散货码头和堆场环保综合技术应用

闫伟，康招纳，杨照东

（1.中交一航局第五工程有限公司，河北 秦皇岛 066002；2.国投湄洲湾港口有限公司，福建 莆田 351153）

0 引言

随着人类对“绿色和环保”认识的不断深入，港口发展与环境保护不可分割，港口规划建设、生产运营与“环境保护和美化”同等重要[1]。贯彻和落实港口环境保护政策的“三同时”，发挥港口环境保护设施应有的作用，有利于实现资源节约和环境友好的绿色经济模式，与企业、员工和周边居民都息息相关。

煤炭、矿石等散货在码头和堆场装卸、运输和堆存过程中，每个环节都将产生大量的粉尘[2]，已经成为大气污染治理的重点；大功率设备高速运行将产生噪声，必须做好降噪和防护措施；港口大量用水，实现水排放的再生和利用将节约大量的水资源。

国投湄洲湾煤炭码头工程规划、建设和运营中，采取预防为主、防治结合的方针，港区的环保系统同时规划和实施，选择目前本行业较为先进的生产设备和生产工艺，降低粉尘的排放，在运营过程中发挥良好的环境效益。

1 项目概述

1.1 煤炭装卸系统

国投湄洲湾煤炭码头工程位于莆田市南部忠门半岛秀屿区东埔镇，建设1个7万吨级、1个10万吨级煤炭卸船泊位（年设计吞吐量1 500万t）和1个3.5万吨级装船泊位（年设计吞吐量490万t），其中，卸船系统由抓斗卸船机、传送带及堆料机等组成；装船系统由斗轮取料机、传送带和装船机等组成；铁路装车系统由取料机、传送带和铁路装车楼等组成。

1.2 气候条件

湄洲湾地区属亚热带海洋性气候，受季风环流的影响，气候温和，空气湿润，雨量充沛。湄洲湾地区的多年平均降水量为1 216.4耀1 300.8 mm，累年最大降水量在1 706.7耀1 744.4 mm之间。

湄洲湾地处我国东南沿海，常年受热带气旋影响。强风向为N-NE向，最大风速为27 m/s。夏季以西南风为主，其它月份则以NE或NNE向为主。

1.3 码头装卸工艺

卸船码头采用1 800 t/h桥式抓斗卸船机，2台为一组，可适应10万吨级散货船卸船作业；装船码头采用3 600 t/h移动式装船机，可为3万吨级散货船装船。卸船系统、装船系统单条皮带机额定输送能力3 600 t/h。

1.4 水平输送工艺

卸船煤炭经带式输送机送到堆场内3台堆料机中的任意1台进行堆跺作业；堆场取料出场分为装船系统和装火车系统，堆场取料机取料后，通过带式输送机向装船/装载火车系统供料。

1.5 堆场堆取料工艺

根据港口煤炭运量大、堆存期较长的特点，结合地形条件，通过论证比较和优化，堆场采用堆取功能分离的斗轮取料机和悬臂堆料机配置，满足卸船进场、装船/装载火车的流程作业线数基本要求，灵活切换。斗轮取料机、堆料机的堆料高度均为轨下2 m、轨上15 m。

共6个堆场，煤炭堆垛高度17 m，堆场底宽53.5 m。堆场堆存量达132.7万t，设3条堆料线、4条取料线。装卸系统主要设备和相关设施的技术指标见表1。

2 设备选型及总体控制措施

2.1 主要装卸设备

桥式抓斗卸船机、堆料机、斗轮取料机、移动式装车机、封闭廊道运输机等，均选用国内先进设备，保证优良的技术和环保性能。

2.2 主要节能措施

1）选用高效节能型先进设备。

表1 装卸系统主要设备（设施）技术指标Table 1 Technical index of main equipment(facilities)of handing system

2）装卸工艺设计中采用效率高、环节少的工艺方案，缩短水平运输的距离。

3）照明采用节能新光源，灯具位置布置合理，采用一般照明与局部照明相结合的混合照明和充分利用自然光照等措施，以降低照明的能量消耗。

4）选用新型、高效率，低噪声、节能型的通风和空调设备。

5）合理配置水泵能力，选用高效的离心泵，水泵的实际使用效率不低于60%。

6）排水采用重力流排水。

2.3 降噪措施

港口的选址、布局、规划、设计和设备选用时，同时进行环境保护规划设计。降低船舶、港口机械、运输车辆在装卸作业时产生的噪声，选用优质产品，控制安装质量。在设备安装调试过程中，对设备基础和各机构的连接精度严格控制，以减少震动和噪声，确保司机室内的噪声小于65dB。

设置隔离区、林带和防风网等，起到较好的噪声阻挡和减弱作用。

3 抑尘措施

3.1 港区粉尘特点

粉尘，也称“空气中的悬浮颗粒物”，是散货物料在装卸贮运过程中，飞散到空气中并能较长时间悬浮的100滋m以下固体颗粒。无论粉尘飞扬还是扩散都是与空气相对运动的结果。煤尘产生的多少，与落差点的高度、风速、煤炭含水量有关[3]。

为防治煤炭在装卸、输送及储存过程中所产生的粉尘污染，本工程采用抑尘网、喷雾、道路洒水和封闭等措施相结合的综合治理。

3.2 装卸工艺设备

3.2.1 装卸工艺设备主要抑尘措施

大型工艺机械采取封闭尘源、湿式喷雾抑尘措施[4]，工艺设备机型优先选择环保标准高的产品。煤炭装卸过程中，在卸船机抓斗、带式输送机的皮带转接料点、装船机溜筒等处设洒水装置抑制粉尘，辅以密封罩和集尘器。司机室设空调，电气室内设空调和机械通风系统。

3.2.2 抓斗卸船机

料斗上方和各转载点采用喷雾除尘；料斗上方左右两侧的喷雾装置与抓斗开闭机构连锁，其他喷雾装置与给料机连锁；料斗平台上安装水冲洗装置，用于清洗；海侧落料斗通过的部位设置落料接料板，防止粉尘及煤炭撒落入海，其它三面设有挡风墙，防止落料粉尘扩散。

3.2.3 移动式装船机

装船机溜筒下料过程中，煤炭在料筒中自由下落，通过抛料勺落到船舱，是装船机产生粉尘的主要部位。在料筒尾端抛料勺周边设置喷淋装置，对扬尘进行有效抑制。

在各物料转接点设水雾化喷嘴，装卸作业时连续喷雾抑尘，司机室内集中控制。抑尘系统工作压力为1 MPa，吸水泵比洒水泵流量高25%。

3.2.4 斗轮取料机

斗轮取料机设置完整的洒水除尘系统，并在运转过程中对取料机的起尘部位采取密封防尘措施。

1）洒水除尘系统

洒水除尘系统由地面供水点、水箱、加压水泵、手动阀、电磁阀、单向阀、压力表、流量计、水位计、喷嘴和管道组成。喷嘴共3组，分别在取料部位、斗轮至悬臂皮带机的受料处、地面皮带机受料处的密封导料槽内，喷水形成水幕。

2）密封装置

在斗轮至悬臂皮带机的受料处采用密闭溜槽和导料槽，导料槽的进、出口设橡胶帘。在悬臂皮带机至地面皮带机的旋转溜槽处设置密闭溜槽。在地面皮带机受料处设活动式导料槽，并在导料槽的进、出口设橡胶帘。

3.2.5 堆料机

1）洒水除尘系统

洒水除尘系统喷嘴共2组，分别在尾车皮带机至悬臂皮带机转接处的受料密闭导料槽内和悬臂皮带机头部密闭溜筒出料口周围，喷水形成水幕，将粉尘抑制在水雾之内。

2）密封装置

在尾车皮带机至悬臂皮带机的料流转接处设密闭导料槽，进、出口设橡胶帘，悬臂皮带机俯仰和旋转时导料槽保持密闭。在悬臂皮带机头部设置头罩和短溜筒，减少风力对料流影响。

3.2.6 铁路装车楼

1）洒水除尘系统

皮带机与装车楼缓冲仓之间采用喷淋系统，装车楼落料口与火车车皮之间采用除尘效率达96%的干雾除尘系统。干雾抑尘系统的用水用电量小，物料湿度增加重量比小于0.02%~0.05%。

2）密封装置

铁路装车楼四面墙体采用彩钢板全封闭，并增加隔音棉以减少噪音，在落料口沿铁轨两端设置半封闭廊道，减少粉尘溢出。

3）粉尘在线监测系统

在铁路装车楼落料口附近设置粉尘在线监测系统，对粉尘颗粒进行实时监测，治理后现场粉尘浓度臆8 mg/m3。

3.3 皮带机和转运站

结构设计时，每条皮带机的卸料滚筒处设置流线形斜流槽或分叉溜槽，不论料流大小，均能将物料导流到受料皮带机中心，并防止粉尘外逸。导料槽盖板与侧板的结合面均用橡胶垫密封；设置头部清扫器和回程清扫器，减少皮带沾料。

码头前沿高架皮带机布置挡风板，挡风板平均高度2.5 m；室外除与卸船机、堆取料机、装船机等连接处，皮带机设置皮带防雨罩或设在封闭廊道内，阻止或减少横向风力所引起的粉尘飞扬。

各转运站皮带机转接点根据物料落差采取喷雾抑尘与封闭尘源相结合，控制粉尘逸出。

3.4 堆场

3.4.1 堆垛抑尘

堆场内采用雾化湿润系统喷枪喷淋，减少扬尘。雾化湿润系统采用主动控制和手动控制，向下落的物料和堆垛均匀喷雾，其中一部分水雾使干燥的物料得到均匀湿润，从而降低了物料落入下段皮带时的产尘量；另一部分水雾则扩散在含尘空气中，并与气体中的运动尘粒撞击、粘附，增加了粉尘颗粒的湿度，尘粒相互凝聚，重量增加，最终沉降在料堆上。堆场内共设置216套高压喷枪，射程50 m，高度20 m。

在堆场料堆周围布置一定数量的防尘喷头定时向煤堆洒水加湿，白天不低于4次，夜间不低于2次。煤炭含水量达6豫~8豫，可抑制粉尘飞扬[5]。

3.4.2 防风网

堆场四周布置防风挡尘网，高度为19.8 m，总长3 480 m，降低场内风速，减弱粉尘飞扬漫逸。防风挡尘网内外侧布置绿化防尘林带，同时保存-有林带，并栽植了大量新树。防风网平面布置见图1。

图1 防风网平面布置图Fig.1 Layout plan of windproof net

3.5 绿化和其他措施

对各场所场地硬化，在工作场所和居民区之间设置林带和草坪，吸收阻滞粉尘，效果较好。本工程绿化面积约8.11 hm2，绿化系数达5%。

码头、引桥面及道路采取人工清扫或定时冲洗面层，控制二次扬尘。对车、船可采用清洁型燃料车，控制废气排放。配备清扫车1辆和洒水车1辆定期对场地进行清理，洒水抑尘。

在厂界靠村庄处设置2套环保在线监测，主要监测数据有粉尘PM2.5、PM10、TSP及煤炭自燃产生的SO2、NO等，以充分履行社会责任。

本工程采用先进的装卸运输工艺和选用先进设备，工程整个卸煤、输送、储存、装车全过程采取先进有效的防尘措施，从源头控制煤粉尘，抑尘率可达80豫，达到清洁生产要求。

4 水保护和利用

4.1 港区雨污水

散货露天堆场的排水问题是行业面临的共性难题[6]，物料和水混合后一起排放，造成资源浪费和环境污染。港区内雨污水主要为含煤雨水和含煤污水。

含煤雨水由暴雨时从煤堆溢出的雨水形成；含煤污水是在装卸设备运行中，为保持码头、道路的清洁，防止二次扬尘污染，定期冲洗散落物料产生的。含煤雨水和含煤污水的主要污染物是悬浮物、色度。

4.2 雨污水接收

湄洲湾地区雨水充沛，无霜冻期。堆场的雨水和含煤污水收集方式，采取平面有组织排水汇集至污水池，减少地下管线布置，保证了场地基础坚实平整和高利用率；在堆场道路周围设明沟，截流煤污水，并通过明沟网络将污水汇集到煤污水调节沉淀池；堆场四周设置明沟收集雨污水汇入污水调节沉淀池。

码头设置明沟和集污池，收集雨污水和冲洗污水，设潜污泵将集污池内的污水提升，通过管道输送到陆域煤污水调节沉淀池。

4.3 污水处理

为保护环境和节约水源，港区内煤雨水、煤污水经处理后循环使用，污水处理工艺流程如图2所示。

图2 污水处理工艺流程图Fig.2 Flow chart of waste water treatment technology

港区内设置生产水处理站1座，主要处理工艺为絮凝、沉淀，污水经处理后作为生产环保用水。生产水处理站处理能力230 m3/h，调节沉淀池容积2 000 m3。

4.4 中水利用

含煤雨水和含煤污水经处理后循环利用，作为港区生产、环保和消防等用水，不足部分补充自来水，港区内雨水基本做到零排放。港区供水系统包含低压生产环保消防给水系统和高压生产环保给水系统，见表2。

表2 供水系统参数表Table 2 Parameters table of water supply system

4.5 含油污水处理

港区冲洗油污水主要为流动机械冲洗水、机修车间地面冲洗水，经排水沟收集后汇入集水池，由水泵提升至油污水处理站，经油水分离器处理后，纳入生活污水处理设施处理。港区含煤污水、生活污水和机修污水经处理达到相关标准[7]。

5 结语

本项目装卸生产设计可比能源综合单耗为3.05 t标煤/万t吞吐量，达到国内先进水平，符合清洁生产要求。运营期大气污染物主要是堆场、卸船、堆垛等产生的煤尘，排放量约48.98 t/a，各项指标均符合相关要求。

在国投湄洲湾煤炭码头规划、施工、营运各阶段，对水域保护、大气污染、噪声污染、固体废弃物等分别进行了污染源分析并提出了相应的治理措施[8]；通过对码头和堆场中的系统设备加强密闭阻尘、雾化湿润、水雾除尘、喷淋降尘等措施，设置通风除尘系统等设施，减少了污染，为员工提供了洁净的工作环境；对港区内雨水进行水收集和处理，循环利用；运营过程中加强管控和提高员工环保意识，使环保设施发挥出重要作用，履行了企业的社会责任。