煤炭转接塔抑尘设备系统与控制方法

刘博军

国能黄骅港务有限责任公司

1 引言

某码头煤炭装船方式是由筒仓下料到皮带机，经转接塔转接到另一皮带机，然后通过装船机将煤炭装运到船舶上。煤炭在码头区域运输时，要经过装船机尾车漏斗和装船机溜筒大铲，在这2处煤炭容易起尘，如果遇到大风天气，煤炭起尘更加严重，且难以控制。为提高现场清洁生产的实际效果，需在转接塔增加煤混水抑尘系统。

2 转接塔抑尘设备系统

转接塔抑尘设备系统主要包括：喷水装置，安装在转接塔内，用于向转接塔下游的皮带机喷水；皮带秤，用于称量转接塔上游的皮带机上的煤流量；PLC控制装置，用于根据煤流量打开和关闭喷水装置，增加煤炭的湿度，起到抑尘作用。

每个转接塔的喷水装置设计为3路喷水口，1路为主喷水口，其余2路为辅喷水口。3路喷水口安装在转接塔中部四周，主喷水口正对皮带下料口，辅助喷水口安装在两侧。这样能充分地将水和煤混合，有效抑制转接塔的起尘。喷水装置还包括电动阀，与3路喷水口一一对应连接，控制装置通过控制多个电动阀来分别控制3路喷水口的打开和关闭。

皮带秤安装在转接塔上游位置，用于记录筒仓的下料情况。皮带秤的数值变化，可以作为转接塔喷水装置的控制条件。

3 转接塔抑尘控制方法

转接塔抑尘控制可通过FactoryTalk View SE的煤混水操作界面，实现对煤混水系统操作。操作界面主要有2种功能。一是显示洒水状态，其中包括洒水条件是否满足，每一路洒水电动阀的打开、关闭状态；二是操作功能，包括主路电动阀和辅助路电动的打开和关闭。这样中控可以时时掌握水路开关动态，并进行控制。

3.1 现场运行考虑因素

3.1.1 允许启动条件

转接塔抑尘系统洒水开启要在流程正常运行的情况下，如果有流程停止、皮带线急停情况须禁止开启。转接塔内抑尘洒水，水会落在地面皮带上，跟随皮带运转一直到装船机。如果地面皮带停止运行，而洒水系统运行，会造成转接塔下积水严重，不利于维修施工和环境保护。

3.1.2 启动触发条件

转接塔抑尘系统洒水开启要求洒水装置下方有流量足够大的煤流。如果没有煤流或煤流量不够大，则禁止开启。当允许启动条件满足后，由洒水装置下方的煤流量触发开启和关闭。把煤流量作为洒水启动的触发条件，主要为避免空皮带洒水的情况。在作业流程启动后，洒水允许条件满足，此时地面皮带为空皮带运转，筒仓还没有下料；当筒仓下料后，煤流流到转接塔后才开启洒水系统。

3.1.3 控制方式设定

控制方式可由中控手动控制，在洒水条件满足的情况下，可由中控手动开启和关闭。启动方式可分为主路开启和辅助路开启。港口运输的各煤种水分含量不同，各种煤在现场的运输、存储条件也不一样。对于含水量不同的煤种，需根据现场情况，选择开启主路洒水或辅助路洒水方式。

3.1.4 自启动模式设定

在流程不变的情况下，洒水可自动启动，启动方式保持不变。此设计可在移仓、急停、换流程等情况下避免中控的重复操作。如果作业流程改变，相应的煤种也会发生改变，洒水模式也需根据现场实际情况相应做出改变。在流程不改变的情况下，在装船机移仓、皮带线急停或故障等原因造成洒水中断，再次启动时要保持和中断前同样的模式运行。

3.2 流程控制

根据现场运行考虑因素，转接塔抑尘系统的控制流程主要分为4个部分。

(1)判断洒水开启允许条件是否满足

上游皮带线对应4条下游皮带线，即有4条流程。当其中之一流程运行正常，在对应下游线流量大于3 000 t/h，并经过一定的时间，启动运行条件才可满足。对应时间为煤流经过上游皮带秤到达转接塔洒水处的时间，流程不同对应的时间也不一样，经过现场测算，中间2条流程的时间为42 s，另外2条流程的时间为52 s。

(2)判断禁止条件是否满足

在选择对应的流程里，流程不运行时禁止洒水。在流程运行时，如果流量小于3 000 t/h，并满足煤流到达的时间，则禁止洒水。判断禁止条件的成立，是为了确保转接塔抑尘系统安全、环保运行，避免出现空皮带洒水和小煤量洒水的情况。

(3)判断是否能够自动启动

首先需要判断当前流程是否发生改变。在当前流程没有改变的情况下，在洒水允许条件满足的情况下，对主路电动阀和辅助路电动阀分别做开关状态判断。如果上次主路电动阀打开，则主路电动阀自动开启条件满足；如果上次辅助路电动阀打开，则辅助路电动阀自动开启条件满足。

(4)洒水电动阀开启控制

洒水电动阀的打开有2个途径：中控在操作画面上直接通过电动按钮打开；自启动条件满足，自动打开。在洒水条件允许并且没有禁止条件，中控没有按下停止按钮的情况下，中控可手动按钮打开或在自动条件满足的情况下自动打开。

3.3 煤混水精准控制

3.3.1 煤炭混水的峰值设定

不同煤种、不同筒仓存放的煤的含水量是不一样的，需要配比多少水也是不同的，具体的配比比例根据现场的实际运行效果人为设定。现场煤炭的流量最大在8 000 t/h，在水路全开的最大情况设定为数值100%。现场在流量8 000 t/h的时候需要开启多大的水量，就将这个水量设为峰值，比如现场在流量8 000 t/h的时候，只需要开启水路喷洒能力的80%，那么就将煤炭混水的峰值设定为80%。这个设定由中控在操作画面上设定，控制现场水路电动阀的开合量。

3.3.2 煤炭流量控制混水精度

现场煤炭流量是不稳定的，尤其是在堆场由取料机取煤时，煤炭流量的波动性比较大。要控制煤混水的精度，需确定洒水装置下方煤炭流量Q的大小。混水量通过公式(峰值/8 000)×Q进行计算，若正常情况流量8 000 t/h时对应的混水峰值是80%，则当流量是4 000 t/h时，混水量为40%。

3.3.3 洒水装置下煤炭流量计算

煤炭流量通过皮带秤的称量能得到准确的数值，洒水装置下面没有皮带秤，只能依靠上游皮带线上的皮带秤来计算出洒水装置下的煤炭流量。从皮带秤到转接塔洒水装置的时间设为t，那么这个洒水装置下的流量就是t秒前上游皮带秤的显示流量。

皮带秤到达转接塔洒水处有2个时间量，即42 s和52 s。根据不同的流程，只要取出对应时间42 s或52 s前的皮带秤流量即可。在PLC里建立2个长度为100的双整形数组，一个数组记录皮带秤每秒的流量，并在每一秒的间隔通过COP指令到另一数组，这样可以得到皮带秤100 s内的流量记录。只要取出第42个或52个记录，就是转接塔洒水装置下的当前流量。

4 结语

清洁生产是当今港口面临的一个重要课题，转接塔抑尘可以解决码头区域的扬尘问题，能够控制皮带线的扬尘，对装船机漏斗转接、溜筒大铲下料的扬尘，都可起到良好的抑制作用。