橋式抓斗卸船機皮帶的粉塵治理

◎ 陳權謀

（廣州港股份有限公司新港港務分公司，廣東 廣州 510730）

橋式抓斗卸船機是目前應用最廣的卸船機產品，其廣泛用于各類港口，主要應用于港口碼頭煤炭和散料貨船的接卸[1]。其機上皮帶機主要用于將物料運送到港口碼頭前沿皮帶，物料在裝卸及輸送過程中產生大量的粉塵，物料在轉接過程中，漏斗下皮帶尾部落料溜槽內、前沿受料皮帶機的導料槽內等由于落差產生誘導氣流，誘導物料產生的粉塵沿溜槽、導料槽內的空隙處溢出[2]。如果沒有粉塵控制措施，粉塵將四散飄揚，對周圍環境造成污染，進而會對人體健康、電氣設備的性能以及衛生環境造成危害，增加工人清掃成本。由于國家高度重視環保工作，降塵環保工作一定程度上也決定了企業的生存問題。因此，做好粉塵的治理控制工作，對綠色港口的建設、企業的存續發展、改善勞動條件以及保障員工的職業健康均是十分必要的。

1 揚塵點分析

1.1 揚塵點一（卸船機皮帶尾部接料口導料槽）

橋式卸船作業時，物料從卸船漏斗落至皮帶機尾部接料口，下落過程勢能釋放，反彈后與后續落入的物料相撞，在落料點產生大量粉塵，大部分粉塵隨皮帶牽引風流從導流槽前方散出，少部分從導料槽裙邊溢出[3]。

1.2 揚塵點二（卸船機皮帶面）

皮帶機采用敞開式，皮帶在連續運行過程中會不斷振動，物料表面細顆粒物脫落，使皮帶表面產生少量的揚塵，當海風較大時，皮帶面的粉塵擴散情況尤為明顯。

1.3 揚塵點三（卸船機皮帶頭罩）

皮帶機拋料時，物料運動速度快，產生向下的高速氣流，且物料下落時落差大，缺少緩沖裝置，增強粉塵逸散能力[4]，而皮帶頭罩采用皮帶遮簾進行密封，還要考慮皮帶料面高度，避免阻擋物料導致灑落，遮簾與物料面存在一定間隙，粉塵較易從該位置溢出。

1.4 揚塵點四（卸船機皮帶頭部落料導料槽）

當物料運動至中轉站時，受料皮帶機的導料槽內由于落差產生誘導氣流，物料表面細顆粒物揚起，周圍空氣會隨皮帶機一起運動形成牽引風流，粉塵沿溜槽、導料槽內的空隙處溢出。

2 解決思路

①通過在卸船機皮帶上新增一套除塵系統。除塵系統使用多種纖維和濾膜制造而成的復合編織物編織成濾袋，含塵氣體進入除塵器的塵室，下沉氣流設計使用部分粉塵直接落入灰斗，另一部分粉塵吸附在濾袋的外表面，堆積成一塵層，而潔凈的空氣則透過濾袋，進入凈室，經風機牽引排至大氣中[5]。除塵系統設置4 個吸風點，分別布置在皮帶接尾部接料口導料槽、皮帶機頭罩上方和卸船皮帶頭部落料口導料槽兩側。②皮帶機頭部下料漏斗內部增加物料導向和積聚裝置，盡可能減少物料發散，減少揚塵。③延長現有的導料槽長度，給下料的二次揚塵提供足夠緩沖；除塵吸風管增加真空清掃功能，便于作業中隊人員日常清掃。④對機上皮帶敞開部分進行密封，密封罩安裝采用可拆卸式的，便于日后檢修。⑤考慮到皮帶機頭罩可移動伸縮，頭罩密封采用矩形鋼管做骨架，通過柔性三防布覆蓋，制作成可以沿固定軌道跟皮帶機頭部同步伸縮。

3 卸船機皮帶粉塵治理方案

3.1 卸船機皮帶加裝除塵系統設計圖

在抓斗式卸船機皮帶上安裝的除塵系統見圖1。除塵系統由除塵器、離心風機、吸塵罩、活動伸縮防塵棚、真空吸塵管道、導料槽和檢修平臺等組成。

1—前沿皮帶導料槽加長段；2—前沿皮帶導料槽吸風管道管；3—皮帶機頭罩吸風管道；4—除塵器、風機管道；5—除塵器檢修平臺；6—真空吸塵管道；7—防風密封罩；8—風機平臺；9—爬梯；10—活動伸縮防塵棚；11—除塵器；12—離心風機。圖1 卸船機皮帶加裝除塵系統設計圖

3.2 除塵器及管道選型

3.2.1 各吸風點風量計算

設備吸風量的計算公式為式中：Qa為設備的吸風量，m3·h-1；Q為設備輸送物料的產量，t·h-1；0.75為設備輸送物料的比重，t·m-3；η為風量選取系數（皮帶機頭2.25，皮帶機尾1.5）。

因此，卸船皮機頭罩吸風點為

卸船皮機尾部導料槽吸風點為

前沿皮帶機進料吸風點1為

前沿皮帶機進料吸風點2為

3.2.2 除塵器過濾面積選取

過濾面積的計算公式為

式中：S為過濾面積，m2；V為過濾風速，m·min-1；η為除塵器效率（90%）。

除塵器理論的過濾面積為

通過計算，除塵器過濾面積為113.2 ㎡，因此選擇DLMC2/4/15 作為除塵機主體，除塵器過濾面積120 ㎡，理論處理風量為12 960 m3·h-1。

3.2.3 管道直徑選擇

管道長度為5 m ＜L＜50 m 時，管道風速選取15 m·s-1＜V＜17 m·s-1，本次選型風速選取中間值為16 m·s-1。

除塵管道截面積的計算公式為

除塵管道半徑的計算公式為

式中：S為管道截面積，m2；V為風速，m·s-1；r為管道半徑，m。

皮帶機頭風管的管道截面積為

皮帶機頭風管的管道半徑為

則皮帶機頭風管的管道直徑為0.26 m。

卸船皮帶導料槽風管（沿皮帶機進料吸風點1/2）的管道截面積為

卸船皮帶導料槽風管（沿皮帶機進料吸風點1/2）的管道半徑為

則卸船皮帶導料槽風管（沿皮帶機進料吸風點1/2）的管道直徑為0.2 m。

3.2.4 增加除塵系統后相關參數核算

整套系統增加橋吊重量約9 t，由于拆除原卸船機皮帶上方的除鐵器（6 t），總重量只增加3 t，23 m 以上高度迎風面積最大增加10 m3。由于整機重量的提高，經計算海側最大輪壓由32.44 t 增加到34.88 t，陸側最大輪壓為由33.39 t 增加到34.91 t，碼頭最大許用輪壓為35 t，滿足要求。大車電機最大功率為191.8 kW，過載系數為106.5%（＜160%），滿足要求。

3.3 除塵系統的控制

新港碼頭前沿共2 條進倉線，卸船機皮帶頭罩設計可移動單獨喂料給任一皮帶，而兩條線的落料口導料槽共用一套除塵管道，為避免風量損失，相應的風門開關通過跟皮帶小車開關到位限位聯動控制。

卸船作業時，真空清掃開關處于關閉狀態，作業完成后，當需要進行衛生清掃時，皮帶機除塵系統的氣動蝶閥關閉，在真空清掃快速接頭接駁波紋軟管，可以人工操作收集任一位置粉塵。

4 除塵系統運行效果

2021 年12 月，新港港務分公司先后對碼頭一泊位兩臺橋式抓斗卸船機皮帶進行防塵改造，通過使用粉塵測量儀對改造前后數值進行對比，改造后明顯降低了作業環境的揚塵（圖2），作業面粉塵濃度由先前的40 ～50 mg·m-3下降到10 mg·m-3；通過真空清掃裝置對設備進行清掃保養，提升了工作效率，降低了工人勞動強度。

圖2 卸船機皮帶加裝除塵系統后運行效果圖

5 結語

廣州港股份有限公司新港港務分公司經過碼頭一泊位兩臺橋式抓斗卸船機皮帶粉塵治理研發與應用，對實踐中出現的各種問題進行研究，優化了除塵系統需要配置的設備設施種類及其性能參數，通過揚塵治理工作，減少物料粉塵對環境的污染，為綠色港口的建設做出貢獻；有利于環境的保潔，而潔凈的生產環境，不僅有利于企業的安全生產，還有利于樹立良好的企業形象，提高企業競爭力；直接保障企業員工的身體健康；減少電氣設備塵泥污垢堆積，確保電氣設備的技術性能；為港口同類型的設備除塵改造提供參考價值。