抑尘雾炮系统在散货码头的应用

2022-11-16刘登新程义秋

科技与创新 2022年13期

陈煌，陶冶，刘登新，程义秋，杨振

（华能（福建）海港有限公司，福建福州 350602）

散货码头在开展运输业务过程中，将会产生大量粉尘，需要用抑尘雾炮系统对粉尘进行防治，使粉尘污染问题能够得到解决。粉尘雾炮系统组成较为复杂，需要对系统组成进行合理设计，提高系统的抑尘能力。随着码头运输量的增加，粉尘量递增，应用抑尘雾炮系统较为必要，其可为工人提供健康的工作环境。

1 抑尘雾炮系统在散货码头的应用优势

1.1 抑尘效果好

抑尘雾炮系统具有显著的抑尘效果，可以去除空气中的微小粉尘，防止人体吸入粉尘，提高散货码头空气的质量。抑尘雾炮系统除尘效率可以达到95%以上，能够抑制粉尘的生成，从源头上解决粉尘问题。抑尘雾炮机可以将水粉碎成微小的颗粒，进而对10 μm以下的粉尘进行处理，去除空气中的粉尘[1]。采用抑尘装置可以从源头上抑制粉尘，对空气中的粉尘形成遮罩，可对粉尘起到吸附效果，并且不会对货物造成影响，具有良好的除尘效果，可提高码头的除尘质量。

1.2 资源消耗少

抑尘雾炮系统的资源消耗较少，可以将水粉碎成颗粒状，进而节约水资源。同时，可以对物料的湿度进行控制，保障湿度增量在0.03%左右，可对物料的特性进行改进。而且可以降低电能的消耗，采用PLC控制方式可使系统能够间歇性工作，使系统具有节能的特点。

1.3 运行成本低

抑尘雾炮系统具有较低的能耗，可减少水的用量，节约成本。同时，系统的维护成本较低，大约半年进行一次维护，系统运行过程较为稳定。系统具有良好的运行特性，可以实现自动控制，减少人力成本的投入，保障除尘的经济效益。

1.4 操作方便

抑尘雾炮系统以PLC 作为控制器，具有自动控制的特点，可以减少人力的投入，迅速完成除尘作业，减少人力方面的投入。系统的自动控制方式较为可靠，对尘埃具有较强的识别效率，可以根据尘埃的质量浓度采取相应的喷雾措施，使雾炮系统能够更好地投入使用。便于操作的特点决定了抑尘雾炮系统的应用价值，需要合理对系统进行设计，使其能够稳定工作。

众所周知，在散货码头运营的过程中会产生大量的烟尘，这些烟尘对人体的危害较大。且据笔者调查研究显示，散货码头工作人员中患有尘肺、矽肺疾病的人数占全国总患病人数的35%以上，由此可见，散货码头中烟尘对工作人员肺部的损伤是极大的。虽然近年来，中国工业领域的发展使得散货码头中机械类设备数量逐渐增多，逐步形成了机械化运营，人力劳动力缩减，但在其实际使用过程中，依旧会增加空气环境中的粉尘含量，这并不能够从根本上解决粉尘污染的问题，虽然一些机械设备本身具备一定的防尘、抑尘效果，但效果并不明显，在散货码头中粉尘质量浓度依旧严重超标。因此，中国必须重视散货码头粉尘超标问题，开展对抑尘雾炮系统的研究，提升散货码头空气质量，以保证散货码头工作人员及周边社会居民的身体健康。

2 抑尘雾炮系统的研制

在散货码头搬运货物的过程中将会产生大量的粉尘、烟尘，对工作人员及周边社会居民的危害较大，且若粉尘中含有可燃物质，会产生较为严重的爆炸事故，因此，必须设计一种高效除尘工艺。

2.1 聚焦型控源抑尘雾炮

聚焦型控源抑尘雾炮是将水射流理论与风送原理相结合，其根本目的是从源头上抑制粉尘的产生，是在散货码头开展工作地点安置聚焦型控源抑尘雾炮装置，该装置的水雾喷射包围截割头，工作时会喷射水雾，抑制粉尘的产生。该装置主要由可调射流喷嘴、压力射流腔体、环形气流发生腔3 部分组成。可调射流喷嘴是主要执行部位，可人工调控水雾喷射的量以及速度，根据散货码头现场实际情况进行水雾喷射，从而最大程度上减少水资源的消耗；压力射流腔体是为可调射流喷嘴提供动力能源的装置，利用压力挤压装置内部中的水雾，再通过可调射流喷嘴实现水雾的喷射；环形气流发生腔主要功能是为压力射流腔体提供压力，通过环形气流调节装置内部空气压力，该部位附设压力表，可控制与监督压力。该装置的主要优势是体积小、占地面积小，圆形设计便于调整方向，能够实现多角度、全方位喷射水雾，有利于节约水资源；同时，该装置采用的是不锈钢材料，具有抗腐蚀能力强、抗干扰能力强的优势；并且，该装置的压力射流腔体和环形气流发生腔之间可进行伸缩滑动，相关工作人员可通过调节二者之间的距离来调节风、水出口的距离从而调节喷射面积。

2.2 发散型隔断抑尘雾炮

发散型隔断抑尘雾炮与聚焦型控源抑尘雾炮相比，其喷射的空间范围更广，该装置主要由扇形雾化喷嘴、压力水流环腔、气流发生腔3 部分组成。扇形雾化喷嘴是执行水雾喷射的部位，扇形结构使得其喷射的空间范围更广，但扇形喷嘴不具备人工调控水雾喷射量与喷射速度的功能，因此其在水资源节约方面不及聚焦型控源抑尘雾炮；压力水流环腔对水体施加压力促使水体能够完成喷射动作，可有效减少水压的损失；气流发生腔是将水体雾化的部位，该装置的喷嘴由不锈钢材料制作，喷嘴采用侧边环绕布置，结构简单，在使用的过程中，仅需移动架设即可移动装置，其整体结构轻便，适用于工作环境复杂的散货码头当中。

2.3 水射流吸液装置

水射流吸液装置主要利用的是液体流泵的原理，采用注入动力液的方式实现水雾的喷射。该装置主要由射流喷嘴、吸液腔、喉管腔及扩散腔4 部分组成。动力液由出液口进入装置的扩散腔，随后流经喉管腔，再流入吸液腔，扩散腔与喉管腔相连，扩散腔面积逐渐减小，直至接口与喉管腔横截面积一致为止，如此一来可保证整个装置内有充足的动力液。吸液管吸入一部分吸液腔的动力液，利用调节气阀使吸液腔形成负压。吸液腔连接射流喷嘴，当接触到大气环境中的空气时便会形成气压，在压力的推动下促使动力液完成喷射。动力液的总压头几乎全部转变为速度水头，在吸液腔内形成负压，在外界大气压力的作用下，将工作液吸入吸液腔中。在此过程中动力液失去动量和动能，而工作液得到动量和动能，从而稳定添加工作液。

3 抑尘雾炮系统在散货码头的应用分析

3.1 抑尘原理

抑尘雾炮系统被广泛应用于散货码头中，对粉尘具有较强的抑制作用，一般采用水雾喷淋的方式对物料的湿度进行控制，减少粉尘污染的产生。一般小于10 μm 的粉尘难以被消除，但抑尘雾炮系统可以将水粉碎成1～10 μm 的雾滴，可以有效地对粉尘进行吸附，防止粉尘进入空气中，进而污染空气。水雾在接触粉尘后，可以迅速地对粉尘进行凝聚，进而对空气中的粉尘进行沉降，防止粉尘扬起。集散码头需要频繁地对货物进行装卸，产生的粉尘量很大，抑尘雾炮机可以自动对粉尘进行治理，使系统处于自动运行状态，实现自动除尘。抑尘雾炮系统主要由水系统、压缩空气系统、控制系统组成，控制系统是抑尘控制的核心，可以对喷雾过程进行控制，进而实现抑尘的目的[2]。

3.2 水系统

水系统具有保证水雾供给的功能，因此需保障水源供应的稳定性。水系统主要由水泵、蓄水池、喷嘴组成，水泵为水源的动力装置，可源源不断地供应水源，保障水源充足。在蓄水池中需做好水源的净化工作，避免水源中含有过大的颗粒物，影响水雾的液化效果，导致水雾无法顺利形成雾滴。而且，颗粒物会使喷嘴发生堵塞，导致水系统无法正常工作。为此，在水源供应前需要做好清洁工作，保障水源的质量。水箱采用不锈钢材质，可以防止水箱生锈，为水源的质量提供保障，避免水源受到影响。喷嘴主要包含2种形式，一种为干雾喷嘴，可以产生微小粒径的水雾，喷嘴孔径在1～4 mm 之间，喷雾后不会在货物上留下水印，因而不会对货物造成影响；另一种为喷淋喷嘴，产生的雾滴大一些，主要用于处理空气中的粉尘，减少空气中粉尘的含量。喷水对水质的要求较高，需要采用高精度装置进行过滤，过滤精度需要达到100 μm，消除水源中的杂质。

水系统具有严格的工作流程，以自来水作为水源，将水引入水箱中，通过水泵实现水流的高压供水，并且采用三通向两边供水的形式，降低水压对喷嘴的影响，使喷嘴稳定工作。喷雾嘴间距为1.2 m，可以对空气形成良好的覆盖面，保障水雾喷洒的均匀性。喷嘴需要保持一定的切斜角，一般设置在35°～45°之间，防止抓斗过程中对喷嘴造成损伤。

3.3 压缩空气系统

压缩空气系统是实现雾化的重要装置，需保障系统设计的合理性，使水雾快速形成。压缩空气系统主要由压缩机、储气罐、净化设备等组成，由管路对各个部分进行连接，保障压缩空气的供应。采用压缩机可以将空气存储在储气罐中，具有良好的压缩效率，使压缩空气能够快速生成。压缩机会根据储气罐内的压强情况随时对压缩空气进行补充，保障空气的压力充足。为了保障空气的质量，需要采用净化设备对空气中的颗粒物进行过滤，防止颗粒物混入喷雾装置中，在水源中引入额外的杂质，甚至堵塞喷嘴，影响抑尘雾炮系统正常工作。压缩机需要与喷嘴进行连接，保障压缩空气能够传递到喷嘴中，对水进行雾化处理，进而提高雾化的稳定性。另外，需对压缩空气进行除油处理，防止油类杂质混入到空气中堵塞喷嘴，影响水雾的正常形成。

采用压缩空气系统可使喷嘴具有良好的雾化条件，进而起到节约水的作用。与普通雾化方式相比，喷雾装置每秒可节约1～2 L 水，因而具有较强的节水效果。同时，使喷嘴具有良好的干雾效果，将雾滴控制在10 μm 以下后，可对货物的含水量进行控制，保障含水增量不超过0.1%，避免发生潮湿，保障货物的质量。另外，受雾化效果的影响，点抑制率可以达到90%以上，可对粉尘进行抑制，减少粉尘的生成。

3.4 控制系统

在抑尘雾炮系统中，需注重控制系统的应用，提高控制喷雾的能力。控制方法分为手动控制和自动控制。采用手动控制可以对指定部位进行除尘，实现良好的除尘效果。同时，通过手动控制可以对系统进行调试，保障系统运行的稳定性，便于系统维护工作的开展，进而防止系统出现故障。通过自动控制，散货码头可以实现自动除尘，对系统的工作方式、状态等进行提前设定，保障系统能够按照预定的工作轨迹进行，进而提高空气除尘的效率。在控制系统中需要设延时信号，对空气中粉尘含量进行检测，在除尘完毕后关闭系统，实现良好的除尘效果。

控制系统以PLC 作为控制器，具有较强的抗干扰能力，可提高系统的自动控制效果。PLC 具有良好的输入、输出特性，通过输入控制，可以实现自动、手动之间的转换，使控制方法更加完善。通过输出控制，可以对抑尘雾炮系统进行控制，具体控制过程如下：搬运货物过程中，PLC 会对抑尘雾炮系统进行控制，采用干雾喷头进行喷淋，将粉尘从源头上进行消除，进而抑制粉尘的生成。当空气中粉尘含量较多时，PLC会对喷淋喷嘴进行控制，对空气中的粉尘进行净化，减少空气中的粉尘含量。PLC 中设置有定时器，可以对喷雾的时间进行设定，通常情况下，设定的时间为10～15 s，对粉尘具有较强的抑制效果，同时可以避免对水资源的浪费[3]。

抑尘雾炮系统具有稳定的控制效果，在控制器的作用下，具有自我调节功能，具体控制过程如下：可对产尘点附近的风速进行控制，将风速控制在2 m/s以下，防止尘埃向周边扩散，使抑尘过程易于执行；需做好抑尘方式的切换，对含水量要求较高的货物应切换成干雾抑尘装置，对粉尘进行有效处理；灰尘较多的货物，应采取防风措施，防止粉尘四处飘散；需要做好雾量的控制工作，干雾厚度不得小于0.5 m，否则将会对除尘效果造成影响。自动控制是保证除尘效率的关键，在除尘方面具有广泛的应用前景，应做好全面控制工作。