翻车机干雾抑尘系统的设计

翻车机干雾抑尘系统的设计

曾奇源 曹子良 韩士红

神华黄骅港务有限责任公司 河北 沧州 061113

摘要:随着运输行业的不断发展，翻车机干雾抑尘系统的设计也需要进一步的改进，本文针对翻车机作业特点，在分析翻车机产尘机理的基础上，结合除尘效率、除尘能耗和除尘系统运行的具体要求，对翻车机干雾抑尘系统的主要技术参数进行了设计，并分析了该系统的电气控制方案，另采用超声干雾抑尘技术方案治理翻车机作业所产生的粉尘污染，实践证明合理可行。

关键词：翻车机 超声雾化抑尘技术 除尘效果

引言：翻车机作为一种大型、高效的翻卸铁路敞车散料的机械设备，近年来已被广泛应用于运输量大的港口、冶金、煤炭、热电等领域。在港务公司运输煤作业中，翻车机是其主要设备之一。翻车机在翻卸车箱内的煤时，在短时间内车厢内大量的煤粉被迅速翻转倾倒至下部料槽，在此过程中，大量的微细粉尘被强烈的冲击气流从煤粉中分离出来，易对周围环境产生严重污染，同时也影响了机械设备的使用寿命和生产作业人员的健康[1-2]。为此，本文以煤矿神华黄骅港务公司为例，对翻车机作业时的干雾抑尘系统进行设计，并对除尘装置进行电气控制方案设计。

一、干雾抑尘系统简介

干雾抑尘原理就是干雾抑尘机产生不通颗粒的水和雾状水，与空气中的不同力度的颗粒进行吸附和包裹，后自动结合受重力影响落到运输皮带机上。

1.干雾抑尘装置组成

由干雾抑尘机、螺杆式空气压缩机、万向节喷雾器总成、水气连接管线、电伴热系统和自动控制系统组成。

1.1干雾抑尘机

是将气、水过滤后，以设定的气压、水压、气流量、水流量按开关程序控制电磁阀打开或关闭，经管道输送到喷雾器总成中去，实现喷雾抑尘。它由电控系统、多功能控制系统、流量控制系统组成。安装在IP55标准的箱体内，有进气管接口1个，进水管接口1个，出气管接口2个，出水管接口2个。面板上有文本显示器、气、水压力表和电控系统按钮。

1.2电控系统

电控系统是干雾抑尘系统的控制中心，集合了可编程控制器、保护电路、继电器以及与它们相关的元器件。为用户提供自动和手动两种操作模式。在自动操作模式时，可自动接收皮带机工作信号，通过PLC控制继电器，启动或停止喷雾箱喷雾。在手动模式，操作人员可以按压操作按钮启动或停止喷雾箱喷雾。用户还可以通过西门子PLC设置接口修改喷雾周期及管道吹扫时间。另外，电控系统将干雾抑尘机与现场设备的控制信号连接起来，以便实现自动控制。

1.3干雾抑尘主要特点

在污染的源头起尘点进行粉尘治理，主要优点是抑尘效率高,无二次污染无需清灰，针对10 & 2.5μm以下可吸入及可入肺粉尘治理效果高达 96%以上，避免矽肺病危害。水雾颗粒为干雾级，在抑尘点形成浓而密的雾池。节能减排，耗水量小，与物料重量比仅0.02%-0.05%,是传统除尘耗水量的1/10-1/100，物料无热值损失。占地面积小，全自动PLC控制，节省基建投资和管理费用。系统设施可靠性高，省去传统的风机、除尘器、通风管、喷洒泵房、洒水枪等，运行、维护费用低。适用于无组织排放，密闭或半密闭空间的污染源。大大降低粉尘爆炸几率,可以减少消防设备投入。冬季可正常使用且车间温度基本不变。大幅降低除尘能耗40%-90%及运营成本。

二、干雾抑尘系统技术要求

1.干雾抑尘系统控制器

干雾机控制系统具有喷雾显示、喷雾停止、气压低、水压低、水过滤器堵塞等报警指示，具有自动、手动操作模式，可在干雾机控制面板触摸屏上操作。干雾机控制器各接线端子及继电器、接触器、断路器冗余30%以上。干雾箱每个电磁阀都应设置独立接地保护，在电磁阀或对应线路接地时能够自动跳砸。所有电磁阀防护等级为IP67，要求所有电磁阀接线盒能够在维修时方便拆卸。

2.干雾抑尘系统管路

所有管路均管件采用热镀锌钢管,管壁厚度不小于4mm。更改喷雾箱支架位置，使喷雾箱向翻车机方向延伸10厘米左右，处于水管路和气管路下方并且喷雾角度可调。连接喷雾箱所用软管管路均满足系统压力，且长度适宜，两端方便拆装，并且便于维修。主管路安装的滤芯，是可重复使用的精过滤器，滤除介质中的200µm的微粒。

3.干雾抑尘系统

所有阀门、软管及其它器件需要考虑拆卸，安装时保证一端有活接对丝，方便拆卸。所有改造部分不得影响现场抑尘效果，标准不得低于原设计。在验收前，需对整个干雾抑尘系统进行调试、检查，对有可能造成故障的部分进行及时处理。在质保期内整个系统运行正常，不得出现管路接头、喷头等部位漏水、漏气，或由于设计、选型、施工而造成的其他器件损坏。

4.喷雾箱

喷雾箱接收由干雾机输送来的气、水后将其转化成水滴直径为1～10µm的干雾，按干雾机的控制指令喷向抑尘区域。干雾与粉尘颗粒相互接触、碰撞，使粉尘颗粒相互粘结、凝聚变大，并在自身的重力作用下沉降，从而达到抑尘的作用。

三、抑尘技术方案

翻车机为转子式翻车机，翻车机平台长约20m，宽约7m。通过对该翻车机作业除尘方案进行系统分析，认为挡风板加通风除尘的方法投资过大、能耗过高，且很难达到理想的除尘效果。普通的喷雾洒水除尘耗水量较大，影响了煤粉的运输作业，同时雾滴粒径较大，约200μm，对微细粉尘的捕集效率较低，除尘效果不理想。采用超声波产生微细干雾捕集凝聚微细煤粉尘的方案，可在翻车机料槽内就地抑尘，具有无二次污染、除尘能耗低、除尘效率高等优点，同时不影响翻车机的正常运行，是较理想的除尘方案[3-4]。

1.抑尘系统具体设计

在翻车机前侧的平台栏杆外，沿翻车机全长安装7套CWL-5 雾化器组件箱，并安装7台分配箱调配水、气压力，雾化器的安装高度及安装角度视现场情况而定。翻车机后侧沿翻车机全长安装6套CWL-5 雾化器组件箱，安装6台分配箱调配水、气压力，雾化器的安装高度与平台面平齐;翻车机前侧两端分别安装2套CWL-3 雾化器组件箱，并安装2台分配箱调配水、气压力，雾化器的安装高度与平台面平齐; 翻车机后侧两端分别安装2套CWL-2 雾化器组件箱，安装2台分配箱调配水、气压力，雾化器的安装高度与平台面平齐。该抑尘系统的超声雾化器采用间隔式自动喷雾方式，当翻车机即将开始倾倒煤料时，设置于翻车机前侧、后侧及两端的超声雾化器开始喷雾，翻车机完成翻卸开始复位时停止喷雾，喷雾运行指令由翻车机中心控制室 PLC 操作系统给出。

2.压气配置

2.1空压机压缩空气量。选择压气压力为 7kg /cm2、压气量为9.0m3 /min 的风冷螺杆式空压机2 台，配备的电机功率为 110 kW。

2.2储气罐。为防止设备运行中压气波动影响

雾化器雾化效果，空压机配置储气罐 1个。储气罐容积为空压机压气量的 1 /3，即6m3/min，压力为 8kg /cm2[5]。

2.3压气管网。主压气管道采用 DN61 不锈钢管，壁厚3.5 mm，环料仓主压气管道采用 DN50 不锈钢管，壁厚3.5mm，进入分配箱前的压气支管采用 DN20 不锈钢管，壁厚2.5 mm。

2.4水配置

超声雾化器所需的水引自厂区清水，另外在进水总管上设置水自动清洗过滤装置，根据水质情况设定自动清洗周期。经 计 算，除尘水量为2.4m3 / h。主水管道采用 DN25不锈钢管，壁厚2.5mm，进入分配箱前的水支管采用 DN15 不锈钢管，壁厚2.5mm。为防止冬季水管结冰，水管采用电伴热，并在水管外壁包扎聚氨酯保温棉，保温棉外用厚为0.5mm 的镀锌板或不锈钢板保护。

3 抑尘系统电气控制

抑尘电气控制系统设备的正常控制由外部接点信号通过 PLC 自动进行操作。设置机旁操作箱，同时在机旁操作箱上设有自动、手动选择项。当选择手动时，通过机旁操作箱上的启动、停止按钮，在机旁进行控制，该方式为单机单动状态，用于调试阶段; 当选择自动时，外部启动信号发出时工作，外部停止信号发出时停止[6]。

结语：综上所述，实施超声雾化抑尘后，除尘效率大于 95% ，作业粉尘污染可显著改善。抑尘系统耗水量小于2.4m3 / h，除尘后煤料的增湿量低于0.12% ，对运输不会造成影响，不会降低煤燃烧热效率。该系统除尘能耗小于 114kWh，低于其他类型除尘设备。喷雾除尘系统采用 PLC 操作系统全自动控制，喷雾启动与翻车机翻卸作业联动，无需增加操作人员，作业成本较低,工作效率较高。

参考文献：

［1］聂菁 翻车机喷水除尘系统设计［J］． 机械工程师，2013( 10)

［2］陈亮亮 翻车机室除尘密闭罩设计［J］． 工业安全与环保，2012（02）

［3］宁佐阳 翻车机室除尘系统的设计与研究［J］．工业安全与防尘，2014（06）

［4］邹声华． 翻车机粉尘治理研究与实践［J］． 环境工程，2012（09）

［5］吴超 超声干雾抑尘机理及其技术参数优化研究［J］．中国安全科学学报，2015（25）

作者简介：曾奇源（1987-），男，汉族，天津市人，本科，助理工程师。