干散货码头粉尘控制浅析
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作者:王伟
摘 要：粉尘是干散货码头的主要污染物，是环境影响评价工作的主要依据。因此，选择适当的粉尘控制技术方案具有重要的现实意义。本文简要介绍水雾、干雾、高压微雾、防风网、条形仓、筒仓、射雾机等目前国内应用于干散货码头粉尘控制的主要技术方案，分析各方案的关键技术参数及优缺点，可供干散货装卸堆存相关行业参考。
关键词：干散货 码头 粉尘
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2019）05（c）-0128-02
1 主要技术方案分析
静态起尘是料堆场表面的静态起尘，主要与物料表面含水率、环境风速等关系密切，动态起尘是在堆取料等过程中的动态起尘，主要与作业落差，装卸强度等相关联。本文主要分装卸设备、堆场、汽运3个部分分析干散货码头抑尘技术。其中，装卸设备、汽运起尘主要属于动态起尘，堆场起尘主要属于静态起尘。
1.1 装卸设备
装卸设备早期多采用普通水雾抑尘技术。其中，普通水雾抑尘耗水量大，会使煤炭含水率增加较多，不能适应用户对含水率的要求;在北方冬季采用水喷雾抑尘技术会使煤炭结冰结块，影响输煤系统正常运行;水喷雾抑尘技术产生的水雾颗粒较大，不能很好地与粉尘结合，因此抑尘效率低，抑尘效果差。根据国内相关研究，水压力越大降尘效率越高，对于较大的粉尘颗粒（dp≥5μm）：1MPa 水压下的抑尘效率最大是30%。而港内供水压力一般为0.3～0.4MPa，降尘效率很低。近年来，水喷雾抑尘技术正逐步被干雾抑尘技术、高压微雾抑尘技术所取代。
相较于用普通水雾抑尘，干雾抑尘技术利用微米级干雾抑尘装置通过高频声波将水高度雾化，形成上千上万个1-10?m大小的水雾颗粒，水雾颗粒喷射到粉尘发生点，将粉尘颗粒包围使粉尘颗粒聚结而坠落，从而达到抑尘目的。干雾抑尘技术处理的主要对象是150μm以下的粉尘颗粒，特别是直径10μm以下的可吸入性粉尘颗粒。微米级干雾抑尘系统具有以下优点：（1）在污染的源头——起尘点进行粉尘治理;（2）对10μm以下可吸入性粉尘抑尘效率高达96%以上，从而避免尘肺病危害;（3）与传统除尘系统比，设备投入少，操作方便，全自动控制，占地面积小，物料含水量几乎不增加，无二次污染;（4）除尘系统耗水量小，耗水量不到喷水抑尘用水量的1/10;（5）冬季冰点以下仍可正常使用;（6）大大降低粉尘爆炸几率（降低粉尘浓度、降低引爆温度）。但其也存在对运行环境和条件的要求苛刻、对产尘处的密闭要求高，对水质的要求高，水质不好时喷嘴易堵，电伴热系统易发生故障，维修量大，维修清洗困难，调解不好会产生飘雾，甚至冬季结冰，造成安全隐患，影响安全运行等缺点。
高压微雾抑尘技术近年来也得到了应用，利用水在高压下抑尘效率高的特点进行抑尘，根据国内相关研究，水喷雾抑尘效率，3MPa水压可以达到60%，6MPa是80%，而要达到90%的降尘效率需要的供水压力是9MPa。通常将水加压到7MPa以上，抑尘效率在85%以上，与普通水喷雾抑尘技术相比，具有抑尘效率高、耗水量低、运行费用低等优点。其解决了干雾技术方案在开放式空间使用时，易被风吹散，影响抑尘效果的问题，此时将高压微雾抑尘作为干雾抑尘的补充是必要的。
1.2 堆场
堆场多采用防风网、封闭或半封闭条仓和筒仓等。在环境容量允许的情况下，多采用经济实用的“防风网+喷枪洒水”的抑尘方式。设置防风网时应根据货物物理性质、堆垛高度等条件合理确定高度、开孔率（防风网透风面积与总面积之比）、板型、开孔方式、与料堆距离等参数，必要时应通过数学模型或物理模型试验确定。相关研究表明，当防风网的高度为堆高的0.6～1.1倍时，网高与抑尘效果成正比;当防风网的高度为堆高的1.1～1.5倍时，网高与抑尘效果的变化逐渐平缓;当防风网的高度为堆高的1.5倍以上时，网高与抑尘效果的变化不明显。开孔率方面，无孔或开孔率很低的防风网会在背风面生成涡旋或强湍流，发生扬尘和风蚀;而开孔率较高的防风网，防风抑尘效果较差。防风网与料堆距离方面，过远不能起到遮蔽作用;但过进反而由于压力急速衰减在网后形成强度较大的涡旋，使起尘量增加。因此一般情况，防风网高度宜取1.1～1.5倍的堆垛高度，且高出堆垛部分不应小于1m;开孔率宜取30%～40%;与料堆距离可控制在1.0～1.5倍堆高之内。喷枪洒水应根据季节设置洒水频次，夏秋季每天宜洒水2～3次，冬春季每天宜洒水3～4次，多雨季节可适当减少。洒水强度与料堆表面积成正比，煤炭堆场洒水强度一般在2.0～3.0L/㎡·次，矿石堆场洒水强度一般在1.0～2.0L/㎡·次。有条件时堆垛表面可布置湿度检测仪;货物经皮带机转运的过程中可进行含水率检测，根据检测数据及时洒水。防风网的综合风速遮蔽效果为1/3左右，喷枪洒水的静态起尘抑尘率可达60%，二者相结合，静态起尘抑尘率可达到98%。
在受环境容量限制时，在满足防爆、防火、卫生等要求条件下，对于品种单一、堆存期短的货物可采用半封闭或封闭堆存方式。其中，条形仓是借鉴防风网抑尘机理的理论研究结果，当采用封闭式或半封闭式（顶部开条形窄口）等型式，有效抑制粉尘。条形仓的综合风速遮蔽效果为1/2左右，结合喷枪洒水，静态起尘抑尘率可达到99%，可以保证堆场扬尘得到有效控制。但其也存在工程造价高、堆场利用率低的缺点;筒仓则为全封闭，在储量相同的情况下，筒仓与堆场占地面积之比约为2∶3，其具有结构简单、使用方便、可以彻底解决粉尘外溢的问题的优点。但其也存在工程造价高、煤炭自燃、冬季冻结出料困难、多煤种无法混堆等问题，并需要布置倒仓皮带机，随时将筒仓中温度超限的煤炭转卸至露天堆场。在黄骅港三、四期工程煤炭堆场已采用筒仓的型式，神华集团的上下游一体化经营模式，使其有能力将堆存期较短的煤炭安排在筒仓码头装卸，使筒仓在煤炭堆场的应用成为了可能。
1.3 汽运
在进行汽车装、卸车作业时，宜配备移动式远程射雾器对装卸点进行喷雾抑尘，并配备车辆冲洗点，在上路前对车辆的车轮、车架等重点部位进行冲洗。同时，移动式远程射雾器也是堆场堆料、取料时抑制起尘的重要补充手段。研究表明，当粉尘遇到雾滴时，若雾滴大小与粉尘颗粒相同，其抑尘效果越好。通常在汽运作业中悬浮于空气的粉尘颗粒粒径一般小于100μm，但射雾机雾滴粒径小于100μm时，水分蒸发又很严重，会影响抑尘效果。因此，射雾机产生的雾滴颗粒直径宜小于150μm。
2 结语
本文开展的干散货码头粉尘控制技术分析为合理选择粉尘抑制技术方案提供了参考，为助力港口绿色可持续发展提供切实可行的技术支持。
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