专业化煤炭码头皮带机沿线污染源分析及环保措施

[摘 要]煤炭在皮带机系统沿线转运过程中自上而下会产生大量的无组织排放扬尘污染和地坑煤炭的洒漏问题，这些问题一直是困扰着专业化煤炭码头环境保护工作的疑难杂症。我们经过长期研究试验，并推广了成功的方案，对皮带机转运煤炭过程中上部清扫，中部特殊煤种堵料及扬尘，地带机底部受料部位洒漏及扬尘，以及周边辅助系统进行了有效地抑尘、封堵和收集，达到预期效果，为类似煤炭港口的污染治理提供技术支持。

[关键词]皮带机沿线；特殊煤种；防堵空气炮；清洁煤炭抑尘技术

中图分类号：TE991 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0202-02

一、皮带机转接点上部污染源分析及措施

1、污染源分析：

A、皮带机输送煤炭过程中，一部分煤粉会粘结在输送带工作面，经过头部滚筒转向，工作面朝下。理论上在头部滚筒附近加装的清扫器能够将工作面的粘煤清理干净，如果清扫器清理效果不佳，粘煤就会直接洒落到头部滚筒与驱动站之间，同时，胶带工作面会带着粘煤进入到驱动站上改向滚筒处，很短时间内导致该处滚筒包胶表面产生积煤，造成滚筒包胶的严重磨损。

B、原有设计清扫系统包括P型清扫器、H型清扫器两级清扫，刀片为合金材质。后经改造，统一更换为聚氨酯刀片。聚氨酯清扫器在多年的实际使用过程中发现磨损快、寿命短，使用效果大打折扣。在实际作业过程中很容易造成头部滚筒与驱动站之间的粘煤洒漏，驱动站上改向滚筒磨损严重，产生噪声污染。据不完全统计，公司开港以来由于粘煤磨损造成的驱动站附近的滚筒更换数量达121次，占滚筒更换总数的约85%。煤炭内含有一定量的水分，运转过程中会附着在胶带上，直接导致驱动站上改向滚筒包胶会出现冻粘现象，并很快产生冰溜子，容易扎伤胶带，导致皮带跑偏，尤其是导致皮带的剧烈抖动，影响皮带与滚筒的稳定性，技术人员在驱动站上改向滚筒处增设了清冰器，虽在一定程度上可以清理滚筒冰溜子，但还会出现局部抖动，且在使用过程中出现过开焊的情况，存在较大的安全隐患。

2、解决措施：

A、H型采用整体聚氨酯刀片，避免了以往更换单片刀片导致的清扫不均匀问题。补偿单元采用弹簧直拉式结构简单，且手柄处配置尼龙套，避免生锈问题。该清扫器报价为14500元，安装工期为4小时。

B、P型清扫器采用新型合金刀片，该刀片带有防止积煤的导料胶帘，避免刀片周围的积煤。

该装置利用橡胶弹性形变进行补偿，有使用寿命长，补偿反应及时。该清扫器报价为24800元，安装工期为5小时。

C、当必要时需要增加U8型清扫器。

D、对于当前修补较多的老皮带，清扫器改造后势必对冷粘修补条产生破坏，我们建议在改造清扫器的同时，该皮带机的修补条一并清理，利用胶枪修补技术，将胶带破损处重新修补，而且修补面低于胶带工作表面，这样可以有效的保护冷粘修补不被破坏。

E、为了保证P型清扫器的清扫效果，减小此清扫器附近胶带的抖动，考虑在P型清扫器附近加装一组反压托辊架。

3、使用效果：清洁效果提高了85%以上。

二、特殊煤种污染的原因分析及解决措施

1、转接中潮湿煤炭堵料的原因分析及解决措施：

1）、原因分析：神华天津煤炭码头有限责任公司在作业海混等特殊煤种的情况下，极容易在漏斗和溜管转接点位置产生堵料，导致作业效率下降，人工成本增加，本项目力求利用防堵空气炮技术，有效地解决特殊煤种转运过程中的起拱、堵料问题，从而将煤炭码头的堵料难题有所突破、解决。

现有皮带机堵料开关的设置存在盲区，导致堵料报警不及时。原有设计将堵料开关安装在漏斗侧面，具置如图所示，该设计选用产品为侧板压力传感器堵料开关。在实际使用中效果不理想，作业过程中出现误动作，影响生产效率，而且出现过真实堵料未报警的情况。该堵料开关安装位置过高，若出现堵料情况时，漏斗以及溜槽内基本上被煤炭充满，增大了重新启动皮带机带来的重载压力。

2）、解决措施：关键漏斗折弯处适当安装防堵空气炮。空气炮的工作原理：空气炮是利用压缩空气转变成空气射流动力能，产生超音速的强大冲击力，从而作用在堵料点，使粘结，压实，起拱的物料产生破裂和位移，从而恢复了堵塞煤粒的重力流动。空气炮正是利用了这种瞬间释放的能量才达到破拱清堵的目的。

空气炮（又名空气破拱助流器或清堵器）是以突然喷出压缩气体的强烈气流，以超过一马赫（音速）的速度直接冲入贮存散体物料的闭塞故障区，这种突然释放的膨胀冲击波，克服了物料静磨擦，使容器内的物料又一次恢复流动。它是利用空气动力学原理，由一差压装置和可实现自动控制的快速排气阀瞬间将空气压力能转变成射流动力能，产生强大的冲击力，是一种清洁、无污染、低耗能的理想清堵设备。

本次空气炮安装主要在翻堆线转接机房T1、T3、T4、T5以及取装线所用机房T6、T12、T13转接机房进行安装，共设计27台。

对于漏斗形积煤，按照现场实际情况安装1托N型的空气炮。自下而上顺序控制开启。建议在一部的T1、T2及二部的T6、T8、T10进行安装实验。安装位置原则为容易产生附集、起拱、堵料的三通挡板和斜通管的结合部，以及斜通管转接的死角。

经过我们对堵料位置的研究，我们建议在头部漏斗上方再加装一套改造后的堵料开关，双重堵料开关保护能够预警各种堵料的情况。

3）、改造效果：在作业海混等特殊煤种时，为了避免堵料带来的一系列问题，各生产部门通力合作，通过控制流量等手段进行作业，虽保证了安全生产，但也付出了作业效率大幅下降的代价。

在作业海混时，一般将流量控制在3000T/H以下，通过统计，我公司2013年1月―3月整体卸车效率为3300T/H，按此效率作业一列车时间为1.3小时，作业海混需要的时间最多为4小时，不计设备损耗，单纯统计因为效率降低而影响的时间为2.7小时。

通过加装空气炮，指定特殊煤种作业流程，在作业过程中基本上可以按照正常流量进行作业，整体效率完全可以达到平均水平，为公司提效降耗做出贡献。

在作业过程中若出现堵料情况，通过大量清煤工的清理工作，基本上也是需要3小时的时间才能恢复生产，流程重载启动给设备带来的损害是显而易见的，且耗费大量的人力，增加了清煤工的额外劳动强度。长时间清理积煤对于卸车、装船兑现率的影响也是非常严重的，这不单是降低了生产效率，也间接的影响了公司对外服务的形象。

2、干燥易扬尘性煤炭转运过程中扬尘的原因分析及解决措施：

1）、原因分析：众所周知，煤碳港口装卸过程中的尘源扩散是港口粉尘污染的主体，对港口工作环境、附近居民生活环境、周边生态环境有着至关重要的影响。

煤炭港口作业区域的扬尘一般可分为两大类：一类是由于煤炭转接过程中扰动气流产生的PM2.5―PM10的扬尘颗粒，这类粉尘颗粒可以长期悬浮在空气中，大多集中在皮带机转接机房、码头皮带机及装船机区域；另一类是由于风力作用下产生的PM50―PM150之间稍大的扬尘颗粒，这类颗粒物可以在风力作用下漂浮很长距离，是造成露天堆场的主要尘源。其中PM10以下的可吸入颗粒物尤其是PM2.5以下的可吸入肺颗粒物会对人身造成巨大伤害，目前专业化煤炭码头对该类粉尘治理没有进行过深入研究和有效解决。

神华天津煤码头公司一期项目建成于2006年，各类除尘设备及环保要求均按照当年国家的对应标准实施和执行。在装船系统扬尘的抑制问题上，我们主要采用的是传统的洒水除尘设备，在实际应用中，这种方式存在着几点弊端。

（1）、传统的洒水除尘系统对于对PM10以下扬尘颗粒物的无组织排放不能有效治理。

（2）、传统的洒水除尘系统在抑尘治理上较被动，不能达到预防性治理的效果。

（3）、经过传统的洒水抑尘点后，煤炭的扬尘没有得到根本的治理，在后续流程中依然存在着严重的扬尘扩散问题。

2）、解决措施：本方案引进国外清洁煤炭抑尘技术 ，采用预防性治理的原理，通过在煤炭转运的起始端安装喷洒装置，对煤流喷洒一定量的抑尘剂混合液，使细颗粒煤粉能与水分子迅速结合、粘附在煤块上，起到瞬间降尘的效果，能捕捉2.5微米以上的粉尘颗粒，可以从输煤系统的根源抑制粉尘产生。经过处理后的煤炭在长距离的转运过程中具有良好的低扬尘性。

利用转接机房确定的位置设置一个混合液泵房，泵房采用保温并内设电暖风机，保证冬季泵房内温度在0℃以上。在每个泵房内安装2套卧式抽液泵，1台喷洒设备柜、1台10m3储液罐，1套控制系统，控制系统与洒水系统关联。储液罐内的抑尘剂通过管路进入设备柜，通过设备柜按照一定比例将药液通过不锈钢管路注入至皮带机头部的洒水管路中，在管路中实现药液和水的即时混合。每套系统可实现就地自动控制或远程控制。

T3转接机房设置4套喷洒系统，两台加药泵，每套喷洒系统分别对应一条带式输送机，每套对应一台加药泵，在控制方式上每台泵可以控制其中任意一套喷洒系统，具备四条皮带机任意两条喷洒的切换。每条皮带机头部安装4个专用喷嘴，头部溜槽出料口位置安装6个专用喷嘴，共40个喷嘴，每套总流量按照处理4000吨/小时设计。

T13转接机房设置3套喷洒系统，两台加药泵，每套喷洒系统分别对应一条带式输送机，每套对应一台加药泵，在控制方式上每台泵可以控制其中任意一套喷洒系统，具备三条皮带机任意两条喷洒的切换。每条皮带机头部安装4个专用喷嘴，头部溜槽出料口位置安装6个专用喷嘴，共30个喷嘴，每套总流量按照处理6000吨/小时设计。

3）、效益预测：通过喷洒抑尘剂后，T13转运塔之后的3次装船系统的转接均能够将粉尘有效控制。

在项目实施后，各点的平均粉尘浓度可降低80%以上，转运过程中粉尘浓度降低至15 mg/m3以下，配合原有除尘措施，对煤炭转运过程粉尘污染进行综合性治理，完全达到国家环境保护和安全的要求，具有很好的社会效益。

在喷洒过程中根据粉尘量，调整总的喷洒量，使加入煤炭中的水分控制在0.3～0.5%之间，通过自动喷洒实现水量和药剂的使用控制，保证煤炭水分的含量。

（1）、经过煤炭码头扬尘控制研究与应用，预计减少清扫人员数量约为10人，按照单人年工资成本5万元/人计算，则预计全年能够节约清扫劳务人员费用为：50万元。

（2）、有效治理装船系统的PM10以下微小颗粒物尘源的扬尘和扩散污染问题，同时可以实现冬季抑尘治理的功能，大大改善现场作业环境，减少职业病发生几率，减少清扫人员的劳动强度，具有广泛的社会效益和推广价值。

三、皮带机底部导料槽洒漏及扬尘的原因分析及解决措施

1、原因分析

1）、当前地面皮带机导料槽为“八”字型，只有一道挡料皮，当挡料皮磨损后，会导致大量的煤粒、煤尘从挡料皮与皮带的间隙洒出，污染作业环境。

2）、由于导料槽密封挡料皮离皮带边缘较近，当落料分布不均匀等不可控因素导致的皮带机跑偏情况下，物料就会从皮带机一侧洒落。

2、解决措施：

1）、增加第一道密封：将以往“八”字形改为垂直型，即把导料槽原衬板更换成折弯衬板，折弯衬板下方与皮带间的距离为1～2cm左右。通过对皮带机导料槽内部测量，确定折弯衬板尺寸，具体如图；

2）、增加第二道密封： 5mmRS40（剔槽）连接胶板+15mmRC70耐磨块。安装形式入手进行改进，将RS40连接胶板剔出凹槽（或用软帆布袋连接），以降低连接胶板对底部摩擦块的压力，以提高寿命。

3、效果：原形式的挡料胶皮的万吨洒漏量为20Kg/万吨。加装RS40防尘胶帘以后，根据该条皮带作业量及清扫人员统计上报的煤尘收集量来测算改造效果：万吨作业洒漏量为3Kg/万吨，效果明显。

四、皮带机除尘器卸灰过程中的扬尘污染原因分析及措施

1、原因分析：神华天津煤炭码头有限责任公司一期工程包括除尘器26套，分布在翻车机房和转接机房等区域，于2006年投入使用，主要用于处理和回收皮带流程转接落料产生的粉尘。目前，除尘器的煤尘回收采用传统的卸灰口放灰装袋的人工方式，不可避免的有部分煤灰在卸灰装袋的过程中洒落在周围，造成二次污染。

随着生产量的逐年提高，除尘器的卸灰量也在不断增加。据统计，2008年-2012年卸灰量分别为564.41吨、727.89吨、751.17吨、719吨、1900吨，呈现出逐年增加的态势。但人工卸灰能力有限，而且仅仅依靠人工卸灰装袋，已不能完全满足正常的运行作业。目前卸灰人员采用分区域2人昼夜完成卸灰工作，平均每天卸灰超过200袋（5吨），若卸灰不及时，容易造成本体内积煤时间过长，特别是冬季容易产生冻煤堵料和卸灰自燃现象。

2、解决措施：对T8除尘器进行改造，以除尘器本体基础为界加装卸灰钢房，尺寸约为8米*2米*4米，预留人员进出门，以实现人工卸灰在钢房内完成，减少对除尘器周围外部环境的粉尘污染。彩钢面积约100平方米。

3、改造效果：通过除尘器卸灰钢房改造，卸灰产生的二次扬尘被控制到卸灰钢房内，便于集中清扫和收集，直接经济效益约为2.5万元。

五、转接机房内部扬尘污染的原因分析及解决措施

1、原因分析：转接机房的很多部位然存在扬尘现象，如滚筒、清扫器、设备间隙、皮带机沿线周围等部位，扬尘造成转接机房内部地面和边角容易积累粉尘，形成一层煤粉，给机房内环境造成粉尘污染。目前机房内以清煤工用扫帚、铁锨等工具人工清扫为主，必要时结合冲洗卷盘等设备进行冲洗清洁。

2、解决措施：现有除尘器进行改造，利用停机间隙进行转接机房内吸尘作业，具体方案如下：

1）、参考消防管线布置方案，将现有除尘器吸风主管道引出DN150支管，垂直贯穿转接机房，并在每层环状管网设置。

2）、在转接机房每层合适位置设置2个快速吸尘装置，清扫人员携带吸尘软管，可实现快速连接进行周围吸尘作业。

3、改造效果：减少转接机房清扫人员人力成本，减少扫帚、铁锨等清扫工具成本。转接机房边角等位置通过吸尘方式彻底清理，不留死角。冬季停止冲洗，仍可吸尘清扫，不受季节影响。D、吸尘取代冲洗清扫，可避免产生煤泥污染周围环境。

六、皮带机驱动站扬尘的原因分析及解决措施

1、原因分析：皮带机驱动站目前为露天设计，容易在流程启动时扬尘。驱动站结构容易堆积煤尘，遇风易产生扬尘。驱动站积煤目前仍然依靠人工清理的方式，易产生二次扬尘。驱动站滚筒运行过程中，皮带高速运转，易产生粉尘。

2、解决措施：以驱动站四面基础为界限，针对驱动站不同的位置，设置合适高度的彩钢围挡，以防止驱动站运转产生的粉尘对周围的影响。

3、改造效果：有效抑制驱动站运行产生的粉尘对周围行车道和楼宇环境造成的影响。抑尘围挡将粉尘控制在驱动站内部，便于人员集中清理。采用彩钢围栏，外表美观，便于清洁。彩钢围挡使用寿命长，拆装方便。

七、总结：专业化煤炭码头皮带机沿线环保设备研究的心得体会

按照煤炭转运从上到下下落的顺序，我们先后研究实施了6大项目，有效利用先进的环保抑尘工艺，提升皮带机系统的环保设备辅助效能，实现皮带机从上到下转运过程中的6级抑尘系统。这将有效减少皮带机回程面洒煤量约80%，减少沿线转接点扬尘量约85%，并针对粘煤、块煤等特殊煤种，有针对性地减少堵料几率，有效抑制块煤的粉尘扩散，并实现皮带机沿线无组织排放的抑尘和收集。