煤炭码头除尘措施探讨

赵英杰 （交通运输部天津水运工程科学研究院 天津 300456)

0 引言

煤炭作为我国国民经济发展重要的能源物资，其运输总体上是“西煤东输，北煤南运”的格局，港口是煤炭运输中一个重要环节。目前，吞吐量超过亿吨的煤炭大港就有秦皇岛港、唐山港、天津港、黄骅港等多个港口。近年来随着蒙东煤炭的发现和开采，唐山、锦州、黄骅等港口在建和计划建设的5000万吨级煤码头就有10个左右，煤炭的装卸、堆存是港口散货粉尘污染的主要来源，且装卸过程涉及到多个环节。粉尘是影响人体健康的主要大气污染物,也是目前我国大气污染控制的首要污染物之一，[1]因此，如何采取必要的措施来控制煤炭散货粉尘污染，成为煤炭码头建设环境保护的重中之重。

1 煤炭码头粉尘治理措施现状

煤炭码头粉尘治理措施经过多年的发展，涉及到的技术有几十种，基本可归纳为湿法、干法、干湿结合和其他机械物理方法等4种形式。[2]干法除尘常见的如静电除尘器和布袋除尘器等；湿法一般采用洒水增加煤炭表面的含水率，增大颗粒的粒径来降低起尘；机械物理方法常见有皮带机的封闭、防风网、降低作业高差等来降低煤炭的表面风速，从而起到防尘、除尘的目的。从粉尘治理的前后顺序可分为防尘措施和除尘措施。目前，煤炭码头的粉尘治理措施已经改变过去简单的洒水、苫盖等传统方法，而向环保设施的多元化、整体化发展。煤炭码头采用湿法、干法、干湿结合和其他机械物理方法相结合，防尘设施和除尘设施相结合，根据货种特点和作业环境，有针对性地采取抑尘和除尘措施，降低粉尘的产生量和排放量。[3]

在国内，很多电厂采用筒仓、球仓等封闭方案来储存煤炭。在日本，有的煤炭码头采用大型圆筒仓进行储存，在有些地方甚至将煤稀释成浆状，利用泵和矿道无尘输送。根据国内电厂和国外的煤炭存储工艺，近几年在煤炭码头的建设中逐渐引入了筒仓、条棚等堆存工艺。目前，黄骅港的神华煤码头已建成筒仓。封闭方案的引入，对于煤炭的防尘效果非常明显。

2 煤炭码头装卸工艺过程和产污环节分析

目前，专业化煤炭码头采用较多的装卸工艺为“五大机”系统，即装卸船机、堆料机、取料机、翻车机、皮带机。近年逐渐引入的筒仓、条棚等封闭方案是在原有的五大机系统的基础上针对堆存过程做的进一步工艺改良。非专业化煤炭码头整体装卸过程与此类似，但在装卸设备和存储设备上有所差别。我国北方煤码头总体以煤炭装船为主，而南方煤码头以卸船为主，本文以北方专业化装船煤码头为例，分析工艺流程和产污环节（见图1）。

图1 煤炭装卸工艺及产污环节流程图

3 各工艺环节采用的环保措施

3.1 煤炭进场

为防止煤炭运输及卸车时产生大面积粉尘飞扬，在煤炭进场之前，一般需对其喷水加湿，要求设置煤炭加湿站。对于煤炭表面水分偏低，容易起尘的煤炭进行喷水给煤炭加湿，一般要求使其表面水分提高到6%～8%，[4]以减少起尘。另外，为防冬季冻结，室外管道采用离心玻璃保温，且水平加湿管道的坡度应大于3‰，并在最低点设放水阀。

3.2 煤炭卸车

专业化煤码头的卸车使用的是翻车机房，翻车机房常用的有两翻、三翻和四翻。不管哪种形式，在翻车机翻转倾倒煤炭时由于物料剧烈运动，产尘量会很大，普通的干式除尘系统很难在如此短的时间内完全控制含尘气流的扩散。因此，翻车作业时机房内空气中含尘量大，地面积尘也很严重。一般在每条翻车线设置1套干雾抑尘系统。在煤斗上口四周布置抑尘系统的水、气管道和喷雾箱，使产生的干雾能够覆盖整个受料斗上口，并有效抑制翻车机卸煤全过程中产生的煤尘。干雾抑尘系统由主机、万向节总成、气水分配盒、空压机和自动控制系统组成。具有人机接口，可反馈开机、关机、过滤器堵塞、气压低、水压低和干雾抑尘装置自动/手动运行状态等电信号至控制室，实现手动和自动两种模式控制。产生的水雾颗粒能达到10μm以下，与最活跃的尘埃颗粒大小相近，经碰撞、吸附、凝结形成较大的尘埃团，在重力的作用下自然降落而不会随气流逸散，除尘效率达96%以上，治理后现场粉尘浓度能稳定低于10mg/Nm3。另外，在每台翻车机设1套干式除尘系统，在受料斗下部的给料机至受料皮带的落料点下游适当位置设集尘罩，静电除尘器及离心风机安装在翻车机房室外地面，除尘器收集的粉尘返回到皮带机上的物料中。

3.3 煤炭堆存

煤炭堆存是煤炭粉尘的主要来源，目前的堆存工艺可分为两类，一类是堆场方案，另一类是封闭方案。堆场方案通常会跟防风抑尘网的建设相结合，而封闭方案通常指的是筒仓、球仓、条棚等方案。目前，国内绝大多数港口都在使用堆场方案，工艺成熟，封闭方案防尘、除尘效果明显，对环境影响小，仅有黄骅港神华煤码头建成，国内可借鉴的经验较少。另外，对储存的货种、周期等都有严格的要求，适用于运量不大、品种少、存期短，更适合于煤电运一体化的大型电力企业。[5]根据堆存工艺的不同，可采取如下环保措施：

3.3.1 防风网 为进一步控制堆场作业过程中产生的粉尘，在堆场周围布设防风网。防风网防尘机理分为防风和捕捉粉尘两种功能，防风网防尘功能见图2、3。

图2 防风网防风样例

图3 防风网捕捉粉尘样例

根据对同类煤码头防风网板型防风效果的研究，采取防风网、洒水、抑尘剂综合抑尘措施后，抑尘效果可达90%～95%。目前，曹妃甸和黄骅港等地已经有设置防风网的相关项目正在运营。

3.3.2 洒水喷淋 一般沿堆场主轴方向两侧设置固定喷洒水装置，喷枪的布设要考虑堆场的宽度、高度以及喷枪的喷洒半径，由除尘泵房高压系统供水。为了更好地控制煤炭堆场表面的含水率保持在合理水平，可结合煤炭堆场表面含水量的动态监测系统，根据风力及天气和煤堆表面含水率的变化情况进行自动喷水。由于北方地区冬季温度较低，为解决堆场供水干管在冬季寒冷时可能冻坏管路，使用受到限制等问题，要在喷枪竖管设置自动泄水及电加热防冻设施，以解决冬季喷枪因寒冷使用受限制的情况。

3.3.3 结壳剂 结壳剂为高分子聚合物组合而成，聚合物分子间的交联度会形成网状结构，同时分子间存在各种离子基团，能产生较强的亲合力，具有良好的成膜特性，可以有效地固定尘埃并在物料表面形成防护膜。它的作用机理是通过捕捉、吸附、团聚粉尘微粒，将其紧锁于网状结构之内，起到防尘的作用。结壳剂可结合堆场的堆存时间进行喷洒，一般是堆场需要堆存一定的时间，且这段时间内不需要进行装卸和倒垛作业，可喷洒结壳剂。水中加入适量的覆盖剂，可使覆盖时间达几个月至一年。[6]

3.3.4 造雪机 堆场方案人工抑制煤尘最常见的办法是喷洒水，但是冬季洒水路面上会结冰，不但影响交通，而且也会给装卸生产带来安全隐患。人工降雪是冬季煤炭抑尘的一个很好的选择，造雪机通过人工降雪的方法来控制粉尘。2004年天津港焦炭码头公司相关试验获得了成功，对于北方港口冬季抑尘具有很好的推广价值。

3.3.5 封闭方案 封闭方案就是堆存过程中的防尘措施。封闭堆场可有效减少煤炭表面的风速，堆存和装卸等过程均在相对封闭的空间内进行。由于是封闭操作，彻底解决了煤炭露天堆存以及堆取料作业时由于风力作用引起的煤炭起尘问题。另外，为解决卸料时物料挤占内部容积导致含尘气流逸出，在封闭堆场的顶部设置了不同数量的干式除尘系统，在卸料的同时向外排风，使内部保持微负压，最大限度减少了煤炭在自然风力作用下的起尘量。

3.3.6 煤炭转运输送 煤炭的输送从装卸工艺过程来说主要涉及到两个环节：一是从煤炭卸车后到堆场，另一个是从堆场到装船，输送过程短则几十米，长的可达几公里，产生粉尘的环节主要包括输送过程和转接过程两个环节，抑尘措施也应针对以上两个环节制定。皮带机设皮带机罩，码头皮带廊道两侧设挡风板。皮带机转运处首先采取密闭措施，设置密闭溜筒和密闭导料槽，物料进、出口设橡胶帘，每个转运站一般还应设干式除尘系统。

3.3.7 煤炭装船 煤炭装船的过程中产生的粉尘除了与煤炭的含水率有关外，另一个最主要的因素就是落差，落差越大，产生的粉尘量也相应的越大；落差小，产生的粉尘量也会相应的减少，因此，装船过程中的防治粉尘措施可采取以下方式：

①在装船机上设置机上洒水除尘系统，通过控制煤炭含水率来控制作业扬尘。

②减少装船时煤炭的落差，一般要求控制在1m左右，如果落差再小，对煤炭的装船效率就会影响很大。

3.3.8 其他措施 ①道路扬尘，为防止作业区附近道路在风的作用下二次扬尘，工程应配置相应数量的洒水车，定时定线进行清扫和洒水。②为减少码头作业过程产生的煤粉尘的影响，在工程建设时合理营造防尘绿化林带，在生产区与辅助生产区的道路两侧种植速生高大、在本地区成活率较高的乔木，在绿化布置及树种选择上尽量与环境保护和城市发展规划相结合来考虑，保持与周围环境协调的格局。同时在不影响工艺布置和生产管理情况下，提高绿化系数。

4 结论

煤炭码头的除尘、抑尘措施要摆脱过去的单一的洒水、苫盖等传统工艺措施，而应该向干法、湿法、机械除尘等相结合的综合化、多元化发展，要以防尘为主、除尘为辅。首先要采取先进的装卸、堆存工艺，然后针对可能产生粉尘的各个环节有针对性地采取先进的除尘措施，最大限度地减少粉尘的产生量和排放量，降低粉尘排放对大气环境的影响。■

[1]天津水运工程科研所.专业煤炭港口粉尘总量控制技术方法研究[R].天津水运工程科研所，2000.

[2]郭珊，詹水芬，张斌斌，等.煤炭港粉尘污染防治技术综述[J].水道港口，2006，27（1）：40-44.

[3]陈晓笛，李少泽.浅谈散货码头粉尘治理[J].中国水运，2012，12（5）：205-206.

[4]王肇润.工业交通环保概论[M].北京:科学技术文献出版社，1986：421-422.

[5]苏君利.煤码头露天堆场与封闭堆场的适用性分析[J].水运工程，2003（9）：154-158.

[6]苟乃金.煤码头的环境保护初探[J].山东科技，2003（2）：76-78.