散貨港口輸煤系統多維度粉塵治理技術研究與應用

作者簡介：

劉士義（1988—），男，大學本科，中級-工程師; 研究方向為港口智能化技術。

武朋輝（1992—），男，大學本科，中級-工程師; 研究方向為自動化控制技術。

曾耀虎（1982-），男，本科，高級工程師，研究方向為粉塵治理技術。

魏智頂（1968-），男，大專，工程師，研究方向為輸煤系統優化技術。

院凱延（1986-），男，本科，工程師，研究方向為粉塵治理技術。

摘要： 散貨港口輸煤系統粉塵治理是環保改造的難題。本文提出了散貨港口輸煤系統多維度粉塵治理方案，重點研究了高壓噴霧抑塵技術、輸送帶清潔和物料回收技術以及復合式緩沖床技術，并在唐山港曹妃甸港區煤碼頭進行了現場試驗。試驗結果表明，該方案解決了裝船機溜筒物料起塵和揚塵、回程輸送帶物料撒漏及運行揚塵、落料點漏料撒料和異物穿透輸送帶的問題，實現了散貨港口輸煤系統全區域、全作業過程，多維度、主動式的粉塵綜合防治，取得了較高的社會效益和經濟效益。

關鍵詞：散貨港口輸煤系統" "粉塵治理" "高壓噴霧抑塵" "輸送帶清潔" "物料回收" "復合式緩沖床

中圖分類號：X322

我國是全球最主要的煤炭生產國和消費國。隨著我國港口產業結構不斷調整升級，煤炭運輸量不斷提高。帶式輸送機和裝船機是散貨港口廣泛使用的輸煤設備，在實際運行過程中普遍存在帶式輸送機落料轉接點、帶式輸送機回程輸送帶物料撒漏及運行揚塵、裝船機溜筒物料撒漏和揚塵問題[1-2]。粉塵會嚴重影響職業衛生及安全生產，對港區及設備容貌也有很大的負面影響[3-4]。輸煤系統粉塵治理一直是散貨港口環保改造的難題。目前的輸煤系統，只是被動的通過某些除塵抑塵設備進行治理，效果并不理想[4-6]。本文以唐山港曹妃甸港區煤碼頭為背景，針對性地提出散貨港口輸煤系統多維度粉塵治理方案，并進行了現場試驗。

1 整體方案

散貨港口輸煤系統多維度粉塵治理主要使用高壓噴霧抑塵技術、輸送帶清潔和物料回收技術以及復合式緩沖床技術，實現多維度、主動式的粉塵綜合防治。高壓噴霧抑塵裝置，主要安裝在裝船機溜筒落料口周圍，以及帶式輸送機轉載點的必要位置，能全天候、全方位、全角度地噴撒直徑小于50μm的霧滴，從源頭上解決物料裝卸過程中的起塵和揚塵問題；輸送帶清潔和物料回收裝置一般安裝在帶式輸送機的頭部回程輸送帶的下方，具有物料軟化、輸送帶濕潤、多級清掃、物料收集等功能，解決傳統的清掃器清潔不充分或效果不佳以及物料浪費的問題；復合式緩沖床安裝在帶式輸送機尾部導料槽下方，具有支撐強度大、貼合性高等特點，解決落料點落料時漏料撒料和異物穿透輸送帶的問題。

2. 關鍵技術及特點

2.1 裝船機溜筒落料高壓噴霧抑塵技術與裝置

裝船機溜筒落料高壓噴霧抑塵裝置由自吸水泵、水箱、加壓水泵、管道、手動閥、電磁閥、三級過濾器、自動泄水閥、壓力表、噴嘴等組成，具有自動和手動兩種控制模式，可以在裝船機司機室操作。在裝船過程中，高壓噴霧裝置能夠有效抑制粉塵外溢，顆粒度達到30μm。閥門和噴嘴均采用不銹鋼材質，能夠很好地適應水質、壓力和不同的工作環境，噴嘴不易堵塞。

溜筒檢修平臺周圍設噴嘴組，噴嘴流量7.2 L/min，噴嘴孔徑1.5 mm，霧滴發散角度在20°～30°，噴流角度0～180°，覆蓋半徑不低于5 m，射程不小于12 m。噴嘴材質選用不銹鋼耐腐。噴嘴工作壓力不小于4 MPa，保證水霧能到達艙口處。噴嘴具有較好的霧化性能，噴出的水霧與粉塵顆粒相互接觸、碰撞，使粉塵顆粒相互粘結、凝聚變大，并在自身的重力作用下沉降，從而達到抑塵的作用。

2.2 輸送帶清潔和物料回收技術及裝置

通過壓輾和托棍防止輸送帶抖動，使輸送帶保持平整，同時配置清掃器與噴淋管路，可以把輸送帶上粘性物料清除的更干凈，減少沿途撒料，解決單獨使用清掃器不能完全清除粘性物料的不足。集成化的流量和壓力調節系統，可以根據現場工況的變化進行反饋調整，以滿足清掃和沖洗情況下的最小用水量。

利用空氣壓縮機排空管路中的殘留水，可有效防止管路在冬季作業過程中凍裂和損壞，保證后續作業的連續性，提高設備的使用效率。使用管道加熱閉環控制裝置，使冬季時水溫10 °C左右（溫度可調節），保證水的流動性，可確保整個冬季中設備的正常使用。

物料回收裝置，溜管通流截面積不小于4.6" m2，槽錐度不小于75°，溜管底板角度不小于47°，壁厚不小于4 mm，不會因料量大、氣溫低造成堵料現象。在4條帶式輸送機頭部落料點各設置1套物料收集箱，并配套購置10噸車廂可卸式物料收集箱運輸車1臺，與運輸配合可方便地完成物料收集和運輸。

2.3 復合式緩沖床技術

設計一種T型塊式緩沖床，以整體托住輸送帶的落料點區域。緩沖塊的結構與緩沖托輥能夠緊密地貼合到一起，重載和沖擊負載時輸送帶不會下沉，能夠避免異物從落料點落到輸送帶時異物卡在托輥與緩沖床之間劃傷輸送帶，預防輸送帶撕裂。防溢裙板與輸送帶之間零縫隙接觸可以有效密封，能夠防止落料點落料時發生溢料溢塵。

模塊化的設計和可快速拆卸的底部有助于在極端作業環境的快速處置，能夠更好的應對特殊情況的發生。

3. 應用效果及分析

3.1 裝船機溜筒落料高壓噴霧抑塵裝置的使用效果

裝船機溜筒使用高壓噴霧抑塵裝置前后的PM2.5、PM10和總懸浮微粒（即TSP）的監測數據如表1所示，現場照片如圖1所示。

由表1和圖1的現場照片可看出，使用高壓噴霧抑塵裝置前卸煤時煤塵較多，尤其是風力大時揚塵會傳播到很遠的地方，造成環境污染。使用高壓噴霧抑塵裝置后，圓形且可旋轉的噴霧有效地將揚塵限制在很小的范圍內并隨水霧自然降落，PM2.5、PM10和TSP值均顯著下降。

3.2 輸送帶清潔和物料回收裝置的使用效果

圖2是輸送帶清潔和物料回收裝置使用前后的現場照片。從圖中可以看出，輸送帶清潔和物料回收裝置使用前物料撒漏嚴重，地面上煤塵、煤泥堆積。使用后，回程輸送帶和地面干凈整潔。

3.3 復合式緩沖床的使用效果

圖3是復合式緩沖床使用前后的現場照片。從圖中可以看出，復合式緩沖床使用前，落料點處的輸送帶支撐的不全面、緩沖托輥與輸送帶貼合度不夠好。使用后，緩沖塊和緩沖托輥共同作用，緊密地貼合到一起，能夠全面地支撐落料點處的輸送帶；防溢裙板緊密地貼住輸送帶，能夠防止落料點落料時發生溢料溢塵。

3.4 整體使用效果

2022年8月～2023年7月，使用輸送帶清潔和物料回收裝置以及復合式緩沖床的1年間，節省人工清理費用72000 元/年，節省物料約2000噸/年，節省輸煤系統檢修費用50萬元/年；延長了惡劣環境正常運行的有效時長，等價增加約60萬元/年的經濟效益；節省人員費約10萬元。裝船機溜筒使用高壓噴霧抑塵裝置后，揚塵明顯減少，PM2.5、PM10和TSP值均顯著下降。

4結語

輸煤系統粉塵治理一直是散貨港口環保改造的難題。本文提出了散貨港口輸煤系統多維度粉塵治理方案，并在唐山港曹妃甸港區煤碼頭進行了現場試驗?，F場試驗表明，該方案解決了裝船機溜筒物料起塵和揚塵、回程輸送帶物料撒漏及運行揚塵、落料點漏料撒料和異物穿透輸送帶的問題，實現了散貨港口輸煤系統全區域、全作業過程，多維度、主動式的粉塵綜合防治，顯著降低了環境污染、節約了物料、減少了人力成本，具有較高的社會和經濟效益以及良好的推廣應用價值。

參考文獻

[1] 樊君誼. 輸煤膠帶轉運點除塵改造方案研究[J]. 煤炭加工與綜合利用， 2020（7）： 91- 94.

[2] 余斌. 火電廠輸煤系統粉塵治理技術措施[J]. 科技資訊， 2023， 21（17）：179-182.

[3] 李德文， 趙政， 郭勝均， 等. “十三五” 煤礦粉塵職業危害防治技術及發展方向[J]. 礦業安全與環保，2022， 49（4）： 51-58.

[4] 王晶， 楊俊輝， 王濤， 等. 輸煤系統粉塵綜合治理技術研究與應用[J]. 煤炭加工與綜合利用， 2023（8）： 99-104.

[5] 馮緒， 霍海紅， 白延斌. 矸石輸送系統中除塵方式的對比分析與設計[J]. 煤礦機械， 2022， 43（9）： 85-88.

[6] 路欽， 王旭， 孫好君. 輸煤皮帶機轉運點防塵方法的分析[J]. 科技資訊， 2019， 17（22）： 68-69.