煤炭码头的防尘设计简析

黄 彬

（福建省交通规划设计院，福建 福州 350004）

煤炭码头的防尘设计简析

黄 彬

（福建省交通规划设计院，福建 福州 350004）

煤炭码头运营期间对工作场所及周边环境影响大、治理要求高的主要污染源是煤炭扬尘。本文以湄洲湾港东吴港区东1#、东2#泊位设计为例，系统的阐述了煤炭在装卸、输送、堆存过程中的一系列防尘、抑尘方案，有效控制了粉尘对环境的影响，可供类似散货码头及堆场参考借鉴。

煤炭码头；装卸；堆存；粉尘；环保

引 言

减少煤炭在装卸、输送、堆存过程中的扬尘，是煤炭码头设计需考虑的重要因素，应遵循清洁生产、循环经济、合理布局、优化工艺相结合的原则[1]。本文以湄洲湾港东吴港区东1#、东2#泊位为例，系统阐述了煤炭码头采用的防尘方案，可供煤炭、矿石等类似散货码头参考。

1 工程概况

湄洲湾港是福建省重点建设的散货港区，本工程位于湄洲湾北岸的东吴作业区，主要装卸煤炭，其中东1#泊位为20万t级卸船泊位，东2#泊位为10万t级装船泊位，设计年通过能力1 500万t。全长约600 km的向莆铁路直达港区，项目于2013年建成后成为江西、湖南、湖北等省份煤炭进口的大通道。

2 气象条件

项目所在区域气候属南亚热带海洋性季风气候。港区风玫瑰图见图1，主导风向为NNE-NE-ENE向，频率为51.39 %，其中常风向为NE向，频率为27 %，多年平均风速为3.5 m/s[2]。

图1 港区常年风向

3 总平面布置

东1#、东2#泊位岸线总长661 m，前沿线走向为东南～西北，陆域纵深1 408 m。港区总平面布置见图2，前方1 208 m以内陆域布置港口生产性区域，后方200 m布置生产及辅助建筑区，生产区与辅助区之间设30 m宽的绿化隔离带。堆场为长方形布置，在堆场四周设置防风网。进港铁路布置在东1#泊位西侧，设置装车楼一座。

防风网内的堆场纵深1 155 m，宽588 m，分为前后两个区域，前方纵深1 000 m，布置煤堆场，纵向共设置5条斗轮机轨道基础。后侧纵深155 m区域为预留煤炭筛选、加工场地。

图2 东1#、东2#泊位总平面布置

4 粉尘主要污染源分析

专业化散货泊位，煤炭装卸工艺流程如下：

卸船：船→桥式抓斗卸船机→固定式皮带机→斗轮堆取料机→堆场

装船：斗轮堆取料机→固定式皮带机→移动式装船机→船

装火车：斗轮堆取料机→固定式皮带机→装车楼→火车

装汽车：装载机→汽车

从工艺流程分析，煤炭装卸、输送、堆取、堆场存放等作业过程中，由于搅动、落差、或大风产生的扬尘是主要污染源，设计应针对上述污染源重点考虑防尘措施。

5 防尘设计方案

5.1 总平面设计的防尘方案

总平面结合本项目所在区域的风况进行布置，将辅助建筑区布置在上风向即港区的北侧，辅助建筑区与生产区之间设置30 m宽的绿化隔离带，种植满足吸尘和降低风速要求的树种；生产区布置在下风向，堆场周围设置防风抑尘网。通过合理布置，使污染源与辅助建筑区及港区北侧附近的村庄达到较好的隔离效果。

5.2 煤炭卸船过程中的防尘

煤炭卸船应考虑选用高效、节能、环保的设备，可选的卸船设备主要有桥式卸船机、螺旋式卸船机、带斗门机。桥式抓斗卸船机专业化程度高，装卸效率高，对不同煤种的适应性好，目前国内大部分煤炭码头均选用桥式抓斗卸船机。螺旋式卸船机效率高、环保性能较好，但对煤种的要求较高，若煤炭中大块较多容易卡机，设备维护量大，目前国内应用较少。带斗门机造价较低，对货种适应性较强，但效率低，难以满足专业化散货码头卸船效率的需要。经综合比较，选用2台桥式抓斗卸船机（每台卸煤额定能力为1 800 t/h），预留1台。

为了减少卸船过程中的扬尘，设计要求在每个接料斗上部安装高度2.5 m的防风围挡和喷水抑尘装置，以降低落料处的风速并对落料产生的粉尘进行喷湿处理。喷水抑尘装置设计喷淋能力为15 t/h，抓斗卸煤作业在水雾之中进行，确保卸船过程的降尘效果达到50 %以上。

5.3 输煤系统防尘设计

1）皮带机防尘设计

皮带机防尘通常采用封闭式廊道或露天皮带加防尘罩的方案，封闭式廊道防尘效果优于露天皮带加防尘罩的方案。由于需进行装卸操作，布置码头前沿的高架皮带机不能封闭，设计考虑在廊道两侧设置挡风板以降低风速，减少扬尘。从码头到堆场及堆场到火车装车楼之间皮带机均布置在封闭廊道内，可有效地降低水平运输中的粉尘产生量。

2）转运站防尘设计

转运站的除尘方式主要有湿式喷雾抑尘、干式抽风除尘和电除尘。湿式喷雾抑尘系统较简单，造价较低，效果好，本项目设计采用湿式喷雾抑尘。设计在转运点设密闭落煤管和导料槽，导料槽两端设橡胶帘，在转运站的头罩和导料槽处设置多个喷淋喷嘴进行喷洒降尘处理，抑制皮带机输送、落料过程因震动、风力而产生的煤尘飞扬。除尘器和喷淋装置均由PLC控制，在转运站受料槽、送料通道等处设置吸尘罩，使散煤受料系统处于负压密闭状态，防止粉尘外扬。由于转运站本身是封闭的，再设置以上防尘设施后，可以达到良好的防尘效果。

5.4 堆场防尘设计

1）堆场防尘方案研究

煤场面积大，是煤炭码头主要的起尘区，起尘量约占整个项目的60 %～80 %。目前煤场采用的布置方式主要有筒仓、封闭式圆形料场、封闭式钢结构料棚及防风网等4种型式。

筒仓封闭效果好、占地面积较小，直径一般为22～40 m，单仓容量1万～5万t，其工程投资大、单位储煤成本较高、空间较小且煤炭处于封闭状态容易自燃，较少应用于港口煤炭的长时间存储。

封闭式圆形煤场直径一般为80～120 m，单座容量约6万～18万t，其主要适用于货种单一、出仓能力1 000～2 000 t/h，对物料进出仓顺序没要求的场合，因此圆形料场作为电厂专用煤场较为适用。

钢结构堆场料棚的建筑功能主要是大型的储存库房，多用于电厂厂区的煤炭堆存，目前应用的跨度多在80～120 m左右，其结构的特点是跨度大、覆盖面积广，环保和景观效果较好。但料棚需设置独立基础和消防通道，和露天煤场相比，对消防、安全、通风条件等要求较高，容量较小，造价高。

防风网是一种多孔障碍物，其主要防尘机理是控制改善煤场区的风流场，在其背面可形成低风速区，减小堆场区风流场的紊流度，从而减少粉尘运动，对于堆场散货粉尘的起尘与扩散具有较好的制约作用。在堆场周围设置防风网，并与喷淋加湿相结合，可以达到环保效果，适合货运量大、煤炭品种多、堆存期较长的大型煤码头使用。本项目主要功能为煤炭中转，货运量大、堆存期相对较长，经比较采用可适应大容量堆场的防风网方案。

2）防风网设计方案

设计时对防风网的平面布置型式、高度、开孔率等主要计算参数拟定了几个方案，通过数模试验进行比选，最终确定防风网沿堆场四周布置，防风网总长度2 320 m、高度18 m。

从主导风向NE向风速流场图中可以看出，在防风网作用下，来流经过防风网后将风速抬高，平面图上看网后有很大一段蓝色和绿色的低速区（见图3），从截面图中也可以看出，来流经过防风网后存在风速抬高的过程，网后出现一段绿色的低速区（见图4），这说明了防风网对于堆场内的风速降低具有明显的作用，同时对于抑制粉尘也具有明显的效果。

图3 常风向NE向风速流场

图4 常风向NE向风速纵截面

防风板材质采用镀铝锌网板，板开孔率ε=40 %，开孔为半径R=6 mm圆型开孔，开孔排列为错开形，防风板折角为140°。上述方案布置的防风网在煤堆表面含水率为 8 %时抑尘率约 86.7 %（见表1），达到理想的环保效果[3]。

表1 防风网抑尘率

3）喷淋设计方案

堆场在设置防风网的同时，应设置喷淋降尘系统以达到含水率不低于8 %的要求。喷枪采用沿斗轮机轨道两侧基础布置的方式，根据斗轮机轨道基础间距及喷枪的有效射程，确定喷枪布置的间距及设计参数。整个堆场共布置SR150-43喷枪130把（见图5），喷枪工作压力0.9 MPa，设计有效射程57 m，设计流量129 m3/h。喷淋系统设计按每次同时开启4把喷枪，每把喷枪每次工作2～3 min，整个堆场喷淋一遍需65 min，需用水560 m3，每天喷淋3～4次，一天最大用水量为2 236 m3/h。

图5 堆场喷枪布置（局部）

5.5 道路防尘

港区配套2部吸尘洒水车，对作业区道路、码头面进行吸尘洒水处理，防止道路及码头面粉尘产生。同时在港区出口处设置洗车装置，对车辆的车厢及轮胎进行清洗后出港，以减少路面二次扬尘。

5.6 装船、装火车防尘设计

码头装船选用效率高、环保效果好的装船机 1台（额定能力为4 000 t/h），装船码头至装船机的皮带机两侧设挡板，装船机设喷水抑尘装置，作业时进行喷水抑制粉尘飞扬。

装火车采用装船楼方案，装车楼内设喷水抑尘装置，装火车的过程均在封闭的装车楼内完成，有效控制了装车过程的扬尘。

5.7 煤污水处理及回用

含煤污水主要包括码头面和散货堆场雨污水，以及转运站、廊道、港区道路冲洗废水等。所有含煤污水均通过排水沟系统收集后进入污水处理站进行处理（见图6）。污水处理站采用“絮凝+沉淀”处理工艺，处理工艺流程为：

煤污水→废水调节池→澄清池→氧化池→过滤器→环保水池→达标回用。

图6 煤污水处理站布置

污水站每套设施处理能力为6 000 m3/d（250 m3/h），处理后的清水用于防尘和堆场喷洒用水，既节约了水资源，又避免了废水对环境的污染。

6 防尘效果分析

通过对煤炭装卸、输送、堆存的各个流程采用相应的防尘措施，工程区域周边各监测点TSP日均浓度等监测值（表2）均符合GB3095-2012《环境空气质量标准》中二级标准的要求，并有一定的环境容量，周边区域环境空气质量良好[4]。

表2 环境监测主要数据

7 结 语

东1#、东2#泊位设计时针对煤炭装卸、输送、堆存过程中产生扬尘的污染源进行研究分析，在设计中采取相应的防尘、抑尘方案，满足了生产运营过程中环保的要求，取得了良好的成效。防尘设计方案具有很强的针对性，效果显著，可供类似的煤炭、矿石等散货码头及堆场借鉴。

[1]JTS 149-1-2007 港口工程环境保护设计规范[S].

[2]福建省交通规划设计院.湄洲湾港东吴港区东 1#、东2#泊位初步设计[R].福州:福建省交通规划设计院,2013.

[3]交通运输部天津水运工程科学研究所.湄洲湾港东吴港区东1#、东2#泊位散货堆场防风网建设方案研究[R].天津:交通运输部天津水运工程科学研究所,2011.

[4]福建省环境科学研究院.湄洲湾港东吴港区东吴作业区东 1#～2#泊位工程环境影响评价报告书[R].福州:福建省环境科学研究院,2013.

A Brief Analysis on Dustproof Design of Coal Terminal

Huang Bin
(Fujian Communication Planning and Design Institute,Fuzhou Fujian 350004,China)

During the operation of coal terminal,coal dust emission is the major pollution source,which has a significant influence on the surrounding environment and working place,and needs to be regulated strictly.Based on the design of the eastern berth No.1 & 2 at Meizhou Bay Port Dongwu harbor,a systematic introduction is made to a series of dust resisting and suppression plans applying to coal handling,conveying and stockpiling.The above plans can effectively control the impact of coal dust on the surrounding environment,and provide a reference for similar bulk cargo terminal and stockyard.

coal terminal; port handling; stockpiling; dust; environmental protection

U656.1+33

：A

：1004-9592（2016）06-0064-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160616

2016-03-30

黄彬（1973-），男，高级工程师、注册土木工程师、注册咨询工程师，主要从事港口及航道设计、咨询工作。