抑塵霧炮系統(tǒng)在散貨碼頭的應(yīng)用

陳 煌，陶 冶，劉登新，程義秋，楊 振

（華能（福建）海港有限公司，福建 福州 350602）

散貨碼頭在開展運(yùn)輸業(yè)務(wù)過程中，將會產(chǎn)生大量粉塵，需要用抑塵霧炮系統(tǒng)對粉塵進(jìn)行防治，使粉塵污染問題能夠得到解決。粉塵霧炮系統(tǒng)組成較為復(fù)雜，需要對系統(tǒng)組成進(jìn)行合理設(shè)計，提高系統(tǒng)的抑塵能力。隨著碼頭運(yùn)輸量的增加，粉塵量遞增，應(yīng)用抑塵霧炮系統(tǒng)較為必要，其可為工人提供健康的工作環(huán)境。

1 抑塵霧炮系統(tǒng)在散貨碼頭的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 抑塵效果好

抑塵霧炮系統(tǒng)具有顯著的抑塵效果，可以去除空氣中的微小粉塵，防止人體吸入粉塵，提高散貨碼頭空氣的質(zhì)量。抑塵霧炮系統(tǒng)除塵效率可以達(dá)到95%以上，能夠抑制粉塵的生成，從源頭上解決粉塵問題。抑塵霧炮機(jī)可以將水粉碎成微小的顆粒，進(jìn)而對10 μm以下的粉塵進(jìn)行處理，去除空氣中的粉塵[1]。采用抑塵裝置可以從源頭上抑制粉塵，對空氣中的粉塵形成遮罩，可對粉塵起到吸附效果，并且不會對貨物造成影響，具有良好的除塵效果，可提高碼頭的除塵質(zhì)量。

1.2 資源消耗少

抑塵霧炮系統(tǒng)的資源消耗較少，可以將水粉碎成顆粒狀，進(jìn)而節(jié)約水資源。同時，可以對物料的濕度進(jìn)行控制，保障濕度增量在0.03%左右，可對物料的特性進(jìn)行改進(jìn)。而且可以降低電能的消耗，采用PLC控制方式可使系統(tǒng)能夠間歇性工作，使系統(tǒng)具有節(jié)能的特點(diǎn)。

1.3 運(yùn)行成本低

抑塵霧炮系統(tǒng)具有較低的能耗，可減少水的用量，節(jié)約成本。同時，系統(tǒng)的維護(hù)成本較低，大約半年進(jìn)行一次維護(hù)，系統(tǒng)運(yùn)行過程較為穩(wěn)定。系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行特性，可以實(shí)現(xiàn)自動控制，減少人力成本的投入，保障除塵的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 操作方便

抑塵霧炮系統(tǒng)以PLC 作為控制器，具有自動控制的特點(diǎn)，可以減少人力的投入，迅速完成除塵作業(yè)，減少人力方面的投入。系統(tǒng)的自動控制方式較為可靠，對塵埃具有較強(qiáng)的識別效率，可以根據(jù)塵埃的質(zhì)量濃度采取相應(yīng)的噴霧措施，使霧炮系統(tǒng)能夠更好地投入使用。便于操作的特點(diǎn)決定了抑塵霧炮系統(tǒng)的應(yīng)用價值，需要合理對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，使其能夠穩(wěn)定工作。

眾所周知，在散貨碼頭運(yùn)營的過程中會產(chǎn)生大量的煙塵，這些煙塵對人體的危害較大。且據(jù)筆者調(diào)查研究顯示，散貨碼頭工作人員中患有塵肺、矽肺疾病的人數(shù)占全國總患病人數(shù)的35%以上，由此可見，散貨碼頭中煙塵對工作人員肺部的損傷是極大的。雖然近年來，中國工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展使得散貨碼頭中機(jī)械類設(shè)備數(shù)量逐漸增多，逐步形成了機(jī)械化運(yùn)營，人力勞動力縮減，但在其實(shí)際使用過程中，依舊會增加空氣環(huán)境中的粉塵含量，這并不能夠從根本上解決粉塵污染的問題，雖然一些機(jī)械設(shè)備本身具備一定的防塵、抑塵效果，但效果并不明顯，在散貨碼頭中粉塵質(zhì)量濃度依舊嚴(yán)重超標(biāo)。因此，中國必須重視散貨碼頭粉塵超標(biāo)問題，開展對抑塵霧炮系統(tǒng)的研究，提升散貨碼頭空氣質(zhì)量，以保證散貨碼頭工作人員及周邊社會居民的身體健康。

2 抑塵霧炮系統(tǒng)的研制

在散貨碼頭搬運(yùn)貨物的過程中將會產(chǎn)生大量的粉塵、煙塵，對工作人員及周邊社會居民的危害較大，且若粉塵中含有可燃物質(zhì)，會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的爆炸事故，因此，必須設(shè)計一種高效除塵工藝。

2.1 聚焦型控源抑塵霧炮

聚焦型控源抑塵霧炮是將水射流理論與風(fēng)送原理相結(jié)合，其根本目的是從源頭上抑制粉塵的產(chǎn)生，是在散貨碼頭開展工作地點(diǎn)安置聚焦型控源抑塵霧炮裝置，該裝置的水霧噴射包圍截割頭，工作時會噴射水霧，抑制粉塵的產(chǎn)生。該裝置主要由可調(diào)射流噴嘴、壓力射流腔體、環(huán)形氣流發(fā)生腔3 部分組成。可調(diào)射流噴嘴是主要執(zhí)行部位，可人工調(diào)控水霧噴射的量以及速度，根據(jù)散貨碼頭現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行水霧噴射，從而最大程度上減少水資源的消耗；壓力射流腔體是為可調(diào)射流噴嘴提供動力能源的裝置，利用壓力擠壓裝置內(nèi)部中的水霧，再通過可調(diào)射流噴嘴實(shí)現(xiàn)水霧的噴射；環(huán)形氣流發(fā)生腔主要功能是為壓力射流腔體提供壓力，通過環(huán)形氣流調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部空氣壓力，該部位附設(shè)壓力表，可控制與監(jiān)督壓力。該裝置的主要優(yōu)勢是體積小、占地面積小，圓形設(shè)計便于調(diào)整方向，能夠?qū)崿F(xiàn)多角度、全方位噴射水霧，有利于節(jié)約水資源；同時，該裝置采用的是不銹鋼材料，具有抗腐蝕能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢；并且，該裝置的壓力射流腔體和環(huán)形氣流發(fā)生腔之間可進(jìn)行伸縮滑動，相關(guān)工作人員可通過調(diào)節(jié)二者之間的距離來調(diào)節(jié)風(fēng)、水出口的距離從而調(diào)節(jié)噴射面積。

2.2 發(fā)散型隔斷抑塵霧炮

發(fā)散型隔斷抑塵霧炮與聚焦型控源抑塵霧炮相比，其噴射的空間范圍更廣，該裝置主要由扇形霧化噴嘴、壓力水流環(huán)腔、氣流發(fā)生腔3 部分組成。扇形霧化噴嘴是執(zhí)行水霧噴射的部位，扇形結(jié)構(gòu)使得其噴射的空間范圍更廣，但扇形噴嘴不具備人工調(diào)控水霧噴射量與噴射速度的功能，因此其在水資源節(jié)約方面不及聚焦型控源抑塵霧炮；壓力水流環(huán)腔對水體施加壓力促使水體能夠完成噴射動作，可有效減少水壓的損失；氣流發(fā)生腔是將水體霧化的部位，該裝置的噴嘴由不銹鋼材料制作，噴嘴采用側(cè)邊環(huán)繞布置，結(jié)構(gòu)簡單，在使用的過程中，僅需移動架設(shè)即可移動裝置，其整體結(jié)構(gòu)輕便，適用于工作環(huán)境復(fù)雜的散貨碼頭當(dāng)中。

2.3 水射流吸液裝置

水射流吸液裝置主要利用的是液體流泵的原理，采用注入動力液的方式實(shí)現(xiàn)水霧的噴射。該裝置主要由射流噴嘴、吸液腔、喉管腔及擴(kuò)散腔4 部分組成。動力液由出液口進(jìn)入裝置的擴(kuò)散腔，隨后流經(jīng)喉管腔，再流入吸液腔，擴(kuò)散腔與喉管腔相連，擴(kuò)散腔面積逐漸減小，直至接口與喉管腔橫截面積一致為止，如此一來可保證整個裝置內(nèi)有充足的動力液。吸液管吸入一部分吸液腔的動力液，利用調(diào)節(jié)氣閥使吸液腔形成負(fù)壓。吸液腔連接射流噴嘴，當(dāng)接觸到大氣環(huán)境中的空氣時便會形成氣壓，在壓力的推動下促使動力液完成噴射。動力液的總壓頭幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣人^，在吸液腔內(nèi)形成負(fù)壓，在外界大氣壓力的作用下，將工作液吸入吸液腔中。在此過程中動力液失去動量和動能，而工作液得到動量和動能，從而穩(wěn)定添加工作液。

3 抑塵霧炮系統(tǒng)在散貨碼頭的應(yīng)用分析

3.1 抑塵原理

抑塵霧炮系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于散貨碼頭中，對粉塵具有較強(qiáng)的抑制作用，一般采用水霧噴淋的方式對物料的濕度進(jìn)行控制，減少粉塵污染的產(chǎn)生。一般小于10 μm 的粉塵難以被消除，但抑塵霧炮系統(tǒng)可以將水粉碎成1～10 μm 的霧滴，可以有效地對粉塵進(jìn)行吸附，防止粉塵進(jìn)入空氣中，進(jìn)而污染空氣。水霧在接觸粉塵后，可以迅速地對粉塵進(jìn)行凝聚，進(jìn)而對空氣中的粉塵進(jìn)行沉降，防止粉塵揚(yáng)起。集散碼頭需要頻繁地對貨物進(jìn)行裝卸，產(chǎn)生的粉塵量很大，抑塵霧炮機(jī)可以自動對粉塵進(jìn)行治理，使系統(tǒng)處于自動運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動除塵。抑塵霧炮系統(tǒng)主要由水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)是抑塵控制的核心，可以對噴霧過程進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)抑塵的目的[2]。

3.2 水系統(tǒng)

水系統(tǒng)具有保證水霧供給的功能，因此需保障水源供應(yīng)的穩(wěn)定性。水系統(tǒng)主要由水泵、蓄水池、噴嘴組成，水泵為水源的動力裝置，可源源不斷地供應(yīng)水源，保障水源充足。在蓄水池中需做好水源的凈化工作，避免水源中含有過大的顆粒物，影響水霧的液化效果，導(dǎo)致水霧無法順利形成霧滴。而且，顆粒物會使噴嘴發(fā)生堵塞，導(dǎo)致水系統(tǒng)無法正常工作。為此，在水源供應(yīng)前需要做好清潔工作，保障水源的質(zhì)量。水箱采用不銹鋼材質(zhì)，可以防止水箱生銹，為水源的質(zhì)量提供保障，避免水源受到影響。噴嘴主要包含2種形式，一種為干霧噴嘴，可以產(chǎn)生微小粒徑的水霧，噴嘴孔徑在1～4 mm 之間，噴霧后不會在貨物上留下水印，因而不會對貨物造成影響；另一種為噴淋噴嘴，產(chǎn)生的霧滴大一些，主要用于處理空氣中的粉塵，減少空氣中粉塵的含量。噴水對水質(zhì)的要求較高，需要采用高精度裝置進(jìn)行過濾，過濾精度需要達(dá)到100 μm，消除水源中的雜質(zhì)。

水系統(tǒng)具有嚴(yán)格的工作流程，以自來水作為水源，將水引入水箱中，通過水泵實(shí)現(xiàn)水流的高壓供水，并且采用三通向兩邊供水的形式，降低水壓對噴嘴的影響，使噴嘴穩(wěn)定工作。噴霧嘴間距為1.2 m，可以對空氣形成良好的覆蓋面，保障水霧噴灑的均勻性。噴嘴需要保持一定的切斜角，一般設(shè)置在35°～45°之間，防止抓斗過程中對噴嘴造成損傷。

3.3 壓縮空氣系統(tǒng)

壓縮空氣系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)霧化的重要裝置，需保障系統(tǒng)設(shè)計的合理性，使水霧快速形成。壓縮空氣系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、儲氣罐、凈化設(shè)備等組成，由管路對各個部分進(jìn)行連接，保障壓縮空氣的供應(yīng)。采用壓縮機(jī)可以將空氣存儲在儲氣罐中，具有良好的壓縮效率，使壓縮空氣能夠快速生成。壓縮機(jī)會根據(jù)儲氣罐內(nèi)的壓強(qiáng)情況隨時對壓縮空氣進(jìn)行補(bǔ)充，保障空氣的壓力充足。為了保障空氣的質(zhì)量，需要采用凈化設(shè)備對空氣中的顆粒物進(jìn)行過濾，防止顆粒物混入噴霧裝置中，在水源中引入額外的雜質(zhì)，甚至堵塞噴嘴，影響抑塵霧炮系統(tǒng)正常工作。壓縮機(jī)需要與噴嘴進(jìn)行連接，保障壓縮空氣能夠傳遞到噴嘴中，對水進(jìn)行霧化處理，進(jìn)而提高霧化的穩(wěn)定性。另外，需對壓縮空氣進(jìn)行除油處理，防止油類雜質(zhì)混入到空氣中堵塞噴嘴，影響水霧的正常形成。

采用壓縮空氣系統(tǒng)可使噴嘴具有良好的霧化條件，進(jìn)而起到節(jié)約水的作用。與普通霧化方式相比，噴霧裝置每秒可節(jié)約1～2 L 水，因而具有較強(qiáng)的節(jié)水效果。同時，使噴嘴具有良好的干霧效果，將霧滴控制在10 μm 以下后，可對貨物的含水量進(jìn)行控制，保障含水增量不超過0.1%，避免發(fā)生潮濕，保障貨物的質(zhì)量。另外，受霧化效果的影響，點(diǎn)抑制率可以達(dá)到90%以上，可對粉塵進(jìn)行抑制，減少粉塵的生成。

3.4 控制系統(tǒng)

在抑塵霧炮系統(tǒng)中，需注重控制系統(tǒng)的應(yīng)用，提高控制噴霧的能力?？刂品椒ǚ譃槭謩涌刂坪妥詣涌刂?。采用手動控制可以對指定部位進(jìn)行除塵，實(shí)現(xiàn)良好的除塵效果。同時，通過手動控制可以對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，便于系統(tǒng)維護(hù)工作的開展，進(jìn)而防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障。通過自動控制，散貨碼頭可以實(shí)現(xiàn)自動除塵，對系統(tǒng)的工作方式、狀態(tài)等進(jìn)行提前設(shè)定，保障系統(tǒng)能夠按照預(yù)定的工作軌跡進(jìn)行，進(jìn)而提高空氣除塵的效率。在控制系統(tǒng)中需要設(shè)延時信號，對空氣中粉塵含量進(jìn)行檢測，在除塵完畢后關(guān)閉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)良好的除塵效果。

控制系統(tǒng)以PLC 作為控制器，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可提高系統(tǒng)的自動控制效果。PLC 具有良好的輸入、輸出特性，通過輸入控制，可以實(shí)現(xiàn)自動、手動之間的轉(zhuǎn)換，使控制方法更加完善。通過輸出控制，可以對抑塵霧炮系統(tǒng)進(jìn)行控制，具體控制過程如下：搬運(yùn)貨物過程中，PLC 會對抑塵霧炮系統(tǒng)進(jìn)行控制，采用干霧噴頭進(jìn)行噴淋，將粉塵從源頭上進(jìn)行消除，進(jìn)而抑制粉塵的生成。當(dāng)空氣中粉塵含量較多時，PLC會對噴淋噴嘴進(jìn)行控制，對空氣中的粉塵進(jìn)行凈化，減少空氣中的粉塵含量。PLC 中設(shè)置有定時器，可以對噴霧的時間進(jìn)行設(shè)定，通常情況下，設(shè)定的時間為10～15 s，對粉塵具有較強(qiáng)的抑制效果，同時可以避免對水資源的浪費(fèi)[3]。

抑塵霧炮系統(tǒng)具有穩(wěn)定的控制效果，在控制器的作用下，具有自我調(diào)節(jié)功能，具體控制過程如下：可對產(chǎn)塵點(diǎn)附近的風(fēng)速進(jìn)行控制，將風(fēng)速控制在2 m/s以下，防止塵埃向周邊擴(kuò)散，使抑塵過程易于執(zhí)行；需做好抑塵方式的切換，對含水量要求較高的貨物應(yīng)切換成干霧抑塵裝置，對粉塵進(jìn)行有效處理；灰塵較多的貨物，應(yīng)采取防風(fēng)措施，防止粉塵四處飄散；需要做好霧量的控制工作，干霧厚度不得小于0.5 m，否則將會對除塵效果造成影響。自動控制是保證除塵效率的關(guān)鍵，在除塵方面具有廣泛的應(yīng)用前景，應(yīng)做好全面控制工作。

4 結(jié)論

綜上所述，抑塵霧炮系統(tǒng)在粉塵控制方面具有顯著優(yōu)勢，資源消耗較少，并且具有較低的運(yùn)行成本，可以有效減少空氣中粉塵的含量，保障散貨碼頭空氣的質(zhì)量。在系統(tǒng)構(gòu)建過程中，需要保障各部分的功能特性，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免對系統(tǒng)的工作狀態(tài)造成影響，進(jìn)而保障系統(tǒng)的除塵能力。