閆偉，康招納，楊照東

（1.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇島 066002；2.國投湄洲灣港口有限公司，福建 莆田 351153）

0 引言

隨著人類對“綠色和環(huán)?！闭J識的不斷深入，港口發(fā)展與環(huán)境保護不可分割，港口規(guī)劃建設、生產(chǎn)運營與“環(huán)境保護和美化”同等重要[1]。貫徹和落實港口環(huán)境保護政策的“三同時”，發(fā)揮港口環(huán)境保護設施應有的作用，有利于實現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境友好的綠色經(jīng)濟模式，與企業(yè)、員工和周邊居民都息息相關。

煤炭、礦石等散貨在碼頭和堆場裝卸、運輸和堆存過程中，每個環(huán)節(jié)都將產(chǎn)生大量的粉塵[2]，已經(jīng)成為大氣污染治理的重點；大功率設備高速運行將產(chǎn)生噪聲，必須做好降噪和防護措施；港口大量用水，實現(xiàn)水排放的再生和利用將節(jié)約大量的水資源。

國投湄洲灣煤炭碼頭工程規(guī)劃、建設和運營中，采取預防為主、防治結合的方針，港區(qū)的環(huán)保系統(tǒng)同時規(guī)劃和實施，選擇目前本行業(yè)較為先進的生產(chǎn)設備和生產(chǎn)工藝，降低粉塵的排放，在運營過程中發(fā)揮良好的環(huán)境效益。

1 項目概述

1.1 煤炭裝卸系統(tǒng)

國投湄洲灣煤炭碼頭工程位于莆田市南部忠門半島秀嶼區(qū)東埔鎮(zhèn)，建設1個7萬噸級、1個10萬噸級煤炭卸船泊位（年設計吞吐量1 500萬t）和1個3.5萬噸級裝船泊位（年設計吞吐量490萬t），其中，卸船系統(tǒng)由抓斗卸船機、傳送帶及堆料機等組成；裝船系統(tǒng)由斗輪取料機、傳送帶和裝船機等組成；鐵路裝車系統(tǒng)由取料機、傳送帶和鐵路裝車樓等組成。

1.2 氣候條件

湄洲灣地區(qū)屬亞熱帶海洋性氣候，受季風環(huán)流的影響，氣候溫和，空氣濕潤，雨量充沛。湄洲灣地區(qū)的多年平均降水量為1 216.4耀1 300.8 mm，累年最大降水量在1 706.7耀1 744.4 mm之間。

湄洲灣地處我國東南沿海，常年受熱帶氣旋影響。強風向為N-NE向，最大風速為27 m/s。夏季以西南風為主，其它月份則以NE或NNE向為主。

1.3 碼頭裝卸工藝

卸船碼頭采用1 800 t/h橋式抓斗卸船機，2臺為一組，可適應10萬噸級散貨船卸船作業(yè)；裝船碼頭采用3 600 t/h移動式裝船機，可為3萬噸級散貨船裝船。卸船系統(tǒng)、裝船系統(tǒng)單條皮帶機額定輸送能力3 600 t/h。

1.4 水平輸送工藝

卸船煤炭經(jīng)帶式輸送機送到堆場內(nèi)3臺堆料機中的任意1臺進行堆跺作業(yè)；堆場取料出場分為裝船系統(tǒng)和裝火車系統(tǒng)，堆場取料機取料后，通過帶式輸送機向裝船/裝載火車系統(tǒng)供料。

1.5 堆場堆取料工藝

根據(jù)港口煤炭運量大、堆存期較長的特點，結合地形條件，通過論證比較和優(yōu)化，堆場采用堆取功能分離的斗輪取料機和懸臂堆料機配置，滿足卸船進場、裝船/裝載火車的流程作業(yè)線數(shù)基本要求，靈活切換。斗輪取料機、堆料機的堆料高度均為軌下2 m、軌上15 m。

共6個堆場，煤炭堆垛高度17 m，堆場底寬53.5 m。堆場堆存量達132.7萬t，設3條堆料線、4條取料線。裝卸系統(tǒng)主要設備和相關設施的技術指標見表1。

2 設備選型及總體控制措施

2.1 主要裝卸設備

橋式抓斗卸船機、堆料機、斗輪取料機、移動式裝車機、封閉廊道運輸機等，均選用國內(nèi)先進設備，保證優(yōu)良的技術和環(huán)保性能。

2.2 主要節(jié)能措施

1）選用高效節(jié)能型先進設備。

表1 裝卸系統(tǒng)主要設備（設施）技術指標Table 1 Technical index of main equipment(facilities)of handing system

2）裝卸工藝設計中采用效率高、環(huán)節(jié)少的工藝方案，縮短水平運輸?shù)木嚯x。

3）照明采用節(jié)能新光源，燈具位置布置合理，采用一般照明與局部照明相結合的混合照明和充分利用自然光照等措施，以降低照明的能量消耗。

4）選用新型、高效率，低噪聲、節(jié)能型的通風和空調(diào)設備。

5）合理配置水泵能力，選用高效的離心泵，水泵的實際使用效率不低于60%。

6）排水采用重力流排水。

2.3 降噪措施

港口的選址、布局、規(guī)劃、設計和設備選用時，同時進行環(huán)境保護規(guī)劃設計。降低船舶、港口機械、運輸車輛在裝卸作業(yè)時產(chǎn)生的噪聲，選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，控制安裝質(zhì)量。在設備安裝調(diào)試過程中，對設備基礎和各機構的連接精度嚴格控制，以減少震動和噪聲，確保司機室內(nèi)的噪聲小于65dB。

設置隔離區(qū)、林帶和防風網(wǎng)等，起到較好的噪聲阻擋和減弱作用。

3 抑塵措施

3.1 港區(qū)粉塵特點

粉塵，也稱“空氣中的懸浮顆粒物”，是散貨物料在裝卸貯運過程中，飛散到空氣中并能較長時間懸浮的100滋m以下固體顆粒。無論粉塵飛揚還是擴散都是與空氣相對運動的結果。煤塵產(chǎn)生的多少，與落差點的高度、風速、煤炭含水量有關[3]。

為防治煤炭在裝卸、輸送及儲存過程中所產(chǎn)生的粉塵污染，本工程采用抑塵網(wǎng)、噴霧、道路灑水和封閉等措施相結合的綜合治理。

3.2 裝卸工藝設備

3.2.1 裝卸工藝設備主要抑塵措施

大型工藝機械采取封閉塵源、濕式噴霧抑塵措施[4]，工藝設備機型優(yōu)先選擇環(huán)保標準高的產(chǎn)品。煤炭裝卸過程中，在卸船機抓斗、帶式輸送機的皮帶轉接料點、裝船機溜筒等處設灑水裝置抑制粉塵，輔以密封罩和集塵器。司機室設空調(diào)，電氣室內(nèi)設空調(diào)和機械通風系統(tǒng)。

3.2.2 抓斗卸船機

料斗上方和各轉載點采用噴霧除塵；料斗上方左右兩側的噴霧裝置與抓斗開閉機構連鎖，其他噴霧裝置與給料機連鎖；料斗平臺上安裝水沖洗裝置，用于清洗；海側落料斗通過的部位設置落料接料板，防止粉塵及煤炭撒落入海，其它三面設有擋風墻，防止落料粉塵擴散。

3.2.3 移動式裝船機

裝船機溜筒下料過程中，煤炭在料筒中自由下落，通過拋料勺落到船艙，是裝船機產(chǎn)生粉塵的主要部位。在料筒尾端拋料勺周邊設置噴淋裝置，對揚塵進行有效抑制。

在各物料轉接點設水霧化噴嘴，裝卸作業(yè)時連續(xù)噴霧抑塵，司機室內(nèi)集中控制。抑塵系統(tǒng)工作壓力為1 MPa，吸水泵比灑水泵流量高25%。

3.2.4 斗輪取料機

斗輪取料機設置完整的灑水除塵系統(tǒng)，并在運轉過程中對取料機的起塵部位采取密封防塵措施。

1）灑水除塵系統(tǒng)

灑水除塵系統(tǒng)由地面供水點、水箱、加壓水泵、手動閥、電磁閥、單向閥、壓力表、流量計、水位計、噴嘴和管道組成。噴嘴共3組，分別在取料部位、斗輪至懸臂皮帶機的受料處、地面皮帶機受料處的密封導料槽內(nèi)，噴水形成水幕。

2）密封裝置

在斗輪至懸臂皮帶機的受料處采用密閉溜槽和導料槽，導料槽的進、出口設橡膠簾。在懸臂皮帶機至地面皮帶機的旋轉溜槽處設置密閉溜槽。在地面皮帶機受料處設活動式導料槽，并在導料槽的進、出口設橡膠簾。

3.2.5 堆料機

1）灑水除塵系統(tǒng)

灑水除塵系統(tǒng)噴嘴共2組，分別在尾車皮帶機至懸臂皮帶機轉接處的受料密閉導料槽內(nèi)和懸臂皮帶機頭部密閉溜筒出料口周圍，噴水形成水幕，將粉塵抑制在水霧之內(nèi)。

2）密封裝置

在尾車皮帶機至懸臂皮帶機的料流轉接處設密閉導料槽，進、出口設橡膠簾，懸臂皮帶機俯仰和旋轉時導料槽保持密閉。在懸臂皮帶機頭部設置頭罩和短溜筒，減少風力對料流影響。

3.2.6 鐵路裝車樓

1）灑水除塵系統(tǒng)

皮帶機與裝車樓緩沖倉之間采用噴淋系統(tǒng)，裝車樓落料口與火車車皮之間采用除塵效率達96%的干霧除塵系統(tǒng)。干霧抑塵系統(tǒng)的用水用電量小，物料濕度增加重量比小于0.02%~0.05%。

2）密封裝置

鐵路裝車樓四面墻體采用彩鋼板全封閉，并增加隔音棉以減少噪音，在落料口沿鐵軌兩端設置半封閉廊道，減少粉塵溢出。

3）粉塵在線監(jiān)測系統(tǒng)

在鐵路裝車樓落料口附近設置粉塵在線監(jiān)測系統(tǒng)，對粉塵顆粒進行實時監(jiān)測，治理后現(xiàn)場粉塵濃度臆8 mg/m3。

3.3 皮帶機和轉運站

結構設計時，每條皮帶機的卸料滾筒處設置流線形斜流槽或分叉溜槽，不論料流大小，均能將物料導流到受料皮帶機中心，并防止粉塵外逸。導料槽蓋板與側板的結合面均用橡膠墊密封；設置頭部清掃器和回程清掃器，減少皮帶沾料。

碼頭前沿高架皮帶機布置擋風板，擋風板平均高度2.5 m；室外除與卸船機、堆取料機、裝船機等連接處，皮帶機設置皮帶防雨罩或設在封閉廊道內(nèi)，阻止或減少橫向風力所引起的粉塵飛揚。

各轉運站皮帶機轉接點根據(jù)物料落差采取噴霧抑塵與封閉塵源相結合，控制粉塵逸出。

3.4 堆場

3.4.1 堆垛抑塵

堆場內(nèi)采用霧化濕潤系統(tǒng)噴槍噴淋，減少揚塵。霧化濕潤系統(tǒng)采用主動控制和手動控制，向下落的物料和堆垛均勻噴霧，其中一部分水霧使干燥的物料得到均勻濕潤，從而降低了物料落入下段皮帶時的產(chǎn)塵量；另一部分水霧則擴散在含塵空氣中，并與氣體中的運動塵粒撞擊、粘附，增加了粉塵顆粒的濕度，塵粒相互凝聚，重量增加，最終沉降在料堆上。堆場內(nèi)共設置216套高壓噴槍，射程50 m，高度20 m。

在堆場料堆周圍布置一定數(shù)量的防塵噴頭定時向煤堆灑水加濕，白天不低于4次，夜間不低于2次。煤炭含水量達6豫~8豫，可抑制粉塵飛揚[5]。

3.4.2 防風網(wǎng)

堆場四周布置防風擋塵網(wǎng)，高度為19.8 m，總長3 480 m，降低場內(nèi)風速，減弱粉塵飛揚漫逸。防風擋塵網(wǎng)內(nèi)外側布置綠化防塵林帶，同時保存-有林帶，并栽植了大量新樹。防風網(wǎng)平面布置見圖1。

圖1 防風網(wǎng)平面布置圖Fig.1 Layout plan of windproof net

3.5 綠化和其他措施

對各場所場地硬化，在工作場所和居民區(qū)之間設置林帶和草坪，吸收阻滯粉塵，效果較好。本工程綠化面積約8.11 hm2，綠化系數(shù)達5%。

碼頭、引橋面及道路采取人工清掃或定時沖洗面層，控制二次揚塵。對車、船可采用清潔型燃料車，控制廢氣排放。配備清掃車1輛和灑水車1輛定期對場地進行清理，灑水抑塵。

在廠界靠村莊處設置2套環(huán)保在線監(jiān)測，主要監(jiān)測數(shù)據(jù)有粉塵PM2.5、PM10、TSP及煤炭自燃產(chǎn)生的SO2、NO等，以充分履行社會責任。

本工程采用先進的裝卸運輸工藝和選用先進設備，工程整個卸煤、輸送、儲存、裝車全過程采取先進有效的防塵措施，從源頭控制煤粉塵，抑塵率可達80豫，達到清潔生產(chǎn)要求。

4 水保護和利用

4.1 港區(qū)雨污水

散貨露天堆場的排水問題是行業(yè)面臨的共性難題[6]，物料和水混合后一起排放，造成資源浪費和環(huán)境污染。港區(qū)內(nèi)雨污水主要為含煤雨水和含煤污水。

含煤雨水由暴雨時從煤堆溢出的雨水形成；含煤污水是在裝卸設備運行中，為保持碼頭、道路的清潔，防止二次揚塵污染，定期沖洗散落物料產(chǎn)生的。含煤雨水和含煤污水的主要污染物是懸浮物、色度。

4.2 雨污水接收

湄洲灣地區(qū)雨水充沛，無霜凍期。堆場的雨水和含煤污水收集方式，采取平面有組織排水匯集至污水池，減少地下管線布置，保證了場地基礎堅實平整和高利用率；在堆場道路周圍設明溝，截流煤污水，并通過明溝網(wǎng)絡將污水匯集到煤污水調(diào)節(jié)沉淀池；堆場四周設置明溝收集雨污水匯入污水調(diào)節(jié)沉淀池。

碼頭設置明溝和集污池，收集雨污水和沖洗污水，設潛污泵將集污池內(nèi)的污水提升，通過管道輸送到陸域煤污水調(diào)節(jié)沉淀池。

4.3 污水處理

為保護環(huán)境和節(jié)約水源，港區(qū)內(nèi)煤雨水、煤污水經(jīng)處理后循環(huán)使用，污水處理工藝流程如圖2所示。

圖2 污水處理工藝流程圖Fig.2 Flow chart of waste water treatment technology

港區(qū)內(nèi)設置生產(chǎn)水處理站1座，主要處理工藝為絮凝、沉淀，污水經(jīng)處理后作為生產(chǎn)環(huán)保用水。生產(chǎn)水處理站處理能力230 m3/h，調(diào)節(jié)沉淀池容積2 000 m3。

4.4 中水利用

含煤雨水和含煤污水經(jīng)處理后循環(huán)利用，作為港區(qū)生產(chǎn)、環(huán)保和消防等用水，不足部分補充自來水，港區(qū)內(nèi)雨水基本做到零排放。港區(qū)供水系統(tǒng)包含低壓生產(chǎn)環(huán)保消防給水系統(tǒng)和高壓生產(chǎn)環(huán)保給水系統(tǒng)，見表2。

表2 供水系統(tǒng)參數(shù)表Table 2 Parameters table of water supply system

4.5 含油污水處理

港區(qū)沖洗油污水主要為流動機械沖洗水、機修車間地面沖洗水，經(jīng)排水溝收集后匯入集水池，由水泵提升至油污水處理站，經(jīng)油水分離器處理后，納入生活污水處理設施處理。港區(qū)含煤污水、生活污水和機修污水經(jīng)處理達到相關標準[7]。

5 結語

本項目裝卸生產(chǎn)設計可比能源綜合單耗為3.05 t標煤/萬t吞吐量，達到國內(nèi)先進水平，符合清潔生產(chǎn)要求。運營期大氣污染物主要是堆場、卸船、堆垛等產(chǎn)生的煤塵，排放量約48.98 t/a，各項指標均符合相關要求。

在國投湄洲灣煤炭碼頭規(guī)劃、施工、營運各階段，對水域保護、大氣污染、噪聲污染、固體廢棄物等分別進行了污染源分析并提出了相應的治理措施[8]；通過對碼頭和堆場中的系統(tǒng)設備加強密閉阻塵、霧化濕潤、水霧除塵、噴淋降塵等措施，設置通風除塵系統(tǒng)等設施，減少了污染，為員工提供了潔凈的工作環(huán)境；對港區(qū)內(nèi)雨水進行水收集和處理，循環(huán)利用；運營過程中加強管控和提高員工環(huán)保意識，使環(huán)保設施發(fā)揮出重要作用，履行了企業(yè)的社會責任。