行大規模設計變更的情況下，最大限度利用原有設計，方法簡單可行，費用較少。

第六，通過控制保護水泵不處于空轉狀態，并實現低水位后自動告警功能。噴淋系統具有噴頭堵塞自動報警功能，減少了人工巡視，保障了清潔的效果。

②系統實施使用情況：

已完成黃驊港三四期卸料小車的長效抑塵系統改造，改造后抑塵效果明顯，確保了清潔生產的持續運行。與現有技術相比，完成改造后的筒倉頂部長效抑塵系統，具備了自動檢測水位，缺水后定點補水功能，同時通過對于卸料小車接卸漏斗煤塵的水霧抑塵，結合沿線清掃器配合使用，降低了筒倉頂部封閉空間內的煤塵擴散。

黃驊港三四期筒倉作為世界最大的儲煤筒倉群，是黃驊港煤炭運輸的重要組成部分，由于先進的接卸工藝，三四期筒倉設施在承擔輸煤作業的同時也成為了黃驊港的一個重要的對外名片。

項目的成功實施消除了筒倉頂部作業過程中的煤塵擴散，為建設綠色智慧港口建設作出了貢獻，為公司創建“世界一流港口”邁進了一步。

【參考文獻】

【1】劉曉娟，穆霄剛.筒倉卸料工藝布置形式分析[J].城市建設理論研究：電子版，2015（08）：5461-5462.

【2】邢軍，劉仲松.淺談黃驊港煤碼頭三期工程中儲煤筒倉的應用[J].港工技術，2012，49（06）：11-14.

【作者簡介】寧環波（1981-），男，重慶人，工程師，從事散貨港口技術應用研究。