翻车机系统应用微米级干雾抑尘改造实践

张振义

摘 要：粉尘治理是噬需解决环保问题，输煤系统粉尘污染作为电厂污染的主体，主要由煤炭装卸、转运过程中产生，本文以此为切入点，介绍了翻车机的粉尘喷雾治理方式缺点， 详细介绍了微米级干雾抑尘的工作原理和装置组成以及在翻车机系统的应用。

关键词：微米级干雾抑尘； 翻车机； 粉尘污染

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.023

1 引言

近年来，环境问题日益突出，诸如雾霾等现象日益常见，环保问题已经成为一个刻不容缓的课题，国家在政策上也出台了相应政策，鼓励一些重型污染源产业升级改造。火电厂最大粉尘污染是输煤系统，煤炭到厂后通过翻车机翻卸、转运、储存等最后供给锅炉燃烧，在这流程中，产生大量粉尘污染。通过大量数据统计分析，输煤系统作业流程中污染程度比较严重是翻车机系统，皮带机转运点等，其中翻车机系统的粉尘污染最为严重。本文主要研究翻车机系统应用微米级干雾抑尘改造。

2 翻车机除尘装置的使用现状

2.1 国内翻车机系统除尘技术现状

翻车机系统由于其卸车效率高以及自动化程度高的优点被广泛应用于港口、电力等企业的装卸过程，从作者调研情况来看，目前在翻车机系统中广泛应用的除尘技术主要有干式除尘和湿式除尘两大类。对于干式除尘技术，应用最为广泛的是俩大类即布袋除尘和静电除尘，简单而言，干式除尘方式首先储气（将污染大气捕捉到除尘设备中），然后进行各种物理化学转化使之成为清洁气体，最后将处理后的大气（此时已经为清洁气体）对外排放。对上述除尘流程分析可知，干式除尘优缺点同样明显，优点是对己进入进风室的空气除尘效果较好。但其优点有着一个极大的制约那就是对于空气的捕捉要求高，这加大了技术难度。显然在第一步捕捉过程中，如果只能将很少比例的污染空气吸入到进风室中，那么最终的除尘效果必然不尽如人意，还有可能导致粉尘的二次污染问题。除了技术上的缺点，最主要的是对人本身的伤害，采用干式除尘由于操作环境差，容易导致工人患上呼吸类的难以根治的危害性大的职业病。综上，在港口、电力等企业中大部分翻车机、堆取料机及装船机采用湿式除尘的方式。

湿式除尘技术的具体分类在图1中已给出，可见主要是喷淋除尘和药剂除尘。而这两者又不是互相独立的，从本质上讲药剂除尘是喷淋除尘的一个延伸，对比喷淋除尘，它更进一步，将抑尘药剂加入到喷淋设备，这样显然提高了除尘效率。总之，所谓湿式除尘就是在起尘地点喷水（或者加入药剂），增加场空间的湿度，粘合粉尘颗粒使之不再扬起。与干式除尘相比，湿式除尘对无组织排放的粉尘具有较好的除尘效果，湿式除尘存在的问题是，一般水雾颗粒直径较大，对于直径细小的粉尘颗粒凝结度不高（有理论“水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结的机率最大”），此外，喷淋时耗水量大而且又受外界温度的限制，在冬季的时候难以实施。综合上述干式和湿式各自优缺点的考虑， 部分港口和电厂实施微米级干雾抑尘，效果良好。

2.2 某电厂翻车机喷雾除尘装置现状分析

某电厂2×1000MW机组输煤系统翻车机设备于2012年1月1日正式投入运行，该翻车机设备现采用囊式恒压湿式除尘，用水量32t/h，喷嘴型式3/4BD，水泵型号DG-25，布置方式为地面机上。翻车机设备在翻车过程瞬间产生大量扬尘，现除尘方式喷雾压力小，每个喷嘴出水量只能对局部点进行扬尘抑制，形成不了大面积的雾化效果，不能有效抑尘，造成煤粉大量外溢，严重污染生产现场环境，增加了现场保洁人员的工作量及冲洗水用量。采用湿式除尘方式，使翻车机设备长期处于潮湿状态，锈蚀严重，同时在翻车过程中产生的煤粉遇水后大量粘附在设备本体上，难以进行清理。产生的粉尘随风飘扬，经常落在翻车机系统各部位的光电开关上部，使光电开关不能有效工作，需停运设备进行清理，造成卸车工作中断，影响卸车效率。

而且翻车机设备自投运以来，除尘系统曾先后发生“除尘泵密封漏水、电磁阀卡塞、喷嘴堵塞”等较多缺陷，且曾发生喷雾水进入1台压车梁的限位开关，限位开关失效，在牵车过程中使压车梁未升起，造成1台压车梁机构的液压缸故障，直接影响火车来煤的卸车工作，增加检修人员的维护工作量。翻车机设备在翻车过程瞬间产生大量扬尘，现除尘方式喷雾压力小，每个喷嘴出水量只能对局部点进行扬尘抑制，形成不了大面积的雾化效果，不能有效抑尘，造成煤粉大量外溢，严重污染生产现场环境，而且粉尘浓度过大还有产生粉尘爆炸的危险。由此进行翻车机室粉尘治理技术更新改造具有重要实践背景。

2.3 翻车机微米级干雾除尘装置成功案例

对于翻车机室粉尘扬尘较大问题，国内部分电厂、港口采用了翻车机气化干雾除尘装置，且使用效果良好。

作者在调研了解到：装置的安装位置位于翻车机与输送带的间隙中，在喷雾抑尘箱中形成干雾（考虑到粉尘颗粒主要是由10微米以下的颗粒组成，所以这里所形成的干雾直径为1-10微米，这样就可最大化的除尘），形成的干雾通过控制指令喷向粉尘，为了选择最佳喷射时间，通过软硬件控制使得开始喷射时间与车厢翻转时间相同，这样可以瞬时包围住倾泻的煤炭，最大化最佳时间使直径类似的干雾与粉尘接触碰撞凝结，然后由于自重而下降。微米级干雾抑尘装置优点十分明显，使用单位相关数据表明，用水量约为原系统的十分之一，还因此解决了翻车机房底部积水的问题，最直观的数据消尘率达到95%，除尘效果与原系统相比大幅提高。

3 微米级干雾抑尘装置的抑尘原理

“水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结的机率最大”。 构成了微米级干雾抑尘的理论依据。这意味着粉尘可以通过水或化学剂被粘结而聚结增大，而且考虑到粉尘直径大小，如果水雾颗粒越接近尘埃颗粒， 那么聚结的可能性就越大，除尘效果将越好。聚结后的粉尘团将变大而加重， 大于空气密度从而很容易自降，达到过滤效果。仿真实验验证了理论研究的正确性，当含尘粒的气流绕过雾滴时，雾滴捕捉住气流中尘粒的机率与雾滴的直径有关。通过大量实验表明，只有雾滴与尘粒径相近时，才相撞而捕捉住尘粒。一般装卸过程中产生的粉尘颗粒直径在微米数量级，所以装置中喷出的干雾控制在10微米以下，最大限度的增加其凝结率。综上，除尘装置产生不同颗粒的水和雾状水，与空气中的不同力度的颗粒进行吸附和包裹，后自动结合受重力影响落到运输皮带机上，从而达到有效除尘的目的。

4 微米级干雾抑尘装置组成部分介绍

微米级干雾抑尘装置由上述原理阐述可以看出有产生干雾装置，喷射干雾装置以及相应的控制部分组成。具体可以分为以下几个部分：微米级干雾抑尘机、螺杆式空气压缩机、万向节喷雾器总成、水气连接管线、储气罐、电伴热系统和自动控制系统。下面将分别阐述各自部分。

（1）微米级干雾抑尘机。微米级干雾机由电控系统、多功能控制系统、流量控制系统组成，装置出厂的防护等级为IP55，外部材料选用碳钢喷塑，箱体板的厚度不低于2mm，并具有触摸屏或文本显示器。

电控系统主要由PLC芯片，放大驱动及保护电路以及相关器件（诸如各类继电器等）组成，可以通过电控系统来进行启动或者停止喷雾操作。在目前应用的系统上包括自动和手动两种操作模式。选择自动操作模式，操作人员由可编程逻辑控制器（PLC）进行远程自动喷雾操作控制。选择手动操作模式，操作人员人可按压微米级干雾抑尘机上的文本显示器或触摸屏进行现场操控。此外在显示屏上，操作人员还可以通过相关操作对喷雾周期及管道吹扫时间等选项进行修改，以期更好的增加工作效率。

多功能系统包括过滤器、控制阀、管道吹扫阀和压力传感器，具体的功能是净化外部水源，使之达到喷头使用标准。材料要求标准为所以器件的与液体接触的部分，设备内部所有管线，都采用304不锈钢材料或合金铜材料。

微米级干雾机的流量控制系统一方面可以控制传送来的水和经过压缩的空气的流量，另一方面可以将经过调节控制后的水和空气利用分配器和阀门装置分配到各个喷头中去。

（2）螺杆式空气压缩机。为系统提供标准气源。

（3）喷雾箱/万向节喷雾器总成。总的来说，干雾抑尘机输送来的气、水在这里进行转换，然后向指定除尘地点喷射出去，主要为直径为1～10μm的水滴干雾，为的是除去对人危害最大的相应粉尘颗粒。

喷嘴是万向总成的一部分，安装在不锈钢保护壳体的安装座内，且配套相应的水气管线。可以调节喷雾方向，在运输过程中可以保护喷嘴被其他物件直接碰撞。喷嘴安装在长方体铝合金箱体内，并配接水气管线及伴热带构成干雾箱总成。长方形铝合金箱体可防止物料在倾卸过程中撞击喷嘴。

微米级干雾机输送来的气、水在万向节总成（干雾箱总成）中形成直径为1～10μm的干雾，这也是整个除尘装置的核心部分，转化效率的高低决定着除尘效率的高低，形成干雾后按照控制指令喷向抑尘点。

微米级干雾喷嘴应采用原装进口（整套喷嘴为耐腐蚀不锈钢棒材加工而成，不得全部或局部采用铸造品），水雾颗粒在10微米以下且应具备自净功能。

（4）水气连接管线。装置水汽系统的连接管道，材料为符合国标的热浸锌钢管。

（5）储气罐。压缩空气储罐应结合空压机的产气量确定其容积，并配有安全阀、压力表、排污装置等；

（6）电伴热系统。起保温作用，启动条件为环境温度小于+5℃，作用于干雾抑尘机、喷雾器总成及水、气管路上。

（7）自动控制系统。连接干雾机与翻车机的翻车控制信号， 从而实现自动控制。

5 微米级干雾抑尘装置流程

将水源引入喷雾装置储水罐内，水通过增压泵增压，过滤装置过滤后，分路（0.4-0.5MPa）通向喷头位置。空气通过空压机增压、调压器，进入储气罐，分四路（0.4MPa左右）通向喷头位置。水与气在喷头位置汇和，经过喷头直接喷出雾化极大的雾气，产生的气雾80%以上小于10um，由于粒度相近，因此水雾颗粒极易与粉尘吸附，达到降尘的效果。

整套干雾抑尘装置布置空压机、储气罐、干雾机电控系统各一台，翻车机四周布置18组干雾箱，系统水源接至厂内生活水。系统管道选用不锈钢无缝钢管，柔性管道选用帘子线编织高压胶管。

6 应用效果及经济效益

应用微米级干雾抑尘装置可以减少直接水喷淋对翻车机设备的锈蚀影响，降低电气设备的故障率。减少用水量（，可以减少90%相比原设备 ）减少热值损失。减少粉尘排放对环境的污染。减少维护、保洁人员工作量，最大程度的改善了周围环境和现场作业人员的劳动环境， 由此可以减少职业病的发生， 可以看出应用微米级干雾抑尘装置不仅在经济角度有重大提高，在社会角度也更加人性化，提高了工人的工作安全环境。

7 结论

随着大气污染日益严重，环保问题日益凸显，本文以电力、港口环境污染主体煤尘切入，分析了微米级干雾抑尘装置在其环保及防尘中应用，可以预见的是其在电力、港口和各大矿山企业的应用前景将十分光明。

参考文献：

[1]朱广一.大气可吸入颗粒物研究进展[J].环境保护科学，2002（113）.

[2]吴维平.中国沿海港口粉尘污染的防治现状与对策[J].交通环保，1999（04）.