黄骅港四期翻车机除尘系统改进

代晓雪神华黄骅港务公司 沧州 061000摘 要：神华黄骅港为降低煤尘污染，对现有干式抑尘及干雾除尘等抑尘设备进行改造，使抑尘设备可以长期稳定运行，并在煤炭翻卸源头进行洒水处理，通过精确的闭环控制，适当提高煤炭含水量，最终达到煤炭在后期带式运输过程中的清洁效果。关键词：翻车机；清洁生产；干式除尘；干雾抑尘；洒水抑尘中图分类号：TH237+.3 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2018）05-0148-050 引言近几年，绿色环保逐渐得到重视，各领域都倡导清洁生产。清洁生产是由联合国环境规划署提出的一种战略性环境措施，其中就包含煤炭开发和利用过程中，在减少污染排放的同时，对燃烧、加工、转化和污染加以控制的新型绿色生产技术。黄骅港四期工程由2 套卸车系统组成，每套卸车系统包括一套四翻式O 型翻车机、一台定位车、一台推车机及相应辅助系统，其中四翻式翻车机是由A 翻和B 翻双翻式翻车机组成，适应的铁路单元列车为C80、K80，每一单元列车均为同一种车型。翻卸C80 车时，翻车机的正常翻卸次数为24 次/h，卸K80 车时，卸车次数为60 节车/h。翻车机作业时，煤炭以较大速度被翻卸至漏斗中，煤尘与煤尘、煤尘与漏斗壁面之间产生碰撞和挤压，又受到半封闭空间中的空气扰动，产生较大扬尘，向漏斗上方扩散。物料经活化给煤机卸料口落在高速运转的带式输送机上，煤炭运输过程中在气流作用下或经过转接塔时，扬起大量粉尘并向带式输送机四周扩散。在没有除尘设备的状态下，翻车机区域粉尘污染相当严重，粉尘浓度可达上千毫克每立方米，严重危害着现场职工的身体健康及周边的环境。因此，清洁生产设备稳定运行常态化势在必行。目前，四期翻车机采用两种形式的除尘方式（见图1），一种是湿式干雾抑尘，安装于翻车机漏斗口出，抑制上扬煤尘；另一种是干式机械滤尘，安装于给料机卸料口处，将由于卸料造成的煤尘集中收集并回收。1 干雾抑尘系统四期翻车机CD12、CD13各配备一套干雾抑尘设备。每套干雾抑尘设备由1 台干雾抑尘机、2 台160 kW/0.75MPa 螺杆式空气压缩机、1 个15 m3/1 MPa 储气罐、29套喷雾箱总成控制器、1 套电伴热带等组成，并由翻车机附属设施泵房提供压力为0.6 MPa、流量为360 L/min的水源。1. 重车车厢 2. 定位车 3. 混凝土结构 4. 送风风机间 5. 气罐 6. 空压机 7. 干雾机 8. 干雾间 9. 翻车机 10. 喷雾箱 11. 干式除尘吸风管 12. 分料箱 13. 吸风风机 14. 洁净空气出风口图1 四期翻车机除尘系统干雾抑尘机、空气压缩机、储气罐设计安装在室内，喷雾箱总成安装在翻车机漏斗倾翻侧。在每个喷雾箱前端各安装2 个电磁阀分别控制进水和进气的通断。在整套干雾抑尘系统中，所有的水、气管道都安装电伴热带和保温隔热棉，保证环境温度处于本地区最低温度时依然可以正常使用。1.1 干雾抑尘装置原理干雾抑尘装置是利用干雾喷雾箱中水气碰撞产生的10 μm 以下的微细水雾颗粒，使煤尘颗粒相互粘结、聚结增大，并在自身重力作用下沉降。煤尘通过水粘结而聚结增大的过程中，如果水雾颗粒直径大于煤尘颗粒，那么煤尘会随水雾颗粒周围气流运动，水雾颗粒和煤尘颗粒接触很少或根本没有机会接触，则达不到抑尘作用；如果水雾颗粒与煤尘颗粒大小接近或小于煤尘颗粒，煤尘颗粒随气流运动时与水雾颗粒碰撞、接触而粘结在一起。水雾颗粒越小，聚结机率则越大，随着聚结的粉尘团变大加重，从而很容易降落。干雾抑尘装置是由压缩空气驱动的声波震荡器，通过高频声波将水高度雾化，从而形成成千上万个1 ～ 10μm 大小的水雾颗粒。压缩气流通过喷头共振室将水雾颗粒以柔软低速的雾状方式喷射到翻卸煤炭漏斗上方，粉尘聚结而坠落，达到抑尘目的。同时，干雾还具有加湿、降温的功效。1.2 干雾抑尘装置组成干雾抑尘装置采用模块化设计技术，如图2 所示，由干雾抑尘机、螺杆式空气压缩机、储气罐、喷雾箱总成、电磁阀、水气连接管线和自动控制系统等组成。首先，干雾抑尘装置由水气混合产生水雾，其中，由翻车机附属泵房中的3 台流量186 m3/h 的冲洗泵和2台流量17 m3/h 的稳压泵提供压力为0.6 MPa 的标准水源；由螺杆式空气压缩机提供压力0.6 MPa 的气源，再配合15 m3/1 MPa 储气罐使用，可以满足现场瞬间大量气体的使用。之后，气、水经过滤后进入干雾抑尘机，以设定的气压、水压、气流量、水流量按预编程序控制相应阀的通断。其中包括正常作业水气输出、作业完水路吹扫及定时排污功能。最后，经管道输送到喷雾器总成中去，实现喷雾抑尘。通过喷雾箱前安装的电磁阀控制水、气、电主管线与喷雾箱的连接。接收由干雾抑尘机输送来的气、水并将其转化成颗粒直径为1 ～ 10 μm 的干雾喷射出去。当干雾与粉尘颗粒相互接触、碰撞时，使粉尘颗粒相互粘结、凝聚变大，并在自身的重力作用下沉降，从而达到抑尘的作用。以上流程均由一个MicroLogix 1400 1766-L32BWA微型控制器控制，其安装在IP55 的箱体即干雾抑尘机内。此PLC 处理器是干雾抑尘系统的数据处理和控制中心，集合了可编程控制器、保护电路、继电器以及信息收集处理的功能。机体上安装有PanelView Component C300面板可以显示文本、气水压力及故障报警等信息并有电控系统按钮。通过此面板为用户提供自动和手动两种操作模式。在自动操作模式下，可自动接收翻车机工控系统的远程触发信号，当翻车机翻转到一定角度时启动干雾抑尘系统，当翻车机返回到一定角度时停止干雾抑尘系统；在手动模式下，操作人员可以按压操作按钮启动或停止干雾抑尘系统。1. 空压机 2. 气罐 3. 电伴热配电箱 4. 电伴热带 5. 储气罐 6. 出水管 7. 进气管 8. 进水管 9. 泵房出水管 10. 干雾机 11. 喷雾箱 12. 漏斗图2 干雾抑尘系统俯视结构图1.3 干雾抑尘装置效果实践证明采用干雾抑尘装置对翻车机运行时漏斗上方的煤尘抑尘率达到90% 以上，现场粉尘浓度满足《煤炭工业污染物排放标准》的要求。但是随着翻车机作业强度的增加，干雾抑尘系统基本处于全天候工作状态。在这种情况下，现场设备暴露出一些弊端，如现场电磁阀安装在喷雾箱正下方，经常会有残余水流过电磁阀，造成电磁阀锈蚀严重且电磁线圈插头容易漏电，因此必须对电磁阀周期性进行密封；现场电磁阀数量过多，且所有电磁阀并联在一路供电线路上，一旦某个电磁阀短路，查找故障时间较长；干雾系统PLC 与翻车机工控PLC 之间利用硬线传送个别重要信号，使得操作员对干雾抑尘系统无法完全把控。由于以上问题的存在，为了保证清洁生产的要求，必须投入大量的人力和物力，因此需彻底解决问题以适应翻车机高强度作业。2 干式除尘系统及通风系统干式除尘器是指在各个容易起尘的地方安装吸尘罩，通过管道气路将含粉尘气体输送到除尘装置中，在其中进行气固分离后，将粉尘收集于该除尘装置内，而清洁的气体被引入总管或直接排入大气的整套设备。除尘器是该系统中的重要组成部分，它把粉尘从烟气中分离出来。常见干式除尘器可以分为针对高浓度粗颗粒径粉尘的分离的干式机械除尘器；依靠纤维织造物或填充层来过滤介质的袋式除尘器；将含尘气流导入静电场，靠电吸附除尘的电除尘器。2.1 干式除尘器组成由于袋式除尘器具有效率高、处理粉尘量大、整体能耗低、粉尘回收率高等优点，黄骅港四期每台翻车机采用LLF600 型袋式除尘器，其机构如图3 所示，处理风量54 000 m3/h、过滤面积560 m2、除尘阻力1 500Pa、滤袋条数432、过滤风速1.5 m/min。再与流量92 296 m3/h、风压2 256 Pa 的90°离心风机配合使用。如图4、图5 所示，离心风机24 h 不停运转，将过滤后的洁净空气源源不断送入翻车机底层。而干式除尘风机将含煤尘的气体通过气管吸到地面滤尘箱中，使空气循环流通。1. 混凝土结构 2. 带式输送机 3. 给料机 4. 吸风口 5. 漏斗 6. 重车车厢 7. 吸风管道 8. 分料箱 9. 反吹风机 10. 洁净空气出口 11. 吸风风机 12. 卸料口图3 干式除尘系统侧视结构图1. 送风主管道 2. 给料机平台 3. 混凝土结构 4. 送风管道 5. 带式输送机 6. 出风口图4 翻车机底层通风系统俯视结构图1. 送风主管道 2. 混凝土结构 3. 送风风机室 4. 进风口图5 翻车机底层通风系统侧视结构图2.2 干式除尘器原理进入滤尘箱的煤尘在引风机的作用下吸附在滤袋的外表面上。滤袋采用扁布袋，扁布袋布置密度大，布袋除尘器增加30% 的过滤面积，并且采用笼骨固定，解决了扁布袋在清灰时会与相邻的滤袋贴合，影响清灰效果甚至造成堵塞的问题。洁净的空气穿过滤袋进入上箱体，由风管出口排出。随着过滤工况的不断进行，积附在滤袋表面的粉尘越来越多，相应就会增加设备的运行阻力。为了保证系统的正常运行，除尘阻力应维持在限定的范围，一般为1.6 kPa。故必须进行清灰来达到抖落粉尘，降低设备阻力的目的。设备采用回转切换阀，对于中小型反吹风布袋除尘器，反吹清灰阀门以一阀代替多阀进行分室清灰，机构简单，布置紧凑。反吹风机循环一次将扁布袋外表面附着的煤灰吹至滤尘箱底部的卸料螺旋杆。通过滤尘箱底部的卸料螺旋杆将反吹下来的煤尘移动到卸料口。卸料口安装一个风叶式卸料装置，避免堵料情况出现。卸料口通过管道将滤出的煤尘再缓缓送至煤炭传送带式输送机上，完成煤尘的回收工作。3 干雾控制系统改造3.1 设备改造提升稳定性1）尽量减少水、气控制电磁阀的数量。取消所有喷雾箱前端气路的电磁阀，气路通断由干雾机内气控角阀控制，由于此压力下的气体在管路里的速度约为25m/s，因此不会影响抑尘效果。每个水路电磁阀改为控制相邻两个喷雾箱，从而水路电磁阀减少一半。总体电磁阀的数量减少为原有的25%，大大减少了日常维护工作量。2）电磁阀的安装位置进行调整。安装在现场支架挂喷雾箱的相对侧，距离地面700 mm 以上。由于位置高于喷雾箱及管路，可以有效避免长期作业而导致的电磁阀周围大量内积水及积煤，降低故障率。在电磁阀电源引入点配备分线配电箱，将主供电线路以树形结构分开，为每个电磁阀提供单独供电，并在每个电磁阀前添加合适断路器。即便电磁阀出现问题，可以快速查出问题位置。3）干雾箱支架调至钢制走台侧端槽钢上。这样可以避免喷雾箱残余的水流到翻车机平台上，减少清理工作量。喷雾箱支架改为角度可调式支架，可以有效避免干雾喷出的水雾对翻车机机上设备的损害。3.2 控制系统改造建立干雾间内空压机与干雾系统控制PLC 及干雾系统控制PLC与就近翻车机工控PLC之间的通讯。其中，PLC 处理器之间的通讯利用光纤传输且采用以太网传输方式。空压机信息采集及远程控制信号，采用空压机控制电脑原有端子输入输出信号。实现干雾间内空压机的运行、故障等信号的提取及远程控制。实时掌握整个干雾系统的运行状态并可以对相应设备进行远程操作，对运行期间出现的故障，可以快速查找原因并恢复，提高故障处理效率。4 翻车机新增底层洒水黄骅港四期2 台四翻式翻车机，共计18 个漏斗，每个漏斗设计给料量为1 350 t/h。如果翻车机同时作业，每小时可翻卸3.2 万吨煤。由于作业煤多为煤面，且含水量较低，作业时翻车机底层会产生较大的煤尘。时间长了会造成翻车机底层环境恶劣，底层多个部位积煤严重，火灾隐患重大。不仅如此，由于煤含水量较低，在后期运输过程中也容易起尘。因此必须采用大量人力进行长时间持续清理。因此，翻车机作业时漏斗出口煤尘较大，在每个漏斗给料机内及出口侧各安装一路洒水管路。洒水管路由翻车机泵房提供0.6 MPa 压力水源，再针对不同的煤种和漏斗给料量，开启不同的洒水管路喷头及调整主管路流量，以达到漏斗出口的抑尘作用。这样不但大大改善翻车机底层的工作环境，而且适当增大作业煤采样前的含水量，使煤炭在整个带式运输过程中避免起尘，达到清洁生产的目的。4.1 洒水系统结构从翻车机底层中间漏斗正对的翻车机泵房供水管路处，利用DN80 镀锌管引出水源，见图6。再利用DN65 镀锌管和DN50 镀锌管由中间漏斗向两侧对称延伸，且延伸过程中逐渐减小管径以保证流量。其中主水源引出管上安装手动法兰蝶阀、Y 型精过滤器、模拟量电动调节阀及电磁流量计。1. 漏斗 2. 翻车机泵房供水管路 3. 水源引出管 4. 手动法兰蝶阀 5.Y 型过滤器 6. 电磁流量计 7. 模拟量电动阀 8.DN80 镀锌管 9.DN65 镀锌管 10. DN50 镀锌管 11. DN25 镀锌管 12. 电磁阀13. 喷头 14. 球阀图6 翻车机底层洒水系统结构每个漏斗从临近延伸管路引出两路水管。一路水管喷头较多，安装在给料机内部，将水喷至分层的煤层上，充分和煤炭混合，以增加煤炭的含水量。另一路水管喷头较少，安装在给料机的出端，将水喷在胶带上煤炭的表面上，以抑制给料过程中的扬尘。每路供水通断由安装在引出管头部的电磁阀控制。在最后一个漏斗的出端安装一台非接触式在线水分分析仪，实时检测煤炭的含水率。4.2 洒水电控系统每个翻车机设置一个单独的PLC 控制相应的洒水系统。并利用电缆将模拟量电动调节阀、电磁流量计、煤炭含水率及电磁阀与PLC 控制进行连接。再通过光纤与翻车机控制PLC 进行通讯，传送控制字和状态字及其报警信息。漏斗开启给料后，相应漏斗的喷头会自动开启，开启喷头的数量根据相应漏斗的给料系数增加而增加。由于不同的煤炭的含水率不尽相同，通过在线水分分析仪反馈的实时煤炭含水量和皮带秤反馈的胶带流量，调节主管路电动调节阀的开度，以控制总洒水量，保证煤炭合适的含水率。控制程序有完善的报警程序，对PLC 之间通讯、参与控制的各个器件的状态进行实时检测。一旦某个器件出现故障立即发出报警，通知维修人员进行处理。避免不作业时漏水或作业时洒水不当的情况出现。黄骅港四期翻卸系统具备完善的清洁生产辅助系统，并且做到不环保不生产。通过生产全过程控制，最大限度地减少污染的产生及排放，实现了煤尘污染的预防工作，对企业、社会及环境意义重大。参考文献[1] 薛文轩. 可编程逻辑控制器[M]. 李磊，译. 北京：电子工业出版社，2008.[2] 邓李.ControllLogix 系统实用手册[M]. 北京：机械工业出版社，2008.[3] 尹华杰. 自动控制: 多学科视角[M]. 北京：人民邮电出版社，2010.[4] 颜嘉男. 伺服电机应用技术[M]. 北京：科学出版社，2010.[5] 耿瑞辰，郝敏钗. 传感器与检测技术[M]. 北京：北京理工大学出版社，2012.[6] 闫志强. 西门子PROFIBUS 工业通信指南[M]. 北京：人民邮电出版社，2007.举报/反馈发表评论发表作者最新文章高定位精度的第三代核环行起重机运行系统 刚柔耦合动力学仿真01-2014:40液压挖掘机转台有限元分析与疲劳强度评估01-2014:33SPMT 液压平板车车板变形有限元计算与仿真模拟01-2014:31相关文章国内首部！禁塑令后环保又一个重磅文件即将施行，一资金数据狂增3.6倍宋清辉：碳排放权交易管理办法下月起施行 具有极其深远的意义打好蓝天碧水净土保卫战！九江今年要加强机动车尾气、餐饮油烟、露天焚烧管控大气污染治理行业前景分析 未来5-10年是关键时期绿色发展 描绘美丽中国新画卷（人民网）

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