桥式抓斗卸船机皮带的粉尘治理

◎ 陈权谋

（广州港股份有限公司新港港务分公司，广东 广州 510730）

桥式抓斗卸船机是目前应用最广的卸船机产品，其广泛用于各类港口，主要应用于港口码头煤炭和散料货船的接卸[1]。其机上皮带机主要用于将物料运送到港口码头前沿皮带，物料在装卸及输送过程中产生大量的粉尘，物料在转接过程中，漏斗下皮带尾部落料溜槽内、前沿受料皮带机的导料槽内等由于落差产生诱导气流，诱导物料产生的粉尘沿溜槽、导料槽内的空隙处溢出[2]。如果没有粉尘控制措施，粉尘将四散飘扬，对周围环境造成污染，进而会对人体健康、电气设备的性能以及卫生环境造成危害，增加工人清扫成本。由于国家高度重视环保工作，降尘环保工作一定程度上也决定了企业的生存问题。因此，做好粉尘的治理控制工作，对绿色港口的建设、企业的存续发展、改善劳动条件以及保障员工的职业健康均是十分必要的。

1 扬尘点分析

1.1 扬尘点一（卸船机皮带尾部接料口导料槽）

桥式卸船作业时，物料从卸船漏斗落至皮带机尾部接料口，下落过程势能释放，反弹后与后续落入的物料相撞，在落料点产生大量粉尘，大部分粉尘随皮带牵引风流从导流槽前方散出，少部分从导料槽裙边溢出[3]。

1.2 扬尘点二（卸船机皮带面）

皮带机采用敞开式，皮带在连续运行过程中会不断振动，物料表面细颗粒物脱落，使皮带表面产生少量的扬尘，当海风较大时，皮带面的粉尘扩散情况尤为明显。

1.3 扬尘点三（卸船机皮带头罩）

皮带机抛料时，物料运动速度快，产生向下的高速气流，且物料下落时落差大，缺少缓冲装置，增强粉尘逸散能力[4]，而皮带头罩采用皮带遮帘进行密封，还要考虑皮带料面高度，避免阻挡物料导致洒落，遮帘与物料面存在一定间隙，粉尘较易从该位置溢出。

1.4 扬尘点四（卸船机皮带头部落料导料槽）

当物料运动至中转站时，受料皮带机的导料槽内由于落差产生诱导气流，物料表面细颗粒物扬起，周围空气会随皮带机一起运动形成牵引风流，粉尘沿溜槽、导料槽内的空隙处溢出。

2 解决思路

①通过在卸船机皮带上新增一套除尘系统。除尘系统使用多种纤维和滤膜制造而成的复合编织物编织成滤袋，含尘气体进入除尘器的尘室，下沉气流设计使用部分粉尘直接落入灰斗，另一部分粉尘吸附在滤袋的外表面，堆积成一尘层，而洁净的空气则透过滤袋，进入净室，经风机牵引排至大气中[5]。除尘系统设置4 个吸风点，分别布置在皮带接尾部接料口导料槽、皮带机头罩上方和卸船皮带头部落料口导料槽两侧。②皮带机头部下料漏斗内部增加物料导向和积聚装置，尽可能减少物料发散，减少扬尘。③延长现有的导料槽长度，给下料的二次扬尘提供足够缓冲；除尘吸风管增加真空清扫功能，便于作业中队人员日常清扫。④对机上皮带敞开部分进行密封，密封罩安装采用可拆卸式的，便于日后检修。⑤考虑到皮带机头罩可移动伸缩，头罩密封采用矩形钢管做骨架，通过柔性三防布覆盖，制作成可以沿固定轨道跟皮带机头部同步伸缩。

3 卸船机皮带粉尘治理方案

3.1 卸船机皮带加装除尘系统设计图

在抓斗式卸船机皮带上安装的除尘系统见图1。除尘系统由除尘器、离心风机、吸尘罩、活动伸缩防尘棚、真空吸尘管道、导料槽和检修平台等组成。

1—前沿皮带导料槽加长段；2—前沿皮带导料槽吸风管道管；3—皮带机头罩吸风管道；4—除尘器、风机管道；5—除尘器检修平台；6—真空吸尘管道；7—防风密封罩；8—风机平台；9—爬梯；10—活动伸缩防尘棚；11—除尘器；12—离心风机。图1 卸船机皮带加装除尘系统设计图

3.2 除尘器及管道选型

3.2.1 各吸风点风量计算

设备吸风量的计算公式为式中：Qa为设备的吸风量，m³·h-1；Q为设备输送物料的产量，t·h-1；0.75为设备输送物料的比重，t·m-3；η为风量选取系数（皮带机头2.25，皮带机尾1.5）。

因此，卸船皮机头罩吸风点为

卸船皮机尾部导料槽吸风点为

前沿皮带机进料吸风点1为

前沿皮带机进料吸风点2为

3.2.2 除尘器过滤面积选取

过滤面积的计算公式为

式中：S为过滤面积，m2；V为过滤风速，m·min-1；η为除尘器效率（90%）。

除尘器理论的过滤面积为

通过计算，除尘器过滤面积为113.2 ㎡，因此选择DLMC2/4/15 作为除尘机主体，除尘器过滤面积120 ㎡，理论处理风量为12 960 m³·h-1。

3.2.3 管道直径选择

管道长度为5 m ＜L＜50 m 时，管道风速选取15 m·s-1＜V＜17 m·s-1，本次选型风速选取中间值为16 m·s-1。

除尘管道截面积的计算公式为

除尘管道半径的计算公式为

式中：S为管道截面积，m2；V为风速，m·s-1；r为管道半径，m。

皮带机头风管的管道截面积为

皮带机头风管的管道半径为

则皮带机头风管的管道直径为0.26 m。

卸船皮带导料槽风管（沿皮带机进料吸风点1/2）的管道截面积为

卸船皮带导料槽风管（沿皮带机进料吸风点1/2）的管道半径为

则卸船皮带导料槽风管（沿皮带机进料吸风点1/2）的管道直径为0.2 m。

3.2.4 增加除尘系统后相关参数核算

整套系统增加桥吊重量约9 t，由于拆除原卸船机皮带上方的除铁器（6 t），总重量只增加3 t，23 m 以上高度迎风面积最大增加10 m³。由于整机重量的提高，经计算海侧最大轮压由32.44 t 增加到34.88 t，陆侧最大轮压为由33.39 t 增加到34.91 t，码头最大许用轮压为35 t，满足要求。大车电机最大功率为191.8 kW，过载系数为106.5%（＜160%），满足要求。

3.3 除尘系统的控制

新港码头前沿共2 条进仓线，卸船机皮带头罩设计可移动单独喂料给任一皮带，而两条线的落料口导料槽共用一套除尘管道，为避免风量损失，相应的风门开关通过跟皮带小车开关到位限位联动控制。

卸船作业时，真空清扫开关处于关闭状态，作业完成后，当需要进行卫生清扫时，皮带机除尘系统的气动蝶阀关闭，在真空清扫快速接头接驳波纹软管，可以人工操作收集任一位置粉尘。

4 除尘系统运行效果

2021 年12 月，新港港务分公司先后对码头一泊位两台桥式抓斗卸船机皮带进行防尘改造，通过使用粉尘测量仪对改造前后数值进行对比，改造后明显降低了作业环境的扬尘（图2），作业面粉尘浓度由先前的40 ～50 mg·m-3下降到10 mg·m-3；通过真空清扫装置对设备进行清扫保养，提升了工作效率，降低了工人劳动强度。

图2 卸船机皮带加装除尘系统后运行效果图

5 结语

广州港股份有限公司新港港务分公司经过码头一泊位两台桥式抓斗卸船机皮带粉尘治理研发与应用，对实践中出现的各种问题进行研究，优化了除尘系统需要配置的设备设施种类及其性能参数，通过扬尘治理工作，减少物料粉尘对环境的污染，为绿色港口的建设做出贡献；有利于环境的保洁，而洁净的生产环境，不仅有利于企业的安全生产，还有利于树立良好的企业形象，提高企业竞争力；直接保障企业员工的身体健康；减少电气设备尘泥污垢堆积，确保电气设备的技术性能；为港口同类型的设备除尘改造提供参考价值。