康 安

寧波港建設(shè)開發(fā)有限公司

1 引言

粉塵污染問題在碼頭輸煤系統(tǒng)中尤為突出。輸煤系統(tǒng)在卸煤過程中，煤從煤船卸載到皮帶機(jī)上以及從一條皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一條皮帶機(jī)上存在高度落差，在下落過程中受到?jīng)_擊，會瞬時產(chǎn)生大量的粉塵，污染空氣，影響電氣儀器儀表的靈敏度，危害身體健康乃至生命安全[1]。針對碼頭輸煤系統(tǒng)在卸煤過程中產(chǎn)生的粉塵問題，設(shè)計一種微米級干霧抑塵系統(tǒng)，并分析其經(jīng)濟(jì)性。

2 微米級干霧抑塵系統(tǒng)設(shè)計

目前，碼頭輸煤系統(tǒng)的粉塵治理主要以裝卸工藝性的設(shè)計來實現(xiàn)，并沒有通過源頭分析粉塵產(chǎn)生的機(jī)理，所以抑塵效果并不理想。為此，從源頭設(shè)計微米級干霧抑塵系統(tǒng)，進(jìn)行針對性地抑塵。

2.1 微米級干霧抑塵原理

研究表明，水霧顆粒與塵埃顆粒大小相近時吸附、過濾、凝結(jié)的機(jī)率最大[2]。利用高頻震蕩或高壓空氣把水瞬時吹散，讓形成的干霧顆粒直徑處在1～10 μm之間。同時大部分可吸入粉塵顆粒直徑也處于1～10 μm之間，與干霧顆粒大小一致、比重相近，所受重力一樣，故在空氣中停留時間相等，這樣粉塵顆粒與干霧顆粒就能充分凝結(jié)，粉塵顆粒起到凝結(jié)核的作用，在瞬間降塵，達(dá)到抑塵除塵的作用。

微米級氣霧(干霧)抑塵裝置能夠產(chǎn)生直徑在2～10 μm的水霧顆粒，撞擊懸浮在空氣中的粉塵(特別是直徑在10 μm左右的可吸入粉塵顆粒)，能夠有效地吸附而聚結(jié)成團(tuán)，并受重力作用而沉降，從而達(dá)到抑塵除塵的目的。

2.2 抑塵系統(tǒng)組成

微米級氣霧(干霧)抑塵系統(tǒng)主要由干霧抑塵主機(jī)、空壓機(jī)、儲氣罐、水過濾器、噴霧箱總成、水氣連接管線、自動控制線路組成、萬向節(jié)噴嘴組成(見圖1)。

圖1 微米級氣霧(干霧)抑塵系統(tǒng)組成

干霧抑塵主機(jī)按開關(guān)程序控制電磁閥打開或關(guān)閉，將過濾后的氣、水以設(shè)定的壓力、流量經(jīng)管道輸送到噴霧器總成中，實現(xiàn)噴霧抑塵。它由電控系統(tǒng)、多功能控制系統(tǒng)、料流信號控制系統(tǒng)組成。

空氣壓縮機(jī)的作用是為微米級氣霧(干霧)抑塵裝置提供符合要求及標(biāo)準(zhǔn)的氣源。

儲氣罐的作用是維持壓縮空氣系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力,使管網(wǎng)壓力不要出現(xiàn)大的波動。由于壓縮空氣系統(tǒng)末端的用氣量不可能在任何時候都是平穩(wěn)的，所以要利用儲氣罐來平衡系統(tǒng)壓力和減少空氣壓縮機(jī)的頻繁啟動和停止。

全自動精密過濾器用于過濾干霧抑塵系統(tǒng)用水，防止水中的固體顆粒阻塞噴嘴，使噴霧狀況變差，達(dá)不到有效的抑塵除塵的效果。

噴霧總成是用來接收由干霧抑塵主機(jī)輸送來的氣、水，并將其轉(zhuǎn)化成顆粒直徑2～10 μm的干霧，按干霧抑塵主機(jī)的控制指令噴向抑塵點。

水、氣管線由不同管徑的不銹鋼鋼管按要求連接形成，起輸送氣、水的作用。

自動控制線路是將干霧抑塵主機(jī)與皮帶機(jī)料流信號和帶速信號相連接,以便實現(xiàn)微米級氣霧(干霧)抑塵裝置的自動運(yùn)行。

萬向節(jié)噴嘴通過空壓機(jī)加壓，利用管道內(nèi)的壓力在噴嘴處將水霧化，形成氣霧噴出。噴嘴主要有2種形式：單流體和雙流體噴嘴。單流體噴嘴主要用于皮帶機(jī)頭尾部、轉(zhuǎn)運(yùn)站、卸船機(jī)；雙流體噴嘴主要用于卸船機(jī)、移動煤斗、翻車機(jī)等。

2.3 抑塵系統(tǒng)工作流程

通過空壓機(jī)將符合要求及標(biāo)準(zhǔn)的氣源儲存在儲氣罐里，由儲氣罐將氣源輸送到干霧主機(jī)，同時原水通過全自動精密過濾器將過濾后的水輸送進(jìn)干霧主機(jī)。干霧主機(jī)由控制系統(tǒng)控制電磁閥的開啟，將氣和水輸送到微米級干霧抑塵系統(tǒng)管道內(nèi)，在管道內(nèi)混合后，通過管道內(nèi)的壓力在萬向節(jié)噴嘴處將水霧化后噴射出去。

2.4 抑塵系統(tǒng)布置

碼頭輸煤系統(tǒng)產(chǎn)生粉塵的位置為卸船機(jī)料斗及其下部導(dǎo)料槽，以及轉(zhuǎn)運(yùn)站曲線落料管的頭部漏斗及其下部導(dǎo)料槽。

2.4.1 卸船機(jī)萬向節(jié)噴嘴布置

根據(jù)卸船機(jī)的卸料高度、料斗口徑大小、卸料速度、皮帶的寬度、導(dǎo)料槽的大小來確定萬向節(jié)噴嘴的安裝位置及數(shù)量。通常在料斗兩側(cè)擋風(fēng)板頂部、下部落料斗中部、導(dǎo)料槽兩端安裝萬向節(jié)噴嘴(見圖2)，確保卸料時干霧能夠完全覆蓋料斗上方及導(dǎo)料槽兩側(cè)，有效地與粉塵接觸、碰撞，聚結(jié)成團(tuán)而降落，達(dá)到抑塵作用。

圖2 卸船機(jī)萬向節(jié)噴嘴安裝位置圖

2.4.2 轉(zhuǎn)運(yùn)站萬向節(jié)噴嘴布置

根據(jù)皮帶機(jī)的落料高差、皮帶交接點的數(shù)量、皮帶機(jī)的帶速與帶寬的不同，在轉(zhuǎn)運(yùn)站內(nèi)設(shè)置萬向節(jié)噴嘴(見圖3)。通常在曲線落料管的頭部漏斗端部落料處設(shè)置1組干霧噴嘴，在導(dǎo)料槽的上游端部設(shè)置1組干霧噴嘴，確保煤塵不會從受料皮帶的后方外逸。受料皮帶接收物料后，在導(dǎo)料槽的下游區(qū)域設(shè)置3組噴霧裝置，確保運(yùn)動中的煤塵能被干霧完全覆蓋并充分沉降，不會從導(dǎo)料槽前方出口和側(cè)面外逸。

1.水源 2.氣源 3.萬向節(jié)噴嘴 4.萬向節(jié)噴嘴圖3 轉(zhuǎn)運(yùn)站干霧抑塵系統(tǒng)萬向節(jié)噴嘴安裝位置圖

3 結(jié)語

實踐表明，微米級氣霧(干霧)抑塵裝置能夠抑制粉塵外逸，尤其是針對10 μm以下可吸入性粉塵治理效果高達(dá)96%。其用水量可減少90%以上，物料含水量的增加量比在0.02%～0.05%之間，物料基本沒有熱值損失。該系統(tǒng)能夠?qū)Ψ蹓m進(jìn)行充分的潤濕并隨原煤一起進(jìn)入鍋爐原煤倉，避免了布袋除塵器、靜電除塵器等因粉塵長期聚集而造成的火災(zāi)隱患[3]，較傳統(tǒng)除塵裝置可節(jié)省大量設(shè)備和管道，減少現(xiàn)場場地和空間占用。