煤炭轉接塔抑塵設備系統與控制方法

劉博軍

國能黃驊港務有限責任公司

1 引言

某碼頭煤炭裝船方式是由筒倉下料到皮帶機，經轉接塔轉接到另一皮帶機，然后通過裝船機將煤炭裝運到船舶上。煤炭在碼頭區域運輸時，要經過裝船機尾車漏斗和裝船機溜筒大鏟，在這2處煤炭容易起塵，如果遇到大風天氣，煤炭起塵更加嚴重，且難以控制。為提高現場清潔生產的實際效果，需在轉接塔增加煤混水抑塵系統。

2 轉接塔抑塵設備系統

轉接塔抑塵設備系統主要包括：噴水裝置，安裝在轉接塔內，用于向轉接塔下游的皮帶機噴水；皮帶秤，用于稱量轉接塔上游的皮帶機上的煤流量；PLC控制裝置，用于根據煤流量打開和關閉噴水裝置，增加煤炭的濕度，起到抑塵作用。

每個轉接塔的噴水裝置設計為3路噴水口，1路為主噴水口，其余2路為輔噴水口。3路噴水口安裝在轉接塔中部四周，主噴水口正對皮帶下料口，輔助噴水口安裝在兩側。這樣能充分地將水和煤混合，有效抑制轉接塔的起塵。噴水裝置還包括電動閥，與3路噴水口一一對應連接，控制裝置通過控制多個電動閥來分別控制3路噴水口的打開和關閉。

皮帶秤安裝在轉接塔上游位置，用于記錄筒倉的下料情況。皮帶秤的數值變化，可以作為轉接塔噴水裝置的控制條件。

3 轉接塔抑塵控制方法

轉接塔抑塵控制可通過FactoryTalk View SE的煤混水操作界面，實現對煤混水系統操作。操作界面主要有2種功能。一是顯示灑水狀態，其中包括灑水條件是否滿足，每一路灑水電動閥的打開、關閉狀態；二是操作功能，包括主路電動閥和輔助路電動的打開和關閉。這樣中控可以時時掌握水路開關動態，并進行控制。

3.1 現場運行考慮因素

3.1.1 允許啟動條件

轉接塔抑塵系統灑水開啟要在流程正常運行的情況下，如果有流程停止、皮帶線急停情況須禁止開啟。轉接塔內抑塵灑水，水會落在地面皮帶上，跟隨皮帶運轉一直到裝船機。如果地面皮帶停止運行，而灑水系統運行，會造成轉接塔下積水嚴重，不利于維修施工和環境保護。

3.1.2 啟動觸發條件

轉接塔抑塵系統灑水開啟要求灑水裝置下方有流量足夠大的煤流。如果沒有煤流或煤流量不夠大，則禁止開啟。當允許啟動條件滿足后，由灑水裝置下方的煤流量觸發開啟和關閉。把煤流量作為灑水啟動的觸發條件，主要為避免空皮帶灑水的情況。在作業流程啟動后，灑水允許條件滿足，此時地面皮帶為空皮帶運轉，筒倉還沒有下料；當筒倉下料后，煤流流到轉接塔后才開啟灑水系統。

3.1.3 控制方式設定

控制方式可由中控手動控制，在灑水條件滿足的情況下，可由中控手動開啟和關閉。啟動方式可分為主路開啟和輔助路開啟。港口運輸的各煤種水分含量不同，各種煤在現場的運輸、存儲條件也不一樣。對于含水量不同的煤種，需根據現場情況，選擇開啟主路灑水或輔助路灑水方式。

3.1.4 自啟動模式設定

在流程不變的情況下，灑水可自動啟動，啟動方式保持不變。此設計可在移倉、急停、換流程等情況下避免中控的重復操作。如果作業流程改變，相應的煤種也會發生改變，灑水模式也需根據現場實際情況相應做出改變。在流程不改變的情況下，在裝船機移倉、皮帶線急停或故障等原因造成灑水中斷，再次啟動時要保持和中斷前同樣的模式運行。

3.2 流程控制

根據現場運行考慮因素，轉接塔抑塵系統的控制流程主要分為4個部分。

(1)判斷灑水開啟允許條件是否滿足

上游皮帶線對應4條下游皮帶線，即有4條流程。當其中之一流程運行正常，在對應下游線流量大于3 000 t/h，并經過一定的時間，啟動運行條件才可滿足。對應時間為煤流經過上游皮帶秤到達轉接塔灑水處的時間，流程不同對應的時間也不一樣，經過現場測算，中間2條流程的時間為42 s，另外2條流程的時間為52 s。

(2)判斷禁止條件是否滿足

在選擇對應的流程里，流程不運行時禁止灑水。在流程運行時，如果流量小于3 000 t/h，并滿足煤流到達的時間，則禁止灑水。判斷禁止條件的成立，是為了確保轉接塔抑塵系統安全、環保運行，避免出現空皮帶灑水和小煤量灑水的情況。

(3)判斷是否能夠自動啟動

首先需要判斷當前流程是否發生改變。在當前流程沒有改變的情況下，在灑水允許條件滿足的情況下，對主路電動閥和輔助路電動閥分別做開關狀態判斷。如果上次主路電動閥打開，則主路電動閥自動開啟條件滿足；如果上次輔助路電動閥打開，則輔助路電動閥自動開啟條件滿足。

(4)灑水電動閥開啟控制

灑水電動閥的打開有2個途徑：中控在操作畫面上直接通過電動按鈕打開；自啟動條件滿足，自動打開。在灑水條件允許并且沒有禁止條件，中控沒有按下停止按鈕的情況下，中控可手動按鈕打開或在自動條件滿足的情況下自動打開。

3.3 煤混水精準控制

3.3.1 煤炭混水的峰值設定

不同煤種、不同筒倉存放的煤的含水量是不一樣的，需要配比多少水也是不同的，具體的配比比例根據現場的實際運行效果人為設定。現場煤炭的流量最大在8 000 t/h，在水路全開的最大情況設定為數值100%。現場在流量8 000 t/h的時候需要開啟多大的水量，就將這個水量設為峰值，比如現場在流量8 000 t/h的時候，只需要開啟水路噴灑能力的80%，那么就將煤炭混水的峰值設定為80%。這個設定由中控在操作畫面上設定，控制現場水路電動閥的開合量。

3.3.2 煤炭流量控制混水精度

現場煤炭流量是不穩定的，尤其是在堆場由取料機取煤時，煤炭流量的波動性比較大。要控制煤混水的精度，需確定灑水裝置下方煤炭流量Q的大小。混水量通過公式(峰值/8 000)×Q進行計算，若正常情況流量8 000 t/h時對應的混水峰值是80%，則當流量是4 000 t/h時，混水量為40%。

3.3.3 灑水裝置下煤炭流量計算

煤炭流量通過皮帶秤的稱量能得到準確的數值，灑水裝置下面沒有皮帶秤，只能依靠上游皮帶線上的皮帶秤來計算出灑水裝置下的煤炭流量。從皮帶秤到轉接塔灑水裝置的時間設為t，那么這個灑水裝置下的流量就是t秒前上游皮帶秤的顯示流量。

皮帶秤到達轉接塔灑水處有2個時間量，即42 s和52 s。根據不同的流程，只要取出對應時間42 s或52 s前的皮帶秤流量即可。在PLC里建立2個長度為100的雙整形數組，一個數組記錄皮帶秤每秒的流量，并在每一秒的間隔通過COP指令到另一數組，這樣可以得到皮帶秤100 s內的流量記錄。只要取出第42個或52個記錄，就是轉接塔灑水裝置下的當前流量。

4 結語

清潔生產是當今港口面臨的一個重要課題，轉接塔抑塵可以解決碼頭區域的揚塵問題，能夠控制皮帶線的揚塵，對裝船機漏斗轉接、溜筒大鏟下料的揚塵，都可起到良好的抑制作用。