散料裝卸系統除塵技術分析及應用

馬文舒

上海振華重工集團 上海 200125

摘 要：在物料裝卸轉接過程中，常規物料均為塊粒粉狀物料，極易揚塵，引起環境汙染。文中針對該問題，對溢塵問題進行了原因分析與研究，針對性提出了多種有效解決方案，以防止粉塵外溢，改善作業環境，解決環保問題。

關鍵詞：裝卸系統；無動力除塵；袋式除塵；靜電除塵；噴淋除塵

中圖分類號：U294。27+3 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0785（2020）22-0078-05

0 引言

卸船機、堆取料機等裝卸裝置在散料裝卸及轉運領域廣泛應用，上下游裝置之間的物料轉接點是物料裝卸輸送過程中重要的區域位置。對於易於揚塵的粉狀物料，在轉接位置極易引起物料外溢，造成環境汙染。為減少揚塵，解決環境問題，文中針對引起物料粉塵外溢的原因進行分析，並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，符合環保要求。

1 裝卸系統揚塵原因分析

如圖1 中所示，在輸送機作業時，在轉接點常有大量粉塵溢位，環境汙染嚴重。主要原因有：落料點輸送帶受物料衝擊，引起輸送帶抖動，物料或粉塵從料槽兩側及前後側溢位；導料槽封閉不嚴，導致物料粉塵從倒料槽兩側及前後側溢位；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於負壓狀態，溜管下部空氣處於正壓狀態，加劇了物料粉塵外溢。如圖1 中所示，卸船機作業時，特別是抓鬥在中心料斗放料時有大量粉塵溢位，汙染嚴重，主要原因與輸送機轉接點類似：物料衝擊導致氣體劇烈流動， 從而帶動揚塵，另外由於開放環境無法封閉， 受外界風影響產生揚塵。卸船機導料槽部分與地面皮帶轉接點粉塵外溢產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，堆料作業產生揚塵主要由物料衝擊和外界風影響產生揚塵。取料過程中，轉接點產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，裝車樓等散料裝卸裝置物料轉接點揚塵產生原因也類似上述幾種裝置。

圖1 現場揚塵圖

針對上述散料裝卸裝置粉塵產生原因，從避免物料衝擊引起汙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 避免物料衝擊引起揚塵的技術措施

物料的劇烈衝擊主要原因為物料流速過大，沒有足夠的緩衝或者導料引起衝擊。對於物料裝卸轉接位置有如下措施可以解決揚塵問題。

1）對於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，調節物料落料，避免直接衝擊皮帶，或用緩衝床代替緩衝託輥，以減少膠帶振動，如圖2、圖3 所示。

圖2 調料擋板示意圖

圖3 移緩衝床示意圖

2）對於易流動磨損較輕的物料，可以在流管下方增加緩衝鎖氣器或者重力開閉式調料擋板裝置。透過物料緩衝裝置減緩物料衝擊及由衝擊引起的氣流擾動，減少揚塵。如圖4、圖5 所示。

圖4 重力開閉式調料擋板示意圖

圖5 緩衝鎖氣器示意圖

3）對於封閉狀態的輸送流管以及頭罩調料擋板進行模擬設計，可採用曲線式漏斗，透過採用的弧形調料擋板可實現給物料導向及約束料流流向功能，流管的曲線模擬設計具備緩衝物料衝擊以及順向導料功能，能夠極大減緩物料對下游皮帶的衝擊，減少揚塵，如圖6所示。

圖6 曲線漏斗及溜槽示意圖

4）對於卸船機中心料斗或者開放式受料料斗位置：設定中心漏斗側擋風板防止粉塵外溢和外界風乾擾，並在鬥壁上側和擋風板上設定氣流導向結構，降低氣流擾動。另外在料斗兩側設定高壓噴淋除塵，或者乾式除塵裝置等措施，進一步抑制粉塵外溢。

5）其他裝卸裝置如堆取料機，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，可採用無（微）動力除塵技術措施，其透過採取取樣分析粉塵特性，模擬研究粉塵運動軌跡規律後，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，以避免粉塵外溢。

無動力除塵技術，利用物料跌落時產生的壓力差，在除塵器內形成氣流閉環流通，對各揚塵點進行分散除塵。在需除塵的裝置上，設定除塵室，在除塵室內設定應力板。物料跌落或受到振動時，含塵氣流往上運動，撞擊到應力板，變為紊流，氣流的速度與方向均發生改變，大顆粒的粉塵沉降下來。在密封的除塵室內，輸運帶仍然繼續執行，物料下料口出現微負壓，在除塵室內設定密封氣體迴流管，將微正壓氣流引至物料下料口前，保持壓力平衡，實現除塵器內閉環流通，以使粉塵連續沉降，避免粉塵外溢。如圖7 所示。

抑塵單元 2。 擋塵簾 3。 託板元件 4。 迴圈降塵裝置 5。 微迴圈洩壓裝置 6。PU 阻尼 7。 曲線落煤管

圖7 無動力除塵裝置示意圖

4 乾式或溼式除塵技術措施

對於乾式、溼式除塵技術，應根據不同物料特性以及作業環境進行選擇。

4。1 乾式除塵主要應用以及適用性分析

袋式除塵器主要應用於乾燥物料的粉塵處理，不適於粘結性強及吸溼性強的塵粒，該除塵技術效率高，特別是細粉，達99％以上；適應性強，能處理不同型別的顆粒汙染物（ 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，便於回收處理。但受布袋濾布的耐溫、耐腐等效能限制，使用溫度要小於300℃，且裝置投資維護費用較高。

靜電除塵器主要用於顆粒較小的粉塵處理，對於1μm 以下的細微粉塵，除塵效率高。適合處理煙氣量大，可用於高溫、高壓和高溼的場合，能連續運轉。但裝置龐大且需高壓變電和整流裝置，能耗高，投資維護成本高。

圖8 布袋除塵示意圖

圖9 靜電除塵示意圖

4。2 溼式除塵主要應用以及適用性分析

溼式除塵透過用水或其他液體溼潤塵粒，捕集粉塵和霧滴的除塵方法，常用形式有噴淋除塵，幹霧除塵，及高壓噴霧除塵。溼式除塵形式主要用於礦石，煤炭以及沙石等含水率較高物料，

1）常規噴淋除塵 因水滴分子較大，能夠捕獲大顆粒粉塵，但對於細小微塵（小於20 μm），因水霧顆粒直徑大於粉塵顆粒，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）幹霧抑塵裝置是利用幹霧噴霧器產生的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，並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）高壓噴霧透過高壓水泵增壓後，水由進液管進入水過濾器，經過濾器將水中雜質與懸浮物濾除後，在液體加壓裝置中被加壓成高壓後，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於10 μm ～ 100 μm 的細水霧顆粒，由於霧滴直徑小，範圍廣，還可以根據風速以及揚塵特性調節噴霧流量及噴塑，更易於捕獲揚塵，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後的效果對比圖，表1 為除塵效率統計表。其中圖10a 為改造前揚塵情況，圖10b 為改造後作業過程中，開啟抓鬥後不同時段的除塵效果圖。

圖10 卸船機中心料斗高壓除塵效果示意圖

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），但難以達到除塵環保要求。幹霧除塵容易捕獲較小粉塵（圖12），但因幹霧顆粒較小，易受到氣流帶動攜帶粉塵外溢，不適用於氣體流動較快的區域。高壓噴霧水霧粒徑範圍廣（圖13），易捕獲揚塵，且可透過調節噴霧壓力及速度，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，溼式除塵相對乾式除塵，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。漏斗和溜槽的模擬設計對各種物料的緩衝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，模擬和氣流誘導兩種措施相比干式或溼式除塵投資成本低，且無能耗，無需巡檢，維護方便，費用低。適用範圍廣，對於粉塵外溢嚴重轉接位置，可以乾式、溼式除塵結合同時使用，能較好的達到環保要求，解決環保問題。

6 前景展望

散料處理領域中，環保技術的創新發展日益重要，大型鏈鬥卸船機，螺旋卸船機的研發及投入使用，圓管輸送機大型化研發設計及應用，圓形料場、條形料倉，以及氣膜料倉技術的研發應用，均極大改善了環境保護。文中涉及的粉塵治理都屬於粉塵產生之後的治理措施及技術，未來粉塵防治技術發展越來越注重於粉塵源外溢或抑制粉塵產生方向的創新，從根源上避免粉塵產生，因此，環保型散料處理裝置的研發將是粉塵治理的創新發展方向，該型別新裝置也將得到廣泛推廣及應用。

參考文獻

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