抑塵霧炮系統在散貨碼頭的應用

陳 煌，陶 冶，劉登新，程義秋，楊 振

（華能（福建）海港有限公司，福建 福州 350602）

散貨碼頭在開展運輸業務過程中，將會產生大量粉塵，需要用抑塵霧炮系統對粉塵進行防治，使粉塵污染問題能夠得到解決。粉塵霧炮系統組成較為復雜，需要對系統組成進行合理設計，提高系統的抑塵能力。隨著碼頭運輸量的增加，粉塵量遞增，應用抑塵霧炮系統較為必要，其可為工人提供健康的工作環境。

1 抑塵霧炮系統在散貨碼頭的應用優勢

1.1 抑塵效果好

抑塵霧炮系統具有顯著的抑塵效果，可以去除空氣中的微小粉塵，防止人體吸入粉塵，提高散貨碼頭空氣的質量。抑塵霧炮系統除塵效率可以達到95%以上，能夠抑制粉塵的生成，從源頭上解決粉塵問題。抑塵霧炮機可以將水粉碎成微小的顆粒，進而對10 μm以下的粉塵進行處理，去除空氣中的粉塵[1]。采用抑塵裝置可以從源頭上抑制粉塵，對空氣中的粉塵形成遮罩，可對粉塵起到吸附效果，并且不會對貨物造成影響，具有良好的除塵效果，可提高碼頭的除塵質量。

1.2 資源消耗少

抑塵霧炮系統的資源消耗較少，可以將水粉碎成顆粒狀，進而節約水資源。同時，可以對物料的濕度進行控制，保障濕度增量在0.03%左右，可對物料的特性進行改進。而且可以降低電能的消耗，采用PLC控制方式可使系統能夠間歇性工作，使系統具有節能的特點。

1.3 運行成本低

抑塵霧炮系統具有較低的能耗，可減少水的用量，節約成本。同時，系統的維護成本較低，大約半年進行一次維護，系統運行過程較為穩定。系統具有良好的運行特性，可以實現自動控制，減少人力成本的投入，保障除塵的經濟效益。

1.4 操作方便

抑塵霧炮系統以PLC 作為控制器，具有自動控制的特點，可以減少人力的投入，迅速完成除塵作業，減少人力方面的投入。系統的自動控制方式較為可靠，對塵埃具有較強的識別效率，可以根據塵埃的質量濃度采取相應的噴霧措施，使霧炮系統能夠更好地投入使用。便于操作的特點決定了抑塵霧炮系統的應用價值，需要合理對系統進行設計，使其能夠穩定工作。

眾所周知，在散貨碼頭運營的過程中會產生大量的煙塵，這些煙塵對人體的危害較大。且據筆者調查研究顯示，散貨碼頭工作人員中患有塵肺、矽肺疾病的人數占全國總患病人數的35%以上，由此可見，散貨碼頭中煙塵對工作人員肺部的損傷是極大的。雖然近年來，中國工業領域的發展使得散貨碼頭中機械類設備數量逐漸增多，逐步形成了機械化運營，人力勞動力縮減，但在其實際使用過程中，依舊會增加空氣環境中的粉塵含量，這并不能夠從根本上解決粉塵污染的問題，雖然一些機械設備本身具備一定的防塵、抑塵效果，但效果并不明顯，在散貨碼頭中粉塵質量濃度依舊嚴重超標。因此，中國必須重視散貨碼頭粉塵超標問題，開展對抑塵霧炮系統的研究，提升散貨碼頭空氣質量，以保證散貨碼頭工作人員及周邊社會居民的身體健康。

2 抑塵霧炮系統的研制

在散貨碼頭搬運貨物的過程中將會產生大量的粉塵、煙塵，對工作人員及周邊社會居民的危害較大，且若粉塵中含有可燃物質，會產生較為嚴重的爆炸事故，因此，必須設計一種高效除塵工藝。

2.1 聚焦型控源抑塵霧炮

聚焦型控源抑塵霧炮是將水射流理論與風送原理相結合，其根本目的是從源頭上抑制粉塵的產生，是在散貨碼頭開展工作地點安置聚焦型控源抑塵霧炮裝置，該裝置的水霧噴射包圍截割頭，工作時會噴射水霧，抑制粉塵的產生。該裝置主要由可調射流噴嘴、壓力射流腔體、環形氣流發生腔3 部分組成。可調射流噴嘴是主要執行部位，可人工調控水霧噴射的量以及速度，根據散貨碼頭現場實際情況進行水霧噴射，從而最大程度上減少水資源的消耗；壓力射流腔體是為可調射流噴嘴提供動力能源的裝置，利用壓力擠壓裝置內部中的水霧，再通過可調射流噴嘴實現水霧的噴射；環形氣流發生腔主要功能是為壓力射流腔體提供壓力，通過環形氣流調節裝置內部空氣壓力，該部位附設壓力表，可控制與監督壓力。該裝置的主要優勢是體積小、占地面積小，圓形設計便于調整方向，能夠實現多角度、全方位噴射水霧，有利于節約水資源；同時，該裝置采用的是不銹鋼材料，具有抗腐蝕能力強、抗干擾能力強的優勢；并且，該裝置的壓力射流腔體和環形氣流發生腔之間可進行伸縮滑動，相關工作人員可通過調節二者之間的距離來調節風、水出口的距離從而調節噴射面積。

2.2 發散型隔斷抑塵霧炮

發散型隔斷抑塵霧炮與聚焦型控源抑塵霧炮相比，其噴射的空間范圍更廣，該裝置主要由扇形霧化噴嘴、壓力水流環腔、氣流發生腔3 部分組成。扇形霧化噴嘴是執行水霧噴射的部位，扇形結構使得其噴射的空間范圍更廣，但扇形噴嘴不具備人工調控水霧噴射量與噴射速度的功能，因此其在水資源節約方面不及聚焦型控源抑塵霧炮；壓力水流環腔對水體施加壓力促使水體能夠完成噴射動作，可有效減少水壓的損失；氣流發生腔是將水體霧化的部位，該裝置的噴嘴由不銹鋼材料制作，噴嘴采用側邊環繞布置，結構簡單，在使用的過程中，僅需移動架設即可移動裝置，其整體結構輕便，適用于工作環境復雜的散貨碼頭當中。

2.3 水射流吸液裝置

水射流吸液裝置主要利用的是液體流泵的原理，采用注入動力液的方式實現水霧的噴射。該裝置主要由射流噴嘴、吸液腔、喉管腔及擴散腔4 部分組成。動力液由出液口進入裝置的擴散腔，隨后流經喉管腔，再流入吸液腔，擴散腔與喉管腔相連，擴散腔面積逐漸減小，直至接口與喉管腔橫截面積一致為止，如此一來可保證整個裝置內有充足的動力液。吸液管吸入一部分吸液腔的動力液，利用調節氣閥使吸液腔形成負壓。吸液腔連接射流噴嘴，當接觸到大氣環境中的空氣時便會形成氣壓，在壓力的推動下促使動力液完成噴射。動力液的總壓頭幾乎全部轉變為速度水頭，在吸液腔內形成負壓，在外界大氣壓力的作用下，將工作液吸入吸液腔中。在此過程中動力液失去動量和動能，而工作液得到動量和動能，從而穩定添加工作液。

3 抑塵霧炮系統在散貨碼頭的應用分析

3.1 抑塵原理

抑塵霧炮系統被廣泛應用于散貨碼頭中，對粉塵具有較強的抑制作用，一般采用水霧噴淋的方式對物料的濕度進行控制，減少粉塵污染的產生。一般小于10 μm 的粉塵難以被消除，但抑塵霧炮系統可以將水粉碎成1～10 μm 的霧滴，可以有效地對粉塵進行吸附，防止粉塵進入空氣中，進而污染空氣。水霧在接觸粉塵后，可以迅速地對粉塵進行凝聚，進而對空氣中的粉塵進行沉降，防止粉塵揚起。集散碼頭需要頻繁地對貨物進行裝卸，產生的粉塵量很大，抑塵霧炮機可以自動對粉塵進行治理，使系統處于自動運行狀態，實現自動除塵。抑塵霧炮系統主要由水系統、壓縮空氣系統、控制系統組成，控制系統是抑塵控制的核心，可以對噴霧過程進行控制，進而實現抑塵的目的[2]。

3.2 水系統

水系統具有保證水霧供給的功能，因此需保障水源供應的穩定性。水系統主要由水泵、蓄水池、噴嘴組成，水泵為水源的動力裝置，可源源不斷地供應水源，保障水源充足。在蓄水池中需做好水源的凈化工作，避免水源中含有過大的顆粒物，影響水霧的液化效果，導致水霧無法順利形成霧滴。而且，顆粒物會使噴嘴發生堵塞，導致水系統無法正常工作。為此，在水源供應前需要做好清潔工作，保障水源的質量。水箱采用不銹鋼材質，可以防止水箱生銹，為水源的質量提供保障，避免水源受到影響。噴嘴主要包含2種形式，一種為干霧噴嘴，可以產生微小粒徑的水霧，噴嘴孔徑在1～4 mm 之間，噴霧后不會在貨物上留下水印，因而不會對貨物造成影響；另一種為噴淋噴嘴，產生的霧滴大一些，主要用于處理空氣中的粉塵，減少空氣中粉塵的含量。噴水對水質的要求較高，需要采用高精度裝置進行過濾，過濾精度需要達到100 μm，消除水源中的雜質。

水系統具有嚴格的工作流程，以自來水作為水源，將水引入水箱中，通過水泵實現水流的高壓供水，并且采用三通向兩邊供水的形式，降低水壓對噴嘴的影響，使噴嘴穩定工作。噴霧嘴間距為1.2 m，可以對空氣形成良好的覆蓋面，保障水霧噴灑的均勻性。噴嘴需要保持一定的切斜角，一般設置在35°～45°之間，防止抓斗過程中對噴嘴造成損傷。

3.3 壓縮空氣系統

壓縮空氣系統是實現霧化的重要裝置，需保障系統設計的合理性，使水霧快速形成。壓縮空氣系統主要由壓縮機、儲氣罐、凈化設備等組成，由管路對各個部分進行連接，保障壓縮空氣的供應。采用壓縮機可以將空氣存儲在儲氣罐中，具有良好的壓縮效率，使壓縮空氣能夠快速生成。壓縮機會根據儲氣罐內的壓強情況隨時對壓縮空氣進行補充，保障空氣的壓力充足。為了保障空氣的質量，需要采用凈化設備對空氣中的顆粒物進行過濾，防止顆粒物混入噴霧裝置中，在水源中引入額外的雜質，甚至堵塞噴嘴，影響抑塵霧炮系統正常工作。壓縮機需要與噴嘴進行連接，保障壓縮空氣能夠傳遞到噴嘴中，對水進行霧化處理，進而提高霧化的穩定性。另外，需對壓縮空氣進行除油處理，防止油類雜質混入到空氣中堵塞噴嘴，影響水霧的正常形成。

采用壓縮空氣系統可使噴嘴具有良好的霧化條件，進而起到節約水的作用。與普通霧化方式相比，噴霧裝置每秒可節約1～2 L 水，因而具有較強的節水效果。同時，使噴嘴具有良好的干霧效果，將霧滴控制在10 μm 以下后，可對貨物的含水量進行控制，保障含水增量不超過0.1%，避免發生潮濕，保障貨物的質量。另外，受霧化效果的影響，點抑制率可以達到90%以上，可對粉塵進行抑制，減少粉塵的生成。

3.4 控制系統

在抑塵霧炮系統中，需注重控制系統的應用，提高控制噴霧的能力。控制方法分為手動控制和自動控制。采用手動控制可以對指定部位進行除塵，實現良好的除塵效果。同時，通過手動控制可以對系統進行調試，保障系統運行的穩定性，便于系統維護工作的開展，進而防止系統出現故障。通過自動控制，散貨碼頭可以實現自動除塵，對系統的工作方式、狀態等進行提前設定，保障系統能夠按照預定的工作軌跡進行，進而提高空氣除塵的效率。在控制系統中需要設延時信號，對空氣中粉塵含量進行檢測，在除塵完畢后關閉系統，實現良好的除塵效果。

控制系統以PLC 作為控制器，具有較強的抗干擾能力，可提高系統的自動控制效果。PLC 具有良好的輸入、輸出特性，通過輸入控制，可以實現自動、手動之間的轉換，使控制方法更加完善。通過輸出控制，可以對抑塵霧炮系統進行控制，具體控制過程如下：搬運貨物過程中，PLC 會對抑塵霧炮系統進行控制，采用干霧噴頭進行噴淋，將粉塵從源頭上進行消除，進而抑制粉塵的生成。當空氣中粉塵含量較多時，PLC會對噴淋噴嘴進行控制，對空氣中的粉塵進行凈化，減少空氣中的粉塵含量。PLC 中設置有定時器，可以對噴霧的時間進行設定，通常情況下，設定的時間為10～15 s，對粉塵具有較強的抑制效果，同時可以避免對水資源的浪費[3]。

抑塵霧炮系統具有穩定的控制效果，在控制器的作用下，具有自我調節功能，具體控制過程如下：可對產塵點附近的風速進行控制，將風速控制在2 m/s以下，防止塵埃向周邊擴散，使抑塵過程易于執行；需做好抑塵方式的切換，對含水量要求較高的貨物應切換成干霧抑塵裝置，對粉塵進行有效處理；灰塵較多的貨物，應采取防風措施，防止粉塵四處飄散；需要做好霧量的控制工作，干霧厚度不得小于0.5 m，否則將會對除塵效果造成影響。自動控制是保證除塵效率的關鍵，在除塵方面具有廣泛的應用前景，應做好全面控制工作。

4 結論

綜上所述，抑塵霧炮系統在粉塵控制方面具有顯著優勢，資源消耗較少，并且具有較低的運行成本，可以有效減少空氣中粉塵的含量，保障散貨碼頭空氣的質量。在系統構建過程中，需要保障各部分的功能特性，使系統穩定運行，避免對系統的工作狀態造成影響，進而保障系統的除塵能力。