斗轮堆取料机洒水抑尘系统优化

罗福均

（国能黄骅港务有限责任公司，沧州 061113）

国能黄骅港务有限责任公司经过多年的技术创新，采用“新理念+传统除尘技术”的举措综合治理粉尘，取得了显著成效[1]。然而，对于特低灰等特殊煤种以及存储时间长、含水率低的煤，在其作业过程中难以避免出现扬尘。为了满足绿色发展和煤炭清洁化利用的要求，持续优化堆取料机的洒水抑尘系统。

1 斗轮堆取料机的清洁生产装置

1.1 导料槽

导料槽一般安装于带式输送机的受料处，作用是将高处落下的煤炭集中至皮带中部，约束煤炭不撒漏。悬臂皮带头部导料槽和中心漏斗下导料槽的主要作用是在取料时避免煤炭对悬皮和地面皮带产生冲击。悬臂皮带尾部导料槽的主要作用是在堆料时约束尾车中心漏斗掉落的煤炭。防止煤炭撒漏的能力取决于导料槽悬臂皮带与输送皮带的间隙大小，因此为保证清洁生产，必须定期检查导料槽悬臂皮带的磨损程度，磨损严重时需进行更换。

1.2 清扫器

在输送煤炭时，皮带表面会附着煤泥。煤泥被带入托辊和滚筒，会加剧轴承的磨损。滚筒表面附着的煤泥会损坏皮带，导致皮带打滑和撕裂。因此，需要在堆取料机的尾车皮带头部、悬臂皮带尾部和悬臂皮带头部安装清扫器。清扫器的刀头具有低摩擦、高耐磨、高强度的特性，能够有效清除皮带表面的煤泥。为了保持清扫器的清洁能力，需要定期检查刀头和皮带的贴合情况，并根据实际情况调整弹簧的张紧程度。此外，如果清扫器的刀头磨损严重，应立即更换。

1.3 回程洗带装置

堆取料机在装卸湿黏煤时，会有大量黏煤附着在皮带表面，清扫器无法完全刮干净。为解决此问题，在第一道清扫器与第二道清扫器之间加装回程洗带装置。因为位置的关系，洗带装置极易被回程煤泥堵塞，所以不使用水嘴喷头，而是通过增加管路出水口实现回程皮带全面覆盖的冲洗效果。冲洗后的煤污水通过接煤板收集处理，可以避免二次污染。

1.4 接煤板

接煤板位于回程皮带下方，主要作用是接住皮带或托辊架掉落的煤泥，防止煤泥污染下方单机，保持机容机貌整洁。接煤板上堆积的煤炭过多会影响皮带运行，积煤过多也是严重的火灾隐患，因此需要每天清理接煤板。

1.5 洒水系统

堆取料机的洒水系统由地面水槽、吸水装置、水箱和洒水装置组成。地面水槽能够为洒水系统提供水源，其主要分布于堆取料机行走轨道沿线，与行走轨道等长。吸水装置由吸水泵、吸水管、逆止阀组成，作用是将水槽中的水吸至水箱。水箱内装有水位检测装置，水位高时吸水泵停止运行，水位低时洒水泵停止运行。洒水装置由洒水泵、洒水管、电磁阀和喷淋水嘴组成。电磁阀共有4 个，1 号电磁阀控制尾车抛料滚筒上方的喷淋水嘴，2 号电磁阀控制悬皮尾部滚筒上方的喷淋水嘴，3 号电磁阀控制悬皮尾部导料槽出口位置的喷淋水嘴，4 号电磁阀控制悬皮头部格栅上方的喷淋水嘴。4 个电磁阀均有旁路手动阀，用于手动打开喷淋。

在堆取料机作业时，悬臂皮带启动后吸水泵开始运行，水箱水位升高，水位触发报警后，吸水泵停止运行。高水位报警2 min 后，若警报消除则吸水泵再次运行，若未消除则不运行。此过程能够保证水箱内随时都有充足的水。在自动堆料过程中，检测到煤料流后洒水泵开始运行，1 号电磁阀和3 号电磁阀打开喷淋水嘴，对尾车抛料滚筒进行喷洒。在自动取料过程中，悬臂皮带启动后洒水泵开始运行，2 号电磁阀和4 号电磁阀打开喷淋水嘴，对轮斗下料处和悬皮驱动滚筒抛料处进行洒水抑尘。作业完毕后，洒水泵停止运行，所有电磁阀关闭。当堆取料机不作业时，可以通过集控界面远程手动控制吸水泵和洒水泵的启闭。

2 洒水抑尘系统的优化措施

2.1 优化吸水装置

2.1.1 优化吸水泵的运行策略

通过对比吸水泵和洒水泵的维修记录，发现在相同的使用强度下，吸水泵的维保工作量远大于洒水泵的维保工作量，其原因为两者的运行控制程序不同。在堆取料机作业过程中，吸水泵不断启动和停止。吸水泵在启停过程中频繁受到机械冲击，加速其磨损。吸水泵启动时的电流一般为额定电流的5 ～7 倍，频繁启停会产生较大的损耗发热，造成热疲劳，而且吸水泵的频繁启停还会导致电机绝缘失效[2]。这些都是影响吸水泵使用寿命和稳定性的重要因素。因此，为了降低吸水泵的维修频次就需要避免其频繁启停。

堆取料机的水箱水位报警装置，由悬浮在水箱内部的泡沫球、感应铁片和接近开关组成。当水箱水位过低时，泡沫球下坠，通过拉绳带动感应铁片离开接近开关，触发故障报警。随着水位的上升，泡沫球浮起，感应铁片因为自身重力回到接近开关位置，故障复位。

这种装置受环境因素影响较大，故障率高，因此将水箱水位报警装置更换为浮子式液位计。浮子式液位计主要由磁性浮球、传感器、变送器3 部分组成。当水箱水位变化时，磁性浮球沿液位计导杆上下滑动，浮球内的磁铁会吸合导杆内相应位置的干簧管，使传感器的总电阻值发生变化，然后电阻变送器将电阻信号转换为电信号输出，以此实现高、低水位的报警。浮子式液位计能够精确测量水箱的实时水位[3]。通过计算吸水泵流量和洒水泵流量，确定水箱保持不缺水动态平衡的水位，并将此水位的电信号设置为水箱缺水报警信号。当水位低于此位置时触发报警信号，吸水泵自动开启，此时洒水泵还可以继续使用。改进运行策略后，能够有效降低吸水泵的启停频次，提升其稳定性，延长其使用寿命。

2.1.2 使用负压罐吸水装置

吸水泵的另一种常见故障为逆止阀止回功能失灵导致吸水管进气，无法吸水，需要重新灌泵。为了解决此故障，可以将吸水泵改为负压罐吸水装置，由抽吸式吸水改为自灌式吸水。负压罐吸水装置由滤网罩、吸水管、真空罐和注水管等组成。吸水管与真空罐上部连接，从水槽中吸水。洒水泵与真空罐下部连接，从真空罐中吸水。在第1 次使用前，要先将真空罐和吸水管灌满水。此装置的工作原理为洒水泵启动后真空罐水位下降，导致罐内压力降低形成负压。负压使水槽内的水通过吸水管流向真空罐，以此保证洒水泵持续运行[4]。负压罐吸水装置具有设备简单、维修方便、避免底阀漏水的优点，能够有效降低洒水系统的故障发生频次，减少维修工作量，提高系统的安全可靠性。

2.2 优化洒水装置

2.2.1 优化洒水泵控制界面

洒水泵的远程手动控制界面只有启动和停止按钮，其主要作用是在冲洗积煤和维修设备时，能够远程打开洒水装置对作业部位进行洒水。控制界面缺少各洒水电磁阀的控制开关，因此电磁阀的开关只能由程序控制，无法进行人工干预。在堆取料机作业过程中，如果扬尘较为严重需要增加补水量，由点检员手动开启手柄阀门，不仅浪费时间和人力，而且对环保管控要求响应速度慢。基于此，可以在远程手动控制界面上增加电磁阀控制按钮，根据现场实际情况控制电磁阀门开启的位置和数量，实现电磁阀的远程精准控制，保证清洁生产。

2.2.2 优化斗轮堆取料机头部抑尘喷淋装置

堆取料机臂架头部主要通过喷淋装置洒水抑尘。喷淋水嘴固定在格栅平台的钢结构上。钢结构位于斗轮格栅上方，高度约为2.5 m。钢结构上的喷淋水嘴侧向喷淋能够覆盖斗轮最顶部区域，向下喷淋能够完全覆盖轮斗下料区域。

但是，该喷淋水嘴无法覆盖取料时轮斗掘进煤垛区域和堆料时悬皮头部滚筒抛料区域。轮斗在取料时会破坏煤垛的高含水率外壳，容易形成扬尘。在自动堆料时，悬皮抛料滚筒与煤垛间存在大于3 m 的垂直距离，使煤炭在脱离悬皮到达煤垛的过程中缺乏约束，极易产生扬尘。然而，头部喷淋装置无法覆盖到这些区域，只能使用地面高压水喷枪进行抑尘，不仅精确度低、耗水量大，而且存在死角，无法达到洒水抑尘的目的。为此，可以优化喷淋装置，将头部喷淋架延伸至悬皮抛料滚筒外，并保证喷淋架的长度和位置不与煤垛发生碰撞，实现对易起尘区域的全覆盖，达到抑尘补水的目的。

2.2.3 采用新型洒水系统

低温条件下无法使用是传统洒水系统不可忽视的缺点。黄骅港为北方港口，冬季气温较低，水槽结冰后洒水系统无法使用。为解决此问题，结合洒水系统优化的成功案例，设计出一套全气候可用的洒水系统[5]。该系统由上水装置、储水大水箱、洒水装置组成，并采用电伴热保温方案，确保系统在冬季不结冰。黄骅港堆场的喷枪供水来自地下高压水管道。高压水管道分布于堆场的南侧和北侧，且具有良好的保温措施，保证冬季可以正常使用。

上水装置从地下高压水管道引水，并利用高压水管道的压力为大水箱供水。上水装置的数量和安装位置应满足堆取料机的需求。大水箱安装在堆取料机东侧的钢结构平台上。钢结构平台由单独的行走台车支撑，并用拉杆与堆取料机的行走台车相连，跟随堆取料机移动。大水箱的容量应满足堆取料机长时间作业的洒水需求。在设计上水管和水箱的高度时，应避免其与臂架接煤板发生碰撞。洒水装置在原有洒水管路基础上改造而成，具有抑尘、补水、洗带等功能。新型洒水系统能够满足斗轮堆取料机冬季清洁生产的洒水需求。

2.2.4 设计坝基冲洗装置

堆取料机在作业过程中，出现扬尘、导料槽悬臂皮带不严、故障重载停机等都会导致坝基积煤污染。黄骅港清洁生产要求，每4 d 就要对坝基进行一次冲洗。由于皮带沿线没有专门用于冲洗的管路，人工清理前都需要重新架设水管。

为解决此问题，设计一种坝基冲洗装置，实现堆取料机行走时对坝基进行冲洗，如图1 所示。冲洗水管安装在行走台车里侧，不使用时由配重拉起收回。冲洗坝基时，水管充满水后自重增加，超过配重拉力，冲洗水管被放下，实现坝基冲洗功能。冲洗水管由电磁阀控制开闭。

图1 堆取料机坝基冲洗装置

坝基冲洗装置设置自动模式和手动两种运行模式。自动模式由坝基冲洗功能的开启与可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）人机界面的“提前移垛”和“到达工作位置”两个按钮连锁。堆取料机移垛时，自动开启吸水泵、洒水泵和坝基冲洗电磁阀，进行坝基冲洗，到达目标位置后自动关闭冲洗功能。手动模式主要是在堆取料机没有工作任务后，远程手动开启设备进行坝基冲洗。坝基冲洗装置有效降低了清煤人员的劳动强度，改善了现场环境，提升了堆取料机的清洁生产水平。

3 结语

为了满足愈加严格的清洁生产管控标准，国能黄骅港务有限责任公司以环保为生命线，坚持技术创新，致力于装卸全流程的煤尘控制。通过优化和完善斗轮堆取料机的洒水抑尘系统，提升了作业的环保水平，提高了清洁生产能力，对煤炭的清洁化利用具有重要意义，符合绿色、可持续的发展要求。