煤炭港口转接机房粉尘综合治理技术研究和应用

周合亭，胡艳（中交一航局安装工程有限公司，天津　300457）

煤炭港口转接机房粉尘综合治理技术研究和应用

周合亭，胡艳
（中交一航局安装工程有限公司，天津300457）

随着散货港口的发展，在以煤炭作为散货物种的装卸和存储作业中产生的粉尘对环境的污染日益严重，根据港口现状研究煤炭港口粉尘治理技术，尤其是转接机房内的粉尘综合治理技术尤为重要。通过对各种设备在不同作业工况下的特点，不断优化设计、采用先进的工艺和设备等措施，设计经济实用的煤炭港口粉尘综合治理方案。从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或避免生产过程中污染物的产生和排放，减轻或消除对人类健康和环境的危害。

煤炭港口；转接机房；粉尘；综合治理

1　概述

散货港口环境污染的主要方面包括空气污染、水质污染、环境噪声污染等，其中危害最为严重的是粉尘对大气和水体的污染。散货港口粉尘在大气环境中扩散、迁移是中国港口城市大气总悬浮物污染的主要方式之一。目前，我国各大煤炭港口粉尘排放超标，粉尘污染已经严重影响附近的居民、海域及港口的可持续发展。

近年随着国家经济的发展，对环境保护的重视程度越来越高，相关部门已经制定了相应的规章制度和规范要求，如清洁生产相关法律法规、工业场所有害因素职业接触限值等都对港口粉尘排放提出了新的要求[1-2]。煤炭中转储备基地集中、规模化的运作特点，有利于综合考虑煤尘防治，优先选用技术先进、安全可靠的工艺设备，采用有效的除尘系统[3-5]。

2　传统转接机房煤炭转运分析

2.1转运点设计原理

带式输送机系统是保证煤炭港口正常运行的主要设备之一，煤炭输送系统高效运转的关键是带式输送机间的转运点。转运点决定物料输送效率、皮带等设备寿命、转运站作业环境及输送系统运行的安全性。

传统落煤管在设计上存在着一定问题，其布置不合理、堵料、胶带严重跑偏、撒料、转运点粉尘浓度大等一直存在并难以治理。传统转接机房转运点一般由头部漏斗、三通、溜管、电动翻板、对中调节装置、导料槽等组成。传统的设计思想是为有效保证设备的使用寿命，通过在落煤管中形成“料磨料”来减少物料对设备的磨损，落煤管的结构使物料运行过程中过于分散造成物料间冲击。“料磨料”的设计思想虽然在一定程度上减少对落煤管的直接磨损，但因为在物料输送过程中，分散的物料受落煤管结构的影响出现不同的速度和加速度，造成物料之间相互撞击形成物料外泄和严重的扬尘，造成了生产现场恶劣的环境。

2.2转运点粉尘析出机理

任何粉尘的污染都要经过产生和传播过程。粉尘从静态变成悬浮状态的过程为尘化过程，弄清尘源是治理粉尘的关键。

传统转运点的设计选型一直遵照《DTⅡ型固定式带式输送机设计选用手册》进行，转运点设计一般不结合带速和胶带倾角计算料流在落煤管中的运行轨迹，套用标准图册设计，头部漏斗处由于物料撞击造成头部冲击大；落料管的设计基本都是转角设计和垂直落料，物料散开状倒下，物料形成自由落体和过快速度，产生负压，吸收周围空气形成诱导风，混合空气的物料落到皮带上又挤压出空气，带出大量粉尘。物料到达受料皮带时，流速非常快，其运动方向与受料皮带呈90°角，对皮带冲击大，且过快的速度带动空气到导料槽中形成较高正压涡流，涡流受到挤压会产生粉尘，涡流易和导料槽口相对负压配合产生较大风速，产生大量粉尘。

2.3转运点除尘装置的配置

为了降低转接机房内的粉尘浓度，改善转接机房内的作业环境，转接机房内通常设置有多种除尘设施，包括布袋式除尘器、干雾抑尘装置，甚至针对粉尘较大煤种还配置了药剂抑尘装置。

除尘设备不仅种类多、数量多，且使用的各类除尘器都受煤种特性及现场工况的制约，能耗和维护工作量大，运行费用高。根据现场实际情况来看，转接机房生产作业时，产生的煤粉尘仍然很大，除尘效率普遍较低，除尘设备的累加并没有达到预期的除尘效果。

2.4转运点应用情况

在煤炭港口生产过程中，煤炭在转接过程中沿漏斗及溜槽下落至下游皮带，因势能转换成动能对下游皮带机产生了很大的冲击，降低设备的使用寿命，甚至造成设备失效，同时使漏斗、溜槽、导料槽内的粉尘浓度大幅提高，粉尘沿设备缝隙逃逸逐渐会蔓延至整座机房；清扫器在清理回程煤炭时，煤粉清理时起尘且清理掉的煤粉直接落至地面；导料槽密封不严，导料槽出口煤灰较大等问题给转接机房内造成了严重的环境污染，并且使得转接机房及附属区域工人清洁工作劳动强度增大。

目前，机房内以清煤工用扫帚、铁锨等工具人工清扫为主，必要时结合冲洗卷盘等设备进行冲洗清洁，清扫量巨大，劳动作业强度大，且机房内的恶劣环境给劳动者带来了极大伤害。

3　转运点粉尘治理综合解决方案

传统的煤炭粉尘治理技术都通过除尘的方式进行粉尘的治理，本文采用以防为主，以除为辅的转接机房粉尘综合治理技术，力求从根本上抑制其尘源的产生和扩散。其技术应用特点为物料自上部皮带卸载至受料皮带上时，采取必要措施，控制物料流动形态，控制物料在流动过程中运行轨迹和运动速度，控制煤流与胶带接触的角度，引导物料流以最小的冲击准确落入接料皮带。采用可靠的导料槽密封技术，确保粉尘不外溢。同时优化清扫器布置，确保皮带得到有效的清理。此外，合理设置副溜槽对煤尘进行收集处理，在清扫器处增加喷雾管线和喷嘴以抑制清扫器在清扫过程中产生的粉尘。

3.1采用控制物料流动的曲线溜槽技术代替传统溜槽技术

为缓冲煤流产生的冲击以控制物料流动速度并减少粉尘的产生，在皮带机转运点处设置曲线溜槽，转运点按控制物料流动技术设计溜槽，减少物料转运落差过程中的势能，从源头上减少粉尘产生的诱因（图1）。控制物料流动的技术主要通过以下四个方面的改变来控制物料在落煤管流动过程中粉尘的产生。

1）料流调节装置将散开的物料流集中， 使物料流主体的扩散降到最低，尽量减少由于物料散开和流速过快形成的断流产生真空从而吸入外面空气进入物料流形成诱导风，从而从根源上控制粉尘的产生。

2）尽量减小物料流对落煤管壁冲击的角度和力量，减少冲击产生的粉尘，同时又尽可能保持多的动量，防止堵料。

3）控制物料流沿落煤管壁以可控的速度向下移动，以避免物料流速过快引起的断流或者带入过快速度的空气。

4）采用合理的给料装置，可以以适当的速度、从适当的角度将聚集的物料流引至接收皮带的中心，从而减少皮带冲击、皮带磨损、粉尘产生、偏心加载、耐磨衬板的磨损以及其它问题。

整个应用控制物料流动的曲线溜管技术，环境状况可以大为改善，粉尘得到有效控制，噪声降低，堵煤现象也不容易发生，同时大大降低维护和改造的需求。

3.2降尘双密封大容量导料槽技术

皮带机导料槽采用双密封结构（图2），并加大导料槽的容积，有效降低导料槽内风压。具体结构为：导料槽内侧采用耐磨衬板，衬板可上下调节，最低距离胶带高度不大于20 mm，可起到一级密封，并可有效防止侧板磨穿并保护防溢裙板。导料槽两侧均安装高密度橡胶和超高分子聚氨酯防溢裙摆，可起到二级密封，防溢裙摆为双层弹性密封，以上措施可确保导料槽两侧的完全密封。

图1　转接机房粉尘综合治理方案图Fig.1　Scheme for comprehensive dust control in transfer towers

图2　双层防溢煤防尘装置Fig.2　Double de-dusting device to prevent spilling of coal

双层密封可有效保证粉尘不会从导料槽两侧外溢，且防尘效果持久。

在导料槽内加装阻风帘（图3），在保证降低诱导风的同时吸附粉尘。阻风帘交错安装，依照堵不如疏的原则，诱导风向形成S形走道，能有效抑制风速和粉尘。

图3　防尘帘布置示意图Fig.3　Schematic diagram of de-dusting curtain

3.3头部清扫器的布置方式的优化

清扫器在带式输送机系统中非常重要，若皮带清扫不好，不仅会引发系统故障，造成设备失效，还会影响作业效率，造成环境污染，而且还可能引发安全事故。

目前，各大港口清扫器清扫效果不理想，需对清扫器布置进行优化，尤其是头部滚筒清扫器布置选型。根据港口带式输送机运行工况，在头部滚筒下布置4道清扫器（图4），即一级清扫器2道，二级清扫器1道，三级清扫器1道，以完成对皮带的清扫。

图4　清扫器布置Fig.4　Layout of de-dusters

3.4增加副溜槽

清扫器在清扫皮带过程中起尘，且清理掉的煤粉直接落至地面，通过合理设置副溜槽来保证清扫器清理掉的煤粉直接通过副溜槽收集后进入主溜槽或转移至地面回收箱。在清扫器处增加喷雾管线和喷嘴以抑制清扫器在清扫过程中产生的粉尘。

4　应用效果

上述粉尘综合治理技术已在黄骅港部分转接机房中得到应用，目前使用状态良好。

采用上述方案，可以从源头上解决煤炭在转运过程中起尘问题，可以有效降低煤炭在转接过程中产生的粉尘量，同时减少煤炭转运过程中的撒漏量，对设备的安全、环保的运行具有无可替代的效果。改造后设备在配合原有部分除尘措施的基础上，对煤炭转运过程粉尘污染进行综合性治理，可以达到国家环境保护和安全的要求，具有很好的社会效益。

5　结语

煤炭储存、装卸、搬运过程中产生的煤尘飞扬，对煤炭储备场两侧的生态环境造成了严重污染。为改善煤炭转接机房及附属区域的粉尘、积煤清理和设备运行能耗高的问题，进一步提高煤炭港口清洁生产管理水平，有必要对转接机房生产作业设备设施进行粉尘综合治理与改造，提高带式输送机系统的运行效率，降低运行与维护的成本。

煤炭转接作业产生的粉尘污染的治理，必须从作业工艺和作业特点出发，从设计之初就予以考虑，采用综合的粉尘防治技术。通过各种设备在不同作业工况下的特点，不断优化设计、采用先进的工艺和设备等措施，设计经济实用的煤炭港口粉尘综合治理方案，从源头消减污染，提高资源利用效率，减少或避免生产过程中污染物的产生和排放。

[1]GB 20426—2006，煤炭工业污染物排放标准[S].

GB 20426—2006,Discharge standard for coal industry[S].

[2]GBZ 2.1—2007，工作场所有害因素职业接触限值-化学有害因素[S].

GBZ 2.1—2007.Occupational exposure limits for hazardous agents in the workplace:Chemical hazardous agents[S].

[3]苏雁，曹晓东.单流体与双流体综合除尘系统研发与应用[J].中国港湾建设，2015，35（8）：39-42.

SU Yan,CAO Xiao-dong.Research and application on single fluid and double fluid integrated de-dusting system[J].China Harbour Engineering,2015,35(8):39-42.

[4]乔朝起.筒仓储煤技术在港口散货系统中的应用[J].中国港湾建设，2015，35（4）：52-56.

QIAO Zhao-qi.Application of coal silo storage technology on port bulk cargo system[J].China Harbour Engineering,2015,35(4):52-56.

[5]曹晓东.黄骅港三期工程翻车机房区域除尘设备的选型及应用[J].中国港湾建设，2013（S1）：47-50，59.

CAO Xiao-dong.Selection and application of de-dusting equipment in car dumper area of Huanghua Port phase III project[J]. China Harbour Engineering,2013(S1):47-50,59.

Research and application of integrated technology for dust control in coal transfer towers of coal terminals

ZHOU He-ting,HU Yan
（Installation Engineering Co.,Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300457,China）

With the development of bulk cargo ports,the environmental pollution by the dust produced during coal handling and storage is becoming increasingly serious.According to the present situation at ports,coal dust control technology,especially the comprehensive dust control technique for coal transfer towers,becomes particularly important.Based on the characteristics of all kinds of equipment under different operating conditions,and through continuous optimization designs and the use of advanced technology and equipment,an economical and practical coal de-dust system is designed so that the dust pollutants are eliminated or reduced from the source to improve the efficiency of resource utilization and to reduce or avoid the generation and emission of pollutants in the production process,in order to reduce or eliminate the hazards to human health and the environment.

coal port;transfer tower;dust;comprehensive management

U653

A

2095-7874（2016）08-0054-04

10.7640/zggwjs201608013

2016-04-13

周合亭（1975— ），男，河南许昌市人，高级工程师，总经理，机械设计及制造专业。E-mail：zhouheting@163.com