翻车机干雾抑尘系统故障分析及改进

陈 敏

（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛 066000）

0 引言

翻车机卸煤作业时经常会出现扬尘现象，其扬尘量的大小主要取决于待卸煤炭的粒度尺寸、含水量等因素。尤其在冬季为了防止出现冻煤，煤炭生产企业一般会降低煤炭含水量，这导致港口企业卸煤作业时，翻车机区域内产生大量粉尘，浓度最高能达到上千毫克每立方米，污染相当严重，严重危害职工身体健康。为抑制粉尘的产生，必须安装一套行之有效的除尘装置。

秦皇岛港煤一期翻车机投产于2004 年，除尘装置初始设计为水喷淋式除尘，不仅浪费大量水资源，而且除尘效果也非常有限。近年来国家对环保越来越重视，这种传统的水喷淋式除尘效果完全达不到环保要求。为此2016 年，将翻车机除尘装置统一更换成除尘效果较为明显，技术更为成熟的微米干雾抑尘装置。

1 翻车机干雾抑尘装置

干雾抑尘装置主要包括超声波喷嘴、螺杆式空气压缩机、储气罐、微米级干雾抑尘主机、干雾箱控制器、干雾箱总成、电伴热装置和水气管路等组成部分，其抑制粉尘工作流程如图1 所示。

图1 干雾抑尘装置工作流程

2 翻车机干雾抑尘装置使用过程中的问题

秦皇岛港煤一期干雾抑尘系统于2016 年安装，使用一段时间后故障率居高不下，主要表现为3 个方面。

（1）干雾除尘系统料斗区域内水路管路保温伴热受大块煤砸伤损坏。

（2）料斗区域内干雾控制器箱密封不良，水汽进入导致控制器短路，系统停机。

（3）料斗区域内干雾控制器控制线路接头处接触不良或对地短接，造成干雾保护空气开关掉闸停机等。由于故障率太高，干雾抑尘装置形同虚设，对其改造势在必行。

3 改造方案

针对翻车机干雾抑尘系统在使用过程中存在的问题，对干雾抑尘系统进行两方面技术改造。

（1）在翻车机倾翻侧水路管路保温系统外加装防护罩，防止翻卸作业过程中块煤对保温系统碰撞破坏。

（2）改造干雾控制器对喷雾雾箱控制方式，减少干雾控制器布置数量及放置位置，消除料斗区域内控制线路布设，降低干雾抑尘系统电器故障率。

由于翻车机基坑狭窄，干雾抑尘系统布置于倾翻侧挡尘墙上水路管路位置受限，安装较低。翻车机翻卸作业过程中，由于翻车机转速为1.44 r/min，导致大块煤块呈抛物线型运动轨迹抛出，砸中位于下端水路管路保温伴热系统。造成水路管路保温材料掉落，伴热线路砸断，管道内自来水结冰胀裂水路钢管。

为解决上述问题，在翻车机倾翻侧水路保温伴热系统外加装防护罩。初始设计保温材料为岩棉管，岩棉管外采用1.5 mm厚铁皮卷筒防护。由于铁皮强度不足，在大块煤块多次冲击下变形掉落，进而造成岩棉管掉落。为减小所加防护罩直径，合理布置管路空间，首先考虑重新选择保温材料，在满足保温特性前提下，尽量减小保温材料绕管路厚度。经选择最终确定采用橡塑海绵。橡塑管道保温材料导热系数低，具有细致的独立气泡结构，无空气对流，完全闭孔结构，绝热效果持久良好，材料与水汽完全隔绝。在89以上、-60以下环境不会引起物质性变化，且橡塑保温管道材料不吸水，不凝露，使用寿命长，易弯曲，施工方便，非常适合该位置处使用。

防护罩采用直径200 mm、壁厚8 mm 管道中间切割制成，采用膨胀螺栓在挡尘墙上有效固定，采用橡塑海绵保温后管道防护于防护罩于墙面所成空间内。

由于翻车机基坑狭窄，布置于基坑内干雾控制器及其控制阀、控制线路工作环境及其恶劣，不仅受到水雾及粉尘污染，同时还有设备振动及翻卸作业过程中煤块冲击破坏。为降低该位置处故障率，最简单的方法就是减少基坑内干雾抑尘设备零部件数量，尤其是受水雾影响较大的电控系统，减少故障点，增强设备可靠性。经过深入细致分析，决定改变喷雾箱控制方式，初始设计中每个喷雾箱配备一个干雾喷雾箱总成控制器，现改为基坑内全部喷雾箱由一个放置于基坑外墙控制器统一控制，如图2 所示。改造后基坑内可取消全部电器控制线路及阀件，大大减少故障概率。

有研究表明，影响干雾抑尘设备抑尘效果的因素中，气压变化最为显著。在水压保持不变条件下，气压增大，雾化粒径变小，在气压达到0.6 MPa 时，有超过50%以上的雾化粒直径将在10m 以下。雾化后颗粒将会互相撞击并凝聚在一起，这时将会有少部分颗粒直径变大，这些较大颗粒所占比例将随着气压增大而逐步减小，而一旦压力超过某一值时，较大颗粒占比又会随着气压增大而增大。

图2 改造后干雾系统流程

根据研究结果可知，改变喷雾箱控制方式后应保证进入喷雾箱空气压力稳定。喷雾时长未改变，每个喷雾循环所耗费压缩空气总量不变，设计储气罐足够供应喷雾所需压缩空气，系统气路压力表显示喷雾循环压力无波动。改造后由干雾控制器到喷雾箱管路变长，需对压缩空气到达末端雾箱所用时间进行验算，保证喷雾循环各喷雾箱压缩空气能瞬时到达，保障工作循环初始喷雾效果。微米级干雾抑尘系统治理点参数见表1。

由于干雾控制器到喷雾箱管路较短，最长位置为10 m，管路沿程压力损失可忽略不计，故本次验算取平均压力计算即可达到相当高的精度。在标准状态或自由状态下（0，0.1 MPa），气体流量计算公式如下。

表1 微米级干雾抑尘系统治理点参数

式中 V——气体在标准状态下的体积流量，Nm3/h

d——管道内径，mm

4 效果

此次改造解决了翻车机干雾抑尘系统倾翻侧基坑内布置管路保温伴热损坏问题，杜绝基坑内电器控制系统发生故障，简化了基坑内干雾抑尘控制系统，减少了停机检修时间，提高了干雾抑尘系统可靠性。同时降低了维修人员劳动强度，降低了煤篦子上检修干雾抑尘系统故障存在的高空坠落危险因素，提高了维修人员安全系数。