散料裝卸系統(tǒng)除塵技術分析及應用

上海振華重工集團 上海 200125

0 引言

卸船機、堆取料機等裝卸設備在散料裝卸及轉運領域廣泛應用，上下游設備之間的物料轉接點是物料裝卸輸送過程中重要的區(qū)域位置。對于易于揚塵的粉狀物料，在轉接位置極易引起物料外溢，造成環(huán)境污染。為減少揚塵，解決環(huán)境問題，文中針對引起物料粉塵外溢的原因進行分析，并針對該問題提出了多項針對性解決方案，以保證物料轉接過程中減少揚塵，符合環(huán)保要求。

1 裝卸系統(tǒng)揚塵原因分析

如圖1中所示，在輸送機作業(yè)時，在轉接點常有大量粉塵溢出，環(huán)境污染嚴重。主要原因有：落料點輸送帶受物料沖擊，引起輸送帶抖動，物料或粉塵從料槽兩側及前后側溢出；導料槽封閉不嚴，導致物料粉塵從倒料槽兩側及前后側溢出；另外，在物料下落運動過程中，引起溜管中氣體流動，使得溜管上部空氣處于負壓狀態(tài)，溜管下部空氣處于正壓狀態(tài)，加劇了物料粉塵外溢。

如圖1中所示，卸船機作業(yè)時，特別是抓斗在中心料斗放料時有大量粉塵溢出，污染嚴重，主要原因與輸送機轉接點類似：物料沖擊導致氣體劇烈流動, 從而帶動揚塵，另外由于開放環(huán)境無法封閉,受外界風影響產(chǎn)生揚塵。卸船機導料槽部分與地面皮帶轉接點粉塵外溢產(chǎn)生原因和輸送機轉接點部分完全相同。

如圖1中所示，堆取料機在工作過程中，堆料作業(yè)產(chǎn)生揚塵主要由物料沖擊和外界風影響產(chǎn)生揚塵。取料過程中，轉接點產(chǎn)生的揚塵原因與輸送機轉接點揚塵原因類似。

另外裝船機，裝車機，翻車機，裝車樓等散料裝卸設備物料轉接點揚塵產(chǎn)生原因也類似上述幾種設備。

針對上述散料裝卸設備粉塵產(chǎn)生原因，從避免物料沖擊引起污染的技術措施和抑制氣體擾動引起揚塵的技術措施兩個方面進行考慮以解決問題。

2 避免物料沖擊引起揚塵的技術措施

物料的劇烈沖擊主要原因為物料流速過大，沒有足夠的緩沖或者導料引起沖擊。對于物料裝卸轉接位置有如下措施可以解決揚塵問題。

1）對于比重相對較重的物料,在輸送流管下方或導料槽上增加調料擋板位置，調節(jié)物料落料，避免直接沖擊皮帶，或用緩沖床代替緩沖托輥，以減少膠帶振動，如圖2、圖3所示。

2）對于易流動磨損較輕的物料，可以在流管下方增加緩沖鎖氣器或者重力開閉式調料擋板裝置。通過物料緩沖裝置減緩物料沖擊及由沖擊引起的氣流擾動，減少揚塵。如圖4、圖5所示。

3）對于封閉狀態(tài)的輸送流管以及頭罩調料擋板進行仿真設計，可采用曲線式漏斗，通過采用的弧形調料擋板可實現(xiàn)給物料導向及約束料流流向功能，流管的曲線仿真設計具備緩沖物料沖擊以及順向導料功能，能夠極大減緩物料對下游皮帶的沖擊，減少揚塵，如圖6所示。

4）對于卸船機中心料斗或者開放式受料料斗位置：設置中心漏斗側擋風板防止粉塵外溢和外界風干擾，并在斗壁上側和擋風板上設置氣流導向結構，降低氣流擾動。另外在料斗兩側設置高壓噴淋除塵，或者干式除塵設備等措施，進一步抑制粉塵外溢。

5）其他裝卸設備如堆取料機，裝船機，裝車機等裝卸轉接位置揚塵也類似上述處理措施。

3 抑制氣體擾動引起揚塵的技術措施

在物料轉運過程中，揚塵主要是有氣流擾動在倒料槽形成正壓促使粉塵外溢，針對該問題，可采用無（微）動力除塵技術措施，其通過采取取樣分析粉塵特性，模擬研究粉塵運動軌跡規(guī)律后，對導料槽結構進行特殊設計，來誘導室內空氣流動，降低內部氣壓甚至形成負壓狀態(tài)，以避免粉塵外溢。

無動力除塵技術，利用物料跌落時產(chǎn)生的壓力差，在除塵器內形成氣流閉環(huán)流通，對各揚塵點進行分散除塵。在需除塵的設備上，設置除塵室，在除塵室內設置應力板。物料跌落或受到振動時，含塵氣流往上運動，撞擊到應力板，變?yōu)槲闪?，氣流的速度與方向均發(fā)生改變，大顆粒的粉塵沉降下來。在密封的除塵室內，輸運帶仍然繼續(xù)運行，物料下料口出現(xiàn)微負壓，在除塵室內設置密封氣體回流管，將微正壓氣流引至物料下料口前，保持壓力平衡，實現(xiàn)除塵器內閉環(huán)流通，以使粉塵連續(xù)沉降，避免粉塵外溢。如圖7所示。

4 干式或濕式除塵技術措施

對于干式、濕式除塵技術，應根據(jù)不同物料特性以及作業(yè)環(huán)境進行選擇。

4.1 干式除塵主要應用以及適用性分析

袋式除塵器主要應用于干燥物料的粉塵處理，不適于粘結性強及吸濕性強的塵粒，該除塵技術效率高，特別是細粉，達99%以上；適應性強，能處理不同類型的顆粒污染物(包括電除塵器不易處理的高比電阻粉塵)；除塵效率不受粉塵濃度影響，便于回收處理。但受布袋濾布的耐溫、耐腐等性能限制，使用溫度要小于300℃，且設備投資維護費用較高。

靜電除塵器主要用于顆粒較小的粉塵處理，對于1 μm以下的細微粉塵，除塵效率高。適合處理煙氣量大，可用于高溫、高壓和高濕的場合，能連續(xù)運轉。但設備龐大且需高壓變電和整流設備，能耗高，投資維護成本高。

4.2 濕式除塵主要應用以及適用性分析

濕式除塵通過用水或其他液體濕潤塵粒，捕集粉塵和霧滴的除塵方法，常用形式有噴淋除塵，干霧除塵，及高壓噴霧除塵。濕式除塵形式主要用于礦石，煤炭以及沙石等含水率較高物料，

1）常規(guī)噴淋除塵 因水滴分子較大，能夠捕獲大顆粒粉塵，但對于細小微塵（小于20 μm），因水霧顆粒直徑大于粉塵顆粒，粉塵僅隨水霧顆粒周圍氣流而運動，水霧顆粒和粉塵顆粒接觸很少或者根本沒有機會接觸，因空氣流動，難以達到較好的抑塵效果。

2）干霧抑塵裝置是利用干霧噴霧器產(chǎn)生的10 μm以下的微細水霧顆粒（10 μm以下），使粉塵顆粒相互粘結、聚結增大，并在自身重力作用下沉降。因水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近，粉塵顆粒隨氣流運動與水霧顆粒相互碰撞、接觸而粘結一起。隨著聚結的粉塵團變大加重，從而起到抑塵效果。

3）高壓噴霧通過高壓水泵增壓后，水由進液管進入水過濾器，經(jīng)過濾器將水中雜質與懸浮物濾除后，在液體加壓裝置中被加壓成高壓后，送到霧化噴頭，在無需任何氣流和物質的幫助下直接將液體霧化成直徑小于10 μm～100 μm的細水霧顆粒，由于霧滴直徑小，范圍廣，還可以根據(jù)風速以及揚塵特性調節(jié)噴霧流量及噴塑，更易于捕獲揚塵，懸浮的塵團隨著重量增大降落下來，從而達到除塵目的。圖10為在卸船機中心料斗上的除塵改造前后的效果對比圖，表1為除塵效率統(tǒng)計表。其中圖10a為改造前揚塵情況，圖10b為改造后作業(yè)過程中，打開抓斗后不同時段的除塵效果圖。

表1 濕式除塵效率統(tǒng)計表

上述三種除塵形式，普通水噴淋對粉塵有一定抑制效果（圖11），但難以達到除塵環(huán)保要求。干霧除塵容易捕獲較小粉塵（圖12），但因干霧顆粒較小，易受到氣流帶動攜帶粉塵外溢，不適用于氣體流動較快的區(qū)域。高壓噴霧水霧粒徑范圍廣（圖13），易捕獲揚塵，且可通過調節(jié)噴霧壓力及速度，對風和氣流有一定的抗擾性，能較好達到除塵要求。在符合應用要求的條件下，濕式除塵相對干式除塵，投資成本低，檢修維護方便。

5 結論

在任何物料輸裝卸轉運程中，均存在裝卸轉接位置揚塵問題，合理選擇除塵方式以及針對性技術措施對解決揚塵問題十分關鍵。漏斗和溜槽的仿真設計對各種物料的緩沖及導向均有較好作用，無動力除塵技術對氣體流動引起粉塵的抑制效果明顯，仿真和氣流誘導兩種措施相比干式或濕式除塵投資成本低，且無能耗，無需巡檢，維護方便，費用低。適用范圍廣，對于粉塵外溢嚴重轉接位置，可以干式、濕式除塵結合同時使用，能較好的達到環(huán)保要求，解決環(huán)保問題。

6 前景展望

散料處理領域中，環(huán)保技術的創(chuàng)新發(fā)展日益重要，大型鏈斗卸船機，螺旋卸船機的研發(fā)及投入使用，圓管輸送機大型化研發(fā)設計及應用，圓形料場、條形料倉，以及氣膜料倉技術的研發(fā)應用，均極大改善了環(huán)境保護。文中涉及的粉塵治理都屬于粉塵產(chǎn)生之后的治理措施及技術，未來粉塵防治技術發(fā)展越來越注重于粉塵源外溢或抑制粉塵產(chǎn)生方向的創(chuàng)新，從根源上避免粉塵產(chǎn)生，因此，環(huán)保型散料處理設備的研發(fā)將是粉塵治理的創(chuàng)新發(fā)展方向，該類型新設備也將得到廣泛推廣及應用。