橋式抓斗卸船機抑塵系統改造方案

沈小軍

上海梅山鋼鐵股份有限公司

1 引言

散貨碼頭裝卸船作業中的揚塵控制已經成為各大港口生產順行的必要條件。由于技術發展起步晚，受接卸工藝或作業物料特性等因素的限制，連續式鏈斗卸船機和螺旋卸船機等高環保性能的港口卸船設備應用不夠普遍，橋式抓斗卸船機仍然較廣泛地使用在各大散貨碼頭。

抓斗卸船機卸船效率高，但環保性較差。卸船機抓斗在大漏斗上方放料時，下落的物料受到大料斗網格板或倉壁的沖擊，瞬時產生大梁的粉塵，污染空氣。

目前較有效的做法是，在卸船機作業時，在漏斗區域采取一定的技術措施，控制粉塵的逸出，從而降低粉塵的漂移和擴散。

某散貨碼頭1 200 t/h的橋式抓斗卸船機的作業物料特性見表1，機內小皮帶寬1 400 mm，機下大皮帶寬1 200 mm，帶速均為3.15 m/s。

表1 卸船機接卸物料物理特性

行業主管部門對港區卸船機作業時的粉塵無組織排放指標有明確的要求，4臺卸船機需要達到的指標為：港口作業場所空氣含粉塵濃度不得超過10 mg/m3，按GBZT 192.1-2007《工作場所空氣中粉塵測定》進行測定。

經分析，4臺橋式抓斗卸船機的揚塵產生區域主要集中在卸船機大料斗區域、機內中轉小皮帶區域和機下大皮帶區域，見圖1。

1.左右擋風門 2.大料斗區域 3.中轉小皮帶區域 4.機下大皮帶區域 5.A落料孔 6.B落料孔 7.C落料孔圖1 橋式抓斗卸船機揚塵產生區域示意圖

2 存在的主要問題及干霧抑塵優點分析

2.1 存在的主要問題分析

上述4臺橋式抓斗卸船機當前僅在大料斗區域有供水管道，在大料斗區域的左右擋風門上裝有部分噴淋管道，為2011年投產初期的原設計。卸船機在機內小皮帶和機下大皮帶區域均沒有任何抑塵設施。原設計的噴淋系統為高壓水霧，且水霧顆粒較大，耗水量達到8 m3/h，配置的5 m3的水箱每小時就需要取水1次，無法滿足正常連續生產的抑塵需求。結合粉塵排放的環保要求、生產節奏及物料質量等方面綜合考慮，有必要對4臺橋式抓斗卸船機開展抑塵改造，而優先考慮的是當前應用普遍且技術成熟的干霧抑塵。

2.2 干霧抑塵優點分析

所謂干霧是指采用干霧發生器的高頻振蕩或高壓空氣原理把水瞬時吹散，霧化成超細霧滴，其粒徑范圍一般小于10 μm，僅為水霧除塵顆粒的1/8左右。干霧抑塵對粉塵治理的原理在于干霧顆粒與粉塵顆粒的相互吸附并凝結及沉降。只要干霧顆?？偭看笥诜蹓m顆粒量，就能有效抑制粉塵[1]。

干霧抑塵有以下優點：

(1)配置簡單，無需清灰，能避免二次污染。干霧直徑和粉塵接近，能使粉塵顆粒相互粘結、聚結增大，并在自身重力作用下沉降，不需要布袋或抽真空系統。

(2)防治效果明顯。干霧與空氣接觸面積大，產生的1～10 μm的干霧顆粒中，30%～40%粒徑在3 μm以下，能使含塵區水蒸汽迅速達到飽和狀態，對大氣細微顆粒污染的防治效果明顯。

(3)節水性能好。干霧除塵將水充分霧化，噴水量僅為水霧抑塵的1/8，保證了在除塵的同時不會將礦粉打濕而造成卸料系統的堵塞或設備清潔問題。物料含水量的增加量在0.02%～0.05%之間[2]，不會帶來明顯的皮帶秤計量增重問題。

(4)節能效果明顯。干霧抑塵設備可減少大量風機、除塵器和通風管道的使用，比一般除塵系統節約20%～40%的投資，節約60%的安裝時間，節約40%的能耗。

3 抑塵系統優化設計與改造方案

3.1 系統組成及工作流程

本改造項目按照1臺卸船機新增1整套干霧抑塵系統設計，系統由微米級干霧抑塵機、空壓機、儲氣罐、水箱、增壓泵及配套水氣分配器和管線等部分組成(見圖2)?？諌簷C將符合標準的氣體存儲在儲氣罐中，由儲氣罐將壓縮氣體輸送到干霧發生器，同時通過增壓泵將生活水輸送到干霧發生器。電磁閥控制干霧發生器的開啟并將微米級的高壓水汽混合體通過工藝管道輸送到卸船機大漏斗區域的上、下游側區域，機下小皮帶區域和機下大皮帶區域3個抑塵點，高壓水汽再通過專用噴嘴噴出。

1.干霧箱/干霧噴頭 2.干霧機 3.儲氣罐 4.空壓機 5.增壓泵 6.水箱圖2 干霧抑塵系統組成

3.2 系統配置及設計參數

卸船機機內平臺區域配置的干霧抑塵裝置主要包括：1臺SLT-MX-C干霧抑塵機、1臺45 kW螺桿空壓機、1個2 m3儲氣罐、2個6.5 m3水箱、1個配電箱、8套SLB-WX-8C噴霧箱、1套SLH-A水氣分配器、4套SLH-B水氣分配器、28套SLG-Ⅲ萬向節噴霧總成及其配套的控制和供配電系統等。干霧抑塵系統的水、氣消耗量設計見表2。

根據工藝布置，4臺卸船機的機內卸料皮帶可以旋轉到BC1A、BC1B、BC1C的任一條皮帶的卸料口，所以在大料斗區域、機內中轉皮帶區域和機下大皮帶控制點分別設置一定數量的干霧箱(見圖3～圖5)。該干霧抑塵系統瞬時最大耗氣量17.76 m3/min，瞬時最大耗水量3.1 t/h，系統平均耗水量為0.8 t/h。

表2 1 200 t/h橋式抓斗卸船機(單臺)干霧抑塵系統的水、氣耗量

1.雷達波傳感器 2.8套SLB-WX-BC噴霧箱 3.水、氣及控制管線圖3 大料斗區域干霧系統布置圖

3.3 系統電氣控制

因為干霧抑塵系統工作在戶外，為潮濕且高粉塵區域，所有電氣產品都具有防塵、防水外殼；所有控制電纜均采用銅芯電纜，電纜敷設設計中充分考慮控制電纜的抗干擾。干霧抑塵系統具備以下控制功能。

(1)干霧抑塵系統操作具備自動和手動兩種控制模式，自動模式下抓斗放料時的干霧噴射由自動噴射觸發信號控制，PLC依據設備的運行信號控制微米級干霧抑塵系統，進行自動噴霧；手動模式用于干霧設備檢測、維修，可控制各路噴嘴分別進行干霧噴射及聯動進行干霧噴射。

1.料斗帶式輸送機頭部4個SLG-Ⅲ噴頭 2.SLH-A水氣分配器3.料斗帶式輸送機落料點6個SLG-Ⅲ噴頭 4.SLH-B水氣分配器 5.SLT-MX-C干霧機圖4 機內中轉小皮帶區域干霧系統布置圖

1.SLH-B水氣分配器 2.6只SLG-Ⅲ萬向節噴頭圖5 機下A皮帶區域干霧系統布置圖(B、C皮帶布置相同)

(2)干霧抑塵系統自動模式下，料斗干霧自動噴射的觸發源可選擇：①每臺橋式卸船機設置1套抓斗探測器，系統自帶抓斗檢測裝置觸發；②卸船機控制系統放料信號觸發。當選擇了相應的射霧觸發信號源，則自動射霧由該路信號控制。

(3)干霧抑塵系統具備遠程、本地操作功能，可在設備控制箱本體上操作按鈕(開關)實現設備啟動、手動、自動/手動切換等操作功能，并具備在遠程操作室(司機室)實現設備啟動/停止、自動切換等操作功能。

(4)系統遠程控制及外部自動觸發源信號接入不采用通訊方式，而以硬件接點方式接入。

(5)干霧抑塵系統所有控制功能的操作以硬件按鈕(開關)為基礎，監控觸摸屏為輔助，必須保證在觸摸屏故障情況下，系統仍可正常操作并實現系統控制功能。

(6)干霧抑塵系統配備輔助操作監控觸摸屏，滿足系統控制、流程及信號監控等功能要求,可顯示噴霧狀態、自動/手動控制模式、氣欠壓、水欠壓、過濾器堵塞等工作狀態信號，PLC各輸入/輸出信號狀態、故障報警等。

(7)控制系統具備儲水箱高、低水位報警及對進水增壓泵的上水控制功能。

(8)干霧機的控制系統預留若干系統工作狀態監控點及接線端子，這些工作狀態信號可通過信號電纜反饋至設備上的司機室內。

3.4 電力供給

1 200 t/h卸船機平均生產效率為900 t/h，最大瞬時流量為1 550 t/h，結合皮帶參數核算的干霧系統用能需求為60 kW。因卸船機原供電路從機上變壓器到物料平臺的裝機功率有限，本項目需要單獨供電，提供一路AC380 V、50 Hz三相四線制電源至干霧抑塵系統的總配電箱內。

3.5 水源供給

本系統要求水壓力：0.4～0.6 MPa，水質要求：水源懸浮物≤50 mg/L、PH值6.5～8.5、硬度≤450 mg/L、氯化物≤250 mg/L。水源提供點位于橋式抓斗卸船機水箱進水口處，每臺橋式卸船機水箱大小滿足12 h用水要求?？紤]橋式卸船機金屬結構均勻受力，設置主副2個水箱，2個水箱用管路連通，在主水箱進水處增設增壓水泵1臺，提高進水速度，縮短卸船機加水時間。

3.6 氣源供給

采用螺桿式空壓機為微米級干霧抑塵系統供氣，水氣電參數設計見表3。

表3 單臺干霧抑塵系統水、氣、電耗量參數設計

3.7 改造效果

干霧抑塵系統投運后，執行GBZ/T 192-2007《工作場所空氣中粉塵測定》檢測現場粉塵濃度，風速≤2 m/s時，現場抑塵率達到80%以上(PC-TWA)。根據各粉塵監測點實時在線采集的數據，得知卸船機正常作業期間，采集點的粉塵濃度遠遠小于10 mg/m3。某一時刻監測點粉塵排放濃度具體數據見表4。

表4 卸船機各監測點粉塵濃度值

4 結語

本次實施的4臺1 200 t/h的橋式抓斗卸船機干霧抑塵改造，滿足了散貨港口對粉塵排放的環保要求，也為港區的清潔生產奠定了基礎，有效降低了抓斗卸船機在鐵礦石作業過程中帶來的粉塵污染。

但是，港口生產作業中必須要考慮如何從源頭減少粉塵的產生，配合干霧抑塵將達到更好的效果。在生產作業中，抓斗的高度不能太高，應控制在大料斗上方1.5 m內，且后擋風門必須提起，抓斗越高，細小顆粒的物料在空中飄逸的時間就越長，產生的粉塵也就越多。因此在保證作業安全的前提下，應盡可能地降低抓斗與料斗之間的落差。

干霧抑塵改造是散貨港口設備抑塵的有效應對措施，需要做好周期性的維護管理，以確保干霧抑塵環保設施長期穩定運行。