霧炮抑塵系統冬季優化改造

李庭鵬

（河北港口集團秦皇島港股份有限公司第七港務分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

隨著國家環保政策的調整，港口面臨的環保和生產形勢日益嚴峻。自投產以來，三級灑水系統是現場抑塵的主力軍，但由于該灑水系統缺失配套的保溫伴熱系統且灑水量較大，無法在冬季低溫季節下投用，只能靠堆場噴槍灑水來維持現場作業環境。單機加裝霧炮系統根據液體霧化和空氣射流理論，先使用高壓泵對液體加壓，然后通過微細霧化噴嘴將水霧化，再利用高壓射流風機的大風量和高風壓將霧化后的水霧送到較遠距離，使得水霧到達較遠距離的同時能夠覆蓋更大面積。在此過程中粉塵顆粒與水霧顆粒產生充分接觸而變得濕潤，被濕潤的粉塵顆粒繼續吸附其他粉塵顆粒而逐漸凝結成顆粒團，然后粉塵顆粒團由于自身的重力作用而沉降，從而達到擬塵、降塵的作用，該系統具有配套的保溫伴熱系統，且灑水量小、霧化效果好等特點，可以滿足冬季低溫氣候使用要求。針對霧炮頻發故障進行分析及改造，確保霧炮可以正常使用。

1 霧炮抑塵系統存在的問題

單機設備原有的灑水除塵系統由于缺失保溫伴熱裝置，在冬季11 月中下旬氣溫驟降時為防止凍壞管路與水泵，已經放水停用，無法滿足冬季低溫季節的使用要求，從而使得大機失去有效直接的抑塵裝置，單靠堆場噴槍已經無法滿足嚴峻的環保要求，面臨停產的后果。為彌補冬季單機灑水除塵系統的空白，保證港口作業的正常進行，單機設備陸續安裝并投用霧炮系統，該系統具有灑水量小、霧化效果好以及能加裝保溫伴熱系統等特點。但是霧炮安裝投入使用以來，效果欠佳，故障頻繁，和預期效果相距甚遠，主要問題為以下2 點：①冬季氣溫寒冷，由于霧炮灑水噴嘴部位無法加裝保溫伴熱系統，噴嘴經常凍住無法灑水，嚴重影響霧炮使用效果；②霧炮系統使用加壓泵多數為定量柱塞泵，當系統水管堵塞或者噴嘴堵住時，導致系統壓力突然變大，造成泵體損壞及管路泄漏，影響灑水效果、作業效率的同時也消耗大量的維修費用。

2 霧炮抑塵系統冬季優化改造技術方案

2.1 霧炮噴嘴部位結冰問題

目前單機使用的高壓霧炮的霧炮單元是由霧化噴嘴和高壓射流風機組成，每臺霧炮噴嘴數量大約10 個，由于噴嘴所在位置及方便噴嘴維修等原因，噴嘴部位的保溫伴熱鋪設存在很大困難，造成噴嘴裸露在外界中。冬季低溫季節，在生產作業流程停止后霧炮也相應停止，管路及噴嘴內部存在積水，保溫伴熱無法覆蓋的噴嘴內部極易造成結冰情況，當再次使用霧炮時，噴嘴無法正常噴霧，霧炮泵站憋壓嚴重，造成管路爆裂，嚴重時霧炮泵頻繁損壞，對生產作業造成嚴重影響，同時維修管路及泵站需要大量的維修費用及人力。

通過現場使用觀察，分析霧炮噴嘴結冰原因主要包括以下2 方面：①噴嘴周圍無法加裝保溫伴熱裝置而裸露在空氣中；②霧炮使用后噴嘴內殘存的水無法排除。針對保溫伴熱無法覆蓋噴嘴的情況，首先通過改變霧炮噴嘴型號，將原有霧炮噴嘴更改成較為短小的噴嘴，使其盡可能被周邊的保溫伴熱系統覆蓋，最大限度降低噴嘴內部結冰的可能性。霧炮噴嘴改型后可以有效的解決保溫伴熱無法覆蓋噴嘴的問題，極大的降低冬季低溫季節霧炮噴嘴內部積水結冰的情況，保障霧炮的正常使用。同時，針對霧炮使用后噴嘴內部殘存積水無法排除問題，設計安裝一套基于空壓機原理的管路排空系統。管路排空原理如圖1 所示。

圖1 管路排空原理

在霧炮灑水主管路上加裝一條管路分支，為了確保使用效果，管路分支定于距離霧炮位置較近的主管路處。管路分支上安裝控制閥及空壓機，通過控制空壓機及控制閥排空霧炮前端灑水管路內殘存的水，確保霧炮噴嘴內無存水，防止霧炮噴嘴結冰情況的發生。具體工作原理如下：霧炮每次工作結束后，司機通過司機室霧炮操控臺啟動管路排空，此時，電磁閥1 打開，電磁閥2 關閉，空壓機啟動將霧炮前端灑水管路的存水排空。管路排空系統工作時間通過電控箱內的時間繼電器控制，排空時間設定為1 min，空壓機啟動1 min 后管路排空系統自動關閉。再次啟動霧炮灑水時，電磁閥2 打開，霧炮恢復正常工作。

2.2 空壓機選型

綜合考慮現場條件，并保證使用起來高效率、低能耗和高可靠性，選用無油靜音式空壓機，該壓縮機特點如下：①靜音無油空壓機機器本身材料不含油性物質，工作時也不用添加任何潤滑油，因此大大提高所排出空氣的質量，對用戶所要配套設備的安全有保障，不像有油空壓機，因排出氣體中含大量油分子，會對用戶所配套的設備帶來不同程度的腐蝕，因此選擇無油靜音空壓機對空氣質量的保證是必要的；②靜音無油空壓機對外供給壓縮氣體，輸出氣壓平穩無波動，既能最大限度減少噪聲污染，又不會因除油設備帶來的壓力丟失而下降電機負荷，達到節能作用；③靜音無油空壓機的使用維護較有油空壓機更為方便簡單。部分有油空壓機使用過程中需要定期的為機器更換或者加油，并且部分空壓機會有噴油、漏油現象，對使用環境周圍亦不同程度的造成污染，需定期清理，這便相對的增加了工作量。無油靜音空壓機則基本上不用用戶花時間去維護，壽命也比有油靜音式的空壓機更為長久。

2.3 空壓機排氣量計算

R81 取料機共安裝3 臺霧炮，3 臺霧炮與電磁閥2 之間需要排空的管路約計9 m，管路規格為DN25，可以得出排空該管路所需的供氣量約為：V=0.125×3.14×9=0.44 m3。管路排空系統設定工作時間為1 min，因此為了保證該管路內的存水在1 min之內可以排空，選定的空壓機排氣量至少為0.44×1.2=0.53 m/min，通過空壓機產品說明書內的相關技術參數可以確定所需空壓機型號為MC2-120，其排氣量為0.6 m3/min，可以有效保證管路排空系統的正常使用。

2.4 霧炮系統加壓泵及管路損壞問題

目前，單機安裝的霧炮系統使用的加壓泵型號為RGP70.15N的定量柱塞泵，該泵最大流量可達70 L/min，最大輸出壓力可達15 MPa，轉速為1450 r/min。由于水箱水質原因，霧炮霧化噴嘴不定期發生堵塞情況，現場生產作業時不具備及時清理噴嘴的條件，如果不能及時進行清理疏通，當堵塞的噴嘴達到一定數量時，就會造成加壓泵壓力持續增大。加壓泵憋壓運行，將會導致泵體溫度升高、機封損壞、機封泄漏及霧炮管路破損泄漏等一系列故障，影響霧炮的正常使用。針對上述情況，在原有霧炮系統加壓泵基礎上加裝調壓溢流旁路，并設定霧炮正常工作所需的系統壓力值，當系統水管堵塞或者噴嘴堵塞造成加壓泵壓力超過設定的壓力值時，旁路調壓溢流閥打開卸壓從而穩定系統壓力，并將管路里的水重新返回水箱，水資源得到充分循環利用，有效防止加壓泵及霧炮管路因壓力變化而受損，保證霧炮的正常運行使用。調壓溢流旁路原理如圖2 所示。

圖2 調壓溢流旁路原理

2.5 技術創新

技術創新包括以下4 點：①采用空氣壓縮機將管路內部存水排空的方式解決噴嘴及管路結冰的情況；②司機操作簡單，霧炮使用結束后，一鍵解決霧炮噴嘴結冰情況，保證霧炮正常使用；③通過對霧炮加裝管路排空改造，保證冬季的生產作業，最主要的是確保冬季霧炮設備的正常投用，保證生產作業的順利進行；④加壓泵加裝調壓溢流旁路，穩定管路系統壓力，避免加壓泵憋壓運行，保證霧炮正常運行。

2.6 經濟效益

經濟效益體現在以下3 方面：①項目實施之前，霧炮系統在冬季低溫季節使用時，因噴嘴結冰故障導致停機次數每月約12 次，共計約30 h，每次外委維修費用及流機使用費用約4200 元，每月因霧炮噴嘴結冰故障的維修費用約4200×12=50 400 元，冬季低溫季節每年持續將近3個月，共需維修費用約50 400×3=151 200 元；②該項目實施之前，霧炮系統由于加壓泵憋壓運行導致的加壓泵及管路損壞按每月一次計算，每臺泵約6000 元，管路及保溫伴熱維修費用約2500 元，每月維修費用約計8500 元，每年約需維修費用8500×12=102 000 元；③該項目實施后，每年約節約維修費用151 200+102 000=253 200 元。3 應用及效果

為確保冬季環保要求，已在沿線各設備上安裝投用高壓微霧環保設備，包括單機霧炮系統、單機導料槽噴淋與高壓微霧、轉接塔高壓微霧系統、皮帶機沿線驅動站噴淋系統等，但以上所有環保設備均存在噴嘴在低溫環境下結冰及加壓泵憋壓運行的情況，嚴重影響環保設備的正常使用。該項目可以廣泛應用于所有環保設備，徹底解決噴嘴結冰及加壓泵憋壓運行的情況。目前該項目已在R81 取料機上安裝并投用，經過將近一年時間的使用觀察，霧炮噴嘴沒有出現以往結冰情況，同時根除了以往加壓泵憋壓運行導致的管路破損泄漏等故障，保證霧炮低溫情況下的正常使用，同時節省大量的維修人工、物資材料費用。

4 結束語

秦皇島港煤四期取裝煤炭過程中，取料機尤為重要，其中的環保系統是否完善、是否有效直接關系到取料過程中對揚塵的抑制效果。此項目的實施，為保證冬季環保以及生產作業提供有力的支持。該系統不但保證現場環保設施的正常投用，減少日常的維修工作，節省大量維修費用，同時在環保形勢日趨嚴峻的形勢下，保證生產作業的順利進行。