1、皮带机转接机房粉尘治理的可行性分析及试验研究摘要：以 PM10，PM2.5 为代表的细颗粒级粉尘治理一直是工业粉尘治理的难题，其中尤以煤矿类粉尘为甚。在煤炭港口运输产业迅猛发展并取得举世瞩目成就的同时，如何确保作业现场颗粒物排放减量化，粉尘治理达标化，正日益成为一个新的课题。作为国内重要的煤炭储运基地，神华黄骅港率先提出“建设绿色工程，发展绿色经济”的粉尘治理目标。本文根据黄骅港现场空气中颗粒物分布浓度的情况，针对颗粒物源比重最为严重的皮带机转接机房分析了造成颗粒物污染的原因，提出了转接机房内部及附属区域粉尘综合治理的优化设计及改造方案。黄骅港希望依靠科技技术进行产品结构调整、装备水平升级和落
2、后产能淘汰，大力推进清洁生产、实现节能减排，提升港口绿色发展水平，改善大气环境质量，并取得良好的经济效益和社会效益。 关键字：皮带机 机房 粉尘治理 优化设计 中图分类号：TP308 文献标识码： A 1 项目背景 我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国之一。当前，我国几乎所有的沿海和长江下游主要港口码头都在装卸煤炭，其粉尘污染问题应引起高度重视。全国的港口码头煤炭的装卸堆存还主要以露天式的粗放型管理为主。研究表明，煤炭在整个装卸过程中，煤的逸散量占整个煤运量的 0.02，港口煤炭污染量占所在城市全部粉尘污染量的 50。 煤炭码头都靠近水域，绝大多数靠近海域，其扬尘污染对大气环境和海洋生态的影响
3、很大且有长期影响。而直至目前，全国尚无煤炭码头颗粒物排放标准及治理方案，致使煤炭码头的颗粒物面源污染的监管一直处于无序状态，普通采用的防风抑尘网投资巨大，其优化改进方案缺乏技术支持；洒水抑尘也因其冬季结冰有一定局限性。2 综上，根据现行的港口煤炭装卸堆存颗粒物排放标准，有针对性地制定一套适用于煤炭装卸堆存行业的技术先进、经济合理、环境容许、实践可行，且符合清洁生产和节能减排要求的粉尘治理方案，是十分必要，而且已经迫在眉睫。 黄骅港是我国西煤东运第二条大通道的出海口，是我国沿海重要的煤炭转运基地。工程始建于 1997 年，至今已完成一、二、三、四期工程建设，共配置 13 条卸车-堆存作业线和 1
4、3 条给料-装船作业线图 1，年卸车能力 2 亿吨，年装船能力 2 亿吨。 图 1 黄骅港流程图 2013 年神华黄骅港为贯彻中华人民共和国环境保护法 ，改善港口环境空气质量，促进港口健康发展，编制了黄骅港煤炭装卸堆存颗粒物排放标准表 1，并提出“建设绿色工程，发展绿色经济”的长远目标。随着黄骅港煤炭港区三四期筒仓运煤工程的顺利竣工投产，一个节能、环保、高效的现代化大港呈现在世人面前。然而这对于全部采用传统皮带机形式运煤的黄骅港一二期工程来讲，如何确保作业现场颗粒物排放减量化，如何保证粉尘治理达标化，如何到达国家要求的节能环保高效等问题正成为每一个黄骅港人面临的新课题。 表 1：黄骅港煤炭颗粒
5、物监控点与控制指标 2 设备现状 黄骅港煤炭码头作业区的颗粒物大体分为三类1：一是煤炭的装卸、皮带运输、堆存取料过程中倾倒、振荡、碾压等机械作业中产生的颗粒物；二是车辆运输过程产生的扬尘；三是长期露天堆放的煤炭、矿石表面随风扬起的颗粒物。产生影响因素包括：工况条件，如：物料种类、粒径分布、含水量，装卸、堆取料、筛分、皮带转运及输送、堆存方式，落差高度、抑尘措施及其效率，运输规模、作业强度、堆列方式等；以及环境因素，如：风向风速及其联合频率、温度、湿度、稳定度、地面粗糙度等。 根据黄骅港一二期煤炭码头作业现场颗粒物排放源调研结果表 2，针对颗粒物污染比重最为严重的皮带机转接点，选取作业环境最为恶
6、劣的黄骅港一期 8 号转接机房（以下简称 T8 机房） ，分析造成粉尘污染的原因：T8 机房负责转运神优一、神优二、神混一、神混三、低灰及外购煤种，每一种煤种都会在作业过程中出现煤尘飞扬和洒落煤现象。其中以低灰作业时煤尘最大，因为低灰为大型块煤和少许煤粉组成，煤质较干燥，在作业过程中由于物料互相撞击造成煤尘飞扬；部分外购煤种的煤质较湿粘，物料容易沾到皮带上，清扫器很难将其清除干净，故而作业过程中造成洒落煤；堆取作业过程中操作不当时会产生峰值，皮带机在运输及转运过程容易造成煤尘飞扬及洒落煤现象；T8 机房内各个转运点的落差较大，转运过程会产生较大冲击造成煤粉外溢。 表 2：T8 机房粉尘测试结果
7、 由上表可见：虽然 T8 机房内部采取了相应的防尘、除尘措施以减少起尘，如：采用密闭设施防尘、皮带机设置挡风装置、防尘罩及橡胶帘、其物料转接处设干式除尘系统等。但由于黄骅港一期工程投产已经十余年，现场的防尘除尘设施锈蚀严重、经久失修、功能失效，已经不能达到良好的除尘效果。 根据上述现象，现针对 T8 机房现有设备的配置参数及运行情况进行分析：T8 机房是一期给料装船作业线的核心转接机房，内部设置有BDQ（负责运输堆取料机的给料） 、BC1（负责转运 R1、R2 取料机的给料） 、BC2（负责转运 R1、R2 取料机的给料）皮带机，通过转接漏斗将物料落入 BM1、BM2、BM3 皮带机完成装船图
8、 2。同时也提出了 T8 机房内部及附属区域粉尘综合治理的优化设计及改造方案：包括皮带机改造方案、除尘设备改造方案、冲洗改造方案。 图 2 T8 机房总图 3 改造方案 为改善 T8 机房及附属区域的大气环境，进一步提高港口颗粒物污染的治理水平，现针对 T8 机房及附属附属区域实施粉尘治理优化设计及改造，改造项目的主要内容包括： （1）皮带机改造方案 （2）除尘设备改造方案 （3）冲洗改造方案 3.1 皮带机改造方案3 3.1.1 新增设备 （1）BDQ、BC1/2 皮带机在凹弧起点前设置塑煤装置图 3，以控制皮带机瞬时流量超过皮带机最大能力时导致的撒煤。该装置自身可容纳约6t 煤，确保瞬时大
9、流量被限制的煤有地可存；同时出口将最大运量时的横断面积进行约束，以实现控制瞬时大流量的功能；控制住瞬时大流量也就避免了运输过程中撒料的问题。 图 3 塑煤装置示意图 （2）BDQ、BC1/2 皮带机进入皮带机头部前增加挡板图 4，并辅以支撑结构使得挡板橡胶裙板与胶带紧密接触，防止扬尘、撒料。 图 4 导料槽布置示意图 （3）BDQ、BC1/2 皮带机清扫器布置图 5 和型式优化； 头部清扫器：一级清扫器 1 道，二级清扫器 1 道。 一级清扫器“趴”在滚筒上以铲的方式清扫,这种方式可以支撑大量物料冲击，一级适合于大量物料的清扫，不会滞料。 二级以”刮”的方式清扫，可以配金属刀头或聚氨酯刀头，便
10、于清扫粘性大的细微颗粒； 洗带装置 洗带装置包括两道冲洗设备、两道刮刀、两道滚刷、风箱；同时该设备可以自行收集洗带后的残料、污水至漏斗内，洗带后废水通过专用溜槽导向地面排水沟内。洗带装置自带四连杆机构，皮带机运行时打到清扫位置，停止后返回原始位置。同时洗带装置自带 PLC，具备设备启停、故障、远程/就地信号。 图 5 清扫器布置图 （4）BDQ，BC1/2 溜槽底部增加煤流导向装置图 6 控制煤流与胶带接触的角度，从而减少物料流中的空气，引导物料流以最小的冲击准确落入接料皮带，减少溢料，摩擦，粉尘 。 图 6 曲线给料示意图 （5）BM1/2/3 皮带机导料槽下方冲击点设缓冲床图 7，非冲击点
11、拆除原有的部分缓冲托辊，改用支撑式结构，使胶带与导料槽防尘胶皮紧密接触；缓冲床很大程度地降低了胶带的磨损，同时可使得胶带与导料槽密封紧密接触减少灰尘外溢。压板式结构安装在缓冲床后，主要目的也是使得胶带与导料槽橡胶密封接触紧密，减少灰尘外溢，同时也防止了煤块撒落。 图 7 压板式结构示意图 （6）导料槽内部加装迷宫式防尘帘图 8，改造导料槽防尘胶皮，采用双层防溢煤防尘装置。迷宫式防尘帘可有效延长粉尘运动路径，使得粉尘在运动过程中自由沉降或吸附于设备周围，从而达到降尘的目的。双层防溢防尘橡胶条，可有效阻止粉尘外溢：第一级密封挡住大块煤，第二级密封挡住粉尘。 图 8 迷宫式防尘帘布置示意图 （7）B
12、DQ、BC1/2 皮带机头架二级与三级清扫器之间增加积煤回收装置图 9。BDQ、BC1/2 皮带机积煤回收后，通过溜槽排放到机房外侧。另外，在机房外溜槽排放处，修建一个污泥池，便于日常的机械化清理。 图 9 BDQ 集料斗（红色部分） （8）增加自动调偏托辊。在BDQ BC1BC2R10 尾车SR 尾车增加相应数量的自动调偏托辊,解决因皮带跑偏造成的洒落煤现象。 （9）更换 BDQ BC1BC2 皮带机胶带。由于 BDQ BC1BC2 皮带机至今已运转十余年之久，其胶带未曾进行更换，胶带外观存在多数损伤，因此更换高强度、抗冲击的新胶带可以有效解决因胶带损伤造成洒煤现象。 3.1.2 机房内设备
13、改造 对 BDQ、BC1/2 皮带机头部漏斗所有安装孔进行封堵；封堵形式除橡胶垫外，缝隙均使用玻璃胶或其他密封材料进行密封，防止煤尘外溢； 所有头部漏斗、溜槽观察门加装密封装置； 所有干雾抑尘喷嘴点进行密封改造； 溜槽法兰连接处用密封胶进行密封； 对机房内漏斗腐蚀严重的进行重新制作安装； 在收料斗等散落煤收集区域周围设置挡水平台,防止煤泥横流。 3.2 除尘设备改造方案 煤炭在运输转接过程中，物料在转接机房沿溜槽下落至皮带时，因势能和动能之间的转换产生了很大的冲击力，使导料槽内的粉尘浓度大幅提高。粉尘沿导料槽缝隙蔓延至整座机房，造成环境污染。 转接机房粉尘治理一般采用以下几种方式：曲线溜槽、药
14、剂除尘、干雾抑尘、导料槽密封、干式除尘等。其中曲线溜槽、药剂除尘、干雾抑尘属于粉尘预防抑制类；导料槽密封、干式除尘属于粉尘治理类。其中干雾抑尘和干式除尘在使用过程中相互制约，影响除尘效果。 根据“预防为主、防止结合”的原则首先使用药剂除尘、干雾抑尘。当使用药剂除尘、干雾抑尘时能够满足环境要求时，可不使用干式除尘。当冬季使用药剂除尘、干雾抑尘存在不利条件时，应使用干式除尘4。 T8 机房内布置有 6 台输煤皮带机专用干式除尘器，由于除尘器锈蚀严重、经久失修、部分功能失效，已经不能达到良好的干式除尘效果。因此对干式除尘器损害部位检修，并增加设备风管，为防止抽除的煤尘重新落入机房内应保证其风管高出机
15、房 1.5 米图 10。 图 10 除尘器风管布置图 3.3 冲洗改造方案 为保障 T8 机房及其附属区域的清洁生产，降低已沉降粉尘的二次污染造成的影响，应对现场给排水系统进行统筹改造。 3.3.1 平面布置 T8 机房及附属区域平面主要划分为四个区域图 11：第一区域为 BDQ皮带爬坡及 BM 皮带尾部滚筒区域，第二区域为 T8 机房区域，第三区域为 BM 皮带爬坡区域，第四区域为 BC 驱动站至 BC 皮带爬坡区域。 图 11 T8 机房及附属区域平面 3.3.2 土建改造方案 （1）第一区域（BDQ 皮带爬坡及 BM 皮带尾部滚筒区域）： 将区域内地面硬化处理，并修筑 150mm 高翻边。废除南侧现有排水沟，在场地北侧新建 400mm 宽排水沟及沉淀池，场地由向南找坡改为向北找坡。 整个场区配三个冲洗水箱，并布管以达到人工开启阀门，场地自动冲洗，将该区域的煤尘用冲洗水管冲洗后进入北侧沉淀池，沉淀后清水自流入堆场排水沟，积煤进行定期清理至一期 6#堆场西侧堆放。 （2）第二区域（T8 机房区域）： 修整 T8 机房内部各层楼面，每层配两个冲洗水箱，使冲水后地面积水有组织排水，并且不渗漏至下一层；修整 T8 机房一层地面，由单项找坡改为双向找坡，增加北侧排水沟；更换机房外墙板，增设内墙板，使
