智能运输车辆清洗装置在煤炭储运中的应用

2013-11-06李海耀

山西建筑 2013年13期

李海耀

(煤炭工业太原设计研究院，山西太原 030001)

0 引言

煤炭生产、加工等行业是我国支柱性产业，煤炭储存和运输在矿井生产以及以煤为主要原料、燃料的生产中起着至关重要的作用，是企业正常运转不可或缺的环节。汽车运煤方式是煤炭短途周转和尚未配套铁路专用线企业的主要运输方式。汽车运输方便、快捷在煤炭运输中起主导作用，然而，在煤炭储存和运输过程中，不完善的运行管理，导致煤炭运输过程中，煤粉扬尘对环境空气和地表水造成很大污染。目前大多企业存在着二次扬尘污染问题，这不仅对企业造成一定的经济损失，同时对工业场区周边环境造成很大影响，对企业职工和周围居民健康带来影响。对汽车车轮和车辆在出厂时进行清洗的措施，环境影响评价早就提出，然而根据竣工环境保护验收调查，目前，很多企业没有落实这一环保措施。造成这种现象存在的主要原因是，企业忽略这一污染影响，环境评价中提出的这一措施在实际建设中可操作性不强，不像锅炉脱硫除尘装置为大家所熟知，并且认为道路清扫和洒水可以遏制煤炭运输过程引起的二次污染问题。人工清洗的随意性和不稳定性也是导致运煤车辆在出场前进行清洗不能真正落实的原因。同时清洗废水的无组织排放也对当地区域地表水系带来污染。智能运输车辆清洗装置的问世，从根本上解决了人工清洗存在的随意性和不稳定性，并且操作性强，可以回收煤粉，从源头治理才是清洁生产和循环经济的重点所在。

1 煤粉尘的产生

煤炭在装载和运输过程中不可避免产生扬尘。汽车在装载时，直接驶入储煤场，煤炭均有一定的湿度，车轮上粘满了煤粉，在汽车驶出储煤场时没有清理，汽车车轮将煤粉带出储煤场，在行驶时，在车轮的运转下，将煤粉甩出，往返车辆在运输过程中不断的将煤粉带出，在没有及时对场地和运输道路进行清扫的情况下，煤粉不断的累积，在路面形成厚厚的煤粉路面，由于汽车的快速运行，产生很大的扬尘(见图1)。同时汽车车厢在装载过程中，车身粘结上煤粉，在汽车运行时，引起二次扬尘。

2 煤粉对环境的影响

汽车在松散煤粉层的路面上行驶时，对环境空气质量造成严重影响(见图2)。在降雨条件下，形成煤泥水径流对地表水环境造成影响(见图3)。

3 运输车辆轮胎清洗没有广泛应用的原因

现阶段，运输车辆轮胎清洗尚未广泛应用的主要原因是环境污染没有引起足够的重视，人们更偏向于末端治理。人工作业清洗，劳动成本高，洗车速度慢，清洗随意性大，采用简易的清洗装置或车辆清洗池，无污水回收装置，水资源浪费比较大，并且清洗效果差，无法达到控制城市道路扬尘和减轻对城区人居环境污染的目的。

图1 煤粉层

图2 二次污染对环境空气的影响

4 智能运输车辆清洗装置的主要设备和作业原理

智能运输车辆清洗装置是专门冲洗车辆、车轮、挡泥板、底盘污渍的机电一体化节能环保设备，适用于运输车辆的清洗以及高价值粉质材料的回收与循环利用。智能运输车辆清洗装置主要设备包括:“凵”形清洗台、地槽、机身、清洗泵、清洗台、喷嘴。清洗泵通过管道连通喷嘴和地槽，清洗台底板上局部为栅格缝隙板与地槽相通，栅格缝隙板位于清洗台的端部，机身内还装有由电机带动可回圈运动的刮泥带，刮泥带上带有的刮泥板可伸至地槽底部，机身上设有沉淀剂供应系统。另外，在清洗台底板上设计有一重量感应器，只有与车辆相当的重量才能启动清洗机。

智能运输车辆清洗装置作业原理为:当车辆停于车轮清洗机上时，自动感应器会自行启动洗车功能，从多角度向车身、轮胎内、外侧及底部喷射出高压水，配合轮胎旋转产生的离心力，自动添加絮凝剂，彻底去除粘附于车身和轮胎上的污物，而污水会被再收集、净化及循环使用(见图4)。

图3 二次污染对水环境的影响

图4 智能运输车辆清洗装置作业图

5 经济效益

智能运输车辆清洗装置在实施后，不仅可以防止煤炭储运引起的二次污染，也可使清洗水闭路循环利用，煤粉得到回收利用。以120万t/年矿井煤炭生产进行分析，拟矿井原煤和产品煤均采用全封闭储煤场为例。目前，煤炭公路运输常见的运载车辆运载能力为40 t/辆。规模为120万t/年的矿井，日产量为3 636 t，如果煤炭按照日输出量为日产量的80%，输出量为3 000 t/d，该矿井日运输量为75辆。

1)汽车粘带粉尘量。汽车在进入储煤场时，车轮带出粉尘量为产生量，车轮带出粉尘量计算:

车轮带出粉尘量=单个车轮的碾压面积×车轮个数/辆×粘附性×碾压厚度×煤粉密度。

所需参数参考GBT 2977-2008载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷，每辆车14个车轮;单个轮胎的表面积:0.942 m2;碾压煤粉层厚度为5 mm;粘附性取15%;松散煤粉密度0.5 t/m3，车辆带出粉尘详见表1。

表1 车辆带出粉尘量计算一览表

年回收粉尘量按照产生量的90%计算，年回收煤粉量为110.16 t。吨煤价格由于煤质的优劣差异比较大，拟按照500元/t作为参考，年回收收益为55 080元。

2)清洗车辆用水。清洗一辆车一次需水量为0.2 m3，日需水量为15 m3/d，年消耗4 950 m3/年。如果对水不进行回收利用，将排放约5 000 t水，不仅对当地地表水造成影响，也需花费近万元购水费。但是采用智能清洗装置，由于清洗水经处理后，可以循环利用，只补充部分损失水即可，按照总用水量的20%。

3)人工清洗车辆和智能清洗装置优劣。人工清洗车辆先期投入低，设备基本上不存在折旧，也无动力费等，但是存在人工费高、耗水量大的缺点，智能清洗装置由于可以对煤粉进行回收，在年消耗费用上远远小于人工清洗费用，见表2。

表2 人工清洗车辆和智能运输车辆清洗装置费用比较一览表

6 环境效益

扬尘量计算公式如下:

其中，QP为道路扬尘量，kg/(km·辆);v为车辆速度，km/h;M为车辆载重，t/辆;P为道路灰尘覆盖量，kg/m2。

根据运输车辆扬尘量计算公式可知，扬尘量与道路灰尘覆盖量的关系是成正数量级的增长(见图5)。根据现场调查，不及时清理运煤车辆产生的粉尘为0.10 kg/(m2·d)～0.15 kg/(m2·d)，如果在长期累积下，煤粉将一直在地面累积和以扬尘的方式进入空气中，粉尘去除率为90%，在洒水、清扫、路面定期养护和厢式运输中，最终降尘效率为80%。