翻车机干雾抑尘系统故障和改进研究

张虎

摘要：为进一步优化港口环境质量，响应国家环保要求提出加大粉尘污染治理力度的建议，结合港口粉尘颗粒自身的特点，提出使用干雾抑尘系统的建议。系统应用中在主客观多种因素的作用下难免会出现故障问题，应加大改进力度，及时消除故障或者将其造成的不良影响降到最低，进而创造出更多的效益。本文就是基于以上思路并通过现场调研开展论述分析的。

关键词：港口;翻车机;干雾抑尘系统;故障分析;改进方法

引言

翻车机因自身有卸车效率、自动化水平较高等优势，故而当下在港口等领域的装卸实践中有较广泛应用。国内企业当下翻车机内应用的除尘技术发展主要有以下两种类型：分别是干式、湿式除尘。干式除尘法即把污染大气整合至除尘设施内，而后历经各种理化反应后将其转变成清洁气体，最后再外排。综合干式除尘流程，可见干雾抑尘系统最大的优点是对已经进入到风室内的空气能取得良好的除尘效果。

1、干雾抑尘系统的实践应用

在翻车机上采用干雾抑尘系统，主要用于对150μm以下的粉尘颗粒进行处理（特别是直径< 10μm的可直接进入人体内的粉尘颗粒），尽管砸物料总量内直径<150μm颗粒不足1.0%，然而其对人类生命和健康构成很大威胁，也是引发矽肺病等职业病的主要原因之一。干雾抑尘系统主要是通过应用和粉尘颗粒体积和直径贴合接近的水雾颗粒，对其伴随气流移动的过程起到一定促进作用，和水雾颗粒触及、碰撞、粘结及聚集，且会在粉尘团抵达一定质量以后进行下落。将干雾抑尘系统用于大气除尘项目中，能够形成直径1μm～10μm的高浓度的水雾颗粒，实现对悬浮粉尘的有效吸附，特别是直径<10μm可吸入颗粒，能够在重力作用下诱导微小粉尘下落，实现干雾抑尘目标[1]。

港口大气除尘工程中使用的干雾抑尘装置，主要是在翻卸物料漏斗处和转运塔头部卸料处产生干雾颗粒，前者主要是由于翻车机将煤炭翻卸到漏斗中，由于煤尘本身会释放出大量的势能，通过干雾抑尘系统通过喷洒产生的干雾微粒与后来落下的煤尘之间的碰撞和凝结，这是实现后者抑尘目标的重要基础，后者主要是由于煤炭随皮带机头落入漏斗内，因为落下的物料本身释放出势能，使通过洒水系统产生干雾与后来产生的煤尘颗粒通过由小变大相互吸附，最终形成粉尘团落入输送塔内漏斗中。

2、项目概况与故障分析

公司在续建工程上开始安装使用了干雾抑尘系统，在投产运行之后，后期使用过程中故障发生率相对较高，主要表现在如下几方面：

（1）通过现场观察翻车机入口位置洒水作用效果存在偏差，翻车机出口洒水能取得较好效果。分析以上现象的成因，可能是由于水管路入口端被设置在翻车机出口位置的缘故，管路太长在末端水的压力值降低，在末端不能提供更大的水压导致。

（2）干雾控制器箱密封偏差，一旦有水汽渗入在控制内部形成水滴后便会引起控制器短路和电器元件锈蚀的情况，短路之后有可能会引燃煤尘进而发生火灾等问题，最后的结局是系统停机。

（3）设备在投用阶段喷头位置时常发生堵塞情况，这时需要停机进行清理喷头，如果指派维修人员屡次拆卸安装喷头构件，难免会对干雾箱安装喷头的丝扣造成损伤，这主要是因为选择铝合金制造干雾箱的缘故，铝合金自身质地相对较柔软，刚度及强度不足，数次操作造成丝扣的损坏进而导致喷雾箱的损坏。

（4）喷雾箱在使用时会出现几个喷头不喷洒现象，在清理喷头时发现喷头里面会卡滞黑色橡胶等杂物，导致不能形成良好干雾效果。

因为港口现实生产中抑尘系统的故障发生率较高，削弱自身的实用价值，很难实现对粉尘颗粒的有效治理，达不到环保要求故而应尽早改造抑尘装置。再加上现在环保压力大，介于目前干雾洒水存在的一些问题也要进行改造。

3、微米级干雾抑尘装置的主要構成

（1）干雾抑尘机：其主要由水减压阀、角座阀、气体执行机构、气体减压阀、电子检测水表、五联电磁换向阀、反冲洗机构、PLC控制器等系统构成，装置出厂防护等级IP55，选用不锈钢铁皮通过焊接为外部箱子，箱体板厚度≥2mm，且配置了电子触摸屏。其中电控系统主要是由西门子PLC、变压器和中间继电器及保护电路等构成，通过触发电子触摸屏来实现手动或远程控制干雾机的启停操作。在触摸屏上，现场操作人员还可以修改喷洒时间、延时喷雾时间、管道吹扫时间以及报警时间和其他参数等选项，以进一步提升工作效率。

（2）螺杆式压缩机：其作用主要是为抑尘系统运行提供标准气源。

（3）喷雾箱总成：由干雾机释放出来的气和水会在喷头内部进行结合，而后喷射到指定除尘地点，通常是直径达到小于10μm的水雾分子，主要目的是去除对人体健康形成较大损害的煤炭粉尘颗粒。喷雾箱上面使用了大量的干雾喷嘴，当水雾颗粒在10μm之下时其具备较好的自净化能力。

（4）水气连接管线：制造材料要符合国家标准的热浸锌钢管并包裹符合国家标准的保温层。

（5）储气罐：要依照空压机的实际产气量取设定其容积大小，能将空压机排出的压缩空气存储于罐体内，当需要喷洒时提供大量的压缩空气。

（6）电伴热系统：其作用在冬季提供电加热防止设备由于气温太低管路发生冻裂等故障，保证在冬天能正常使用。

（7）智能控制系统：用于衔接干雾机和翻车机的翻车控制信号，当翻车机反转时发出信号传给干雾机的PLC内，PLC做出响应在通过干雾机进行喷洒。

干雾抑尘装置的作业流程可以做出如下描述：把翻车机小区内泵房提供的高压水通过过滤器后过滤掉大量杂质进入干雾机内，空压机通过螺杆泵压缩空气然后将压缩空气存于储气罐中，当翻车机进行翻转时发出喷洒信号，干雾机PLC得到喷洒信号后控制角座阀和气体执行机构将压缩空气和水从干雾机中输送到管路中，然后到达现场喷雾箱内，通过控制器得电喷雾箱进行喷洒，喷雾箱上的喷头能直接喷出雾化十分显著的雾气，形成的气无<10μm占比高于80%，水雾颗粒容易吸附到粉尘上，取得良好的降尘效果。

4、改造方案

4.1重新布置管路

现场干雾洒水在使用时发现一些水压不足的现象，目前续建翻车机干雾洒水管路是将翻车机出口设定成入端，翻车机干雾洒水管路长度50m左右，喷洒环节中能够观察到翻车机出口喷雾效果非常好，翻车机入口喷雾效果不理想。在管道内水运行大概50m的长度后，会引起末端管路压力值下滑的问题。通过现场调研组织技术人员重新部署管路，把水管路安置在整条干雾洒水管路中间，使出口和入口的管路长度一致，这样能兼顾翻车机入口和出口的干雾洒水效果。

4.2整改系统对喷雾雾箱的控制方式

在不影响除尘项目正常推进的基础上，适度减少干雾控制器布设数目及安置方位点，在料斗区中尽量部安置或少安置控制线路，这是减少干雾抑尘系统电器投用阶段故障发生率的有效方法之一[3]。

续建翻车机干雾洒水管路使用时间长，保温层外面铁皮出现腐蚀脱落现象，以致水路管路内部保温材料出现损坏情况，伴随热线路出现破损失效，管道中自来水结冰，伴随时间的推移造成水路钢管发生胀裂情况。

为了能有效解除以上问题，最开始设计选用岩棉管作为保温材料，岩棉管外部整体使用厚度达1.5mm进行缠绕包裹防护。因为铁皮自身强度相对较差，在维修时反复安装拆除，逐渐导致部分岩棉管掉落。以上过程中的第一步是查找选择新型的保温材料，如果能确认其符合保温特性要求，则在此基础上需要尽量降低可保温材料的环绕管路厚度。经过一个系统的比较和选择后，最后决定使用橡塑海綿。橡塑管道的由于其保温材料导热能力偏低，具备非常封密的独立气泡结构，不会出现空气相互对流情况，结构的闭孔率达到了100.0%，隔热效果良好且能维持较长时间，使得管路和水汽进行隔绝。特别是在>89℃或<-60℃的环境下也不会引起质变问题，并且橡塑保温管道材料自身不存在吸水，不会凝结形成雾滴，使用年限相对较长久，柔韧性较高决定了其容易弯曲，安装施工便捷，在本港煤项目领域中表现出高度适用性。

因为翻车机周边空间有限这一客观条件，导致安装在漏斗周围的管路及电磁阀、控制线路作业环境条件十分恶劣，不仅容易遭受水雾及粉尘的污染，也存在着机械设备强烈振动及翻卸工序中较大煤块冲撞损伤装置局部构件的风险。

现场管路的布置是干雾洒水管路上方有干雾喷箱，距离下方干雾洒水管路太近，导致喷雾箱洒的水滴落到下方管路上，长而久之容易引发干雾箱控制器内部电磁阀线圈进水、接地故障以及干雾洒水管路保温层铁皮的锈蚀等故障。通过将干雾喷箱向前移动位置，控制器的电磁阀挪到较高的位置，避开下方干雾洒水管路，防止滴下的水滴进入控制器中，减少控制器发生接地短路等故障。

随着现场干雾洒水的投入，使用时间长的话容易出现干雾喷头堵塞，需要将喷头从干雾箱上面拧下进行清理，由于喷雾箱的材质是铝合金材质，材质相对于其他金属材质来说较软，并且还是细牙螺纹，当喷头堵塞时需要清理喷头，但安装喷头时由于用力过大会出现螺纹损坏滑扣等故障，导致喷头无法固定在干雾箱上面，从而喷雾箱不能正常喷洒形成不了干雾效果，通过改进喷雾箱的结构来避免次故障。可以在原有喷雾箱安装喷头的孔洞基础上重新进行钻孔套丝，安装一个带有丝扣的过渡接头用螺纹胶固定在喷雾箱上面，材质为金属铜，这样起到了一个过渡作用，即提高了螺纹强度还方便拆装，然后将干雾喷头拧在过渡接头上面，这样反复清洗不会出现螺纹损坏等故障。

现场在清理喷头时会发现有很多黑色的橡胶块在喷头腔内部卡住，分析原因是由于喷雾箱两端的密封出现问题橡胶老化，通过气压带动橡胶碎块到达喷头里面，进而将喷头进行堵塞，通过研究查找更换橡胶材质，选择更柔软的橡胶，寿命更长的橡胶能够解决此类问题。

既往国内外均有研究发现，气压的上下波动是影响干雾抑尘装置除尘、抑尘效果的主要因素。在维持水压恒定的工况下，伴随产生气压值的增加一个过程，雾化控制水雾直径有不断发展减少的趋势，当气压达0.6MPa时，有半数通过以上的雾化粒直径<10μm。结合系统的研究、分析后，发现对喷雾箱进行改造以后，应尽量维持进入喷雾箱内压缩空气压力的稳定性。改造后的抑尘系统翻车机倾卸物料侧、驱动侧均新增了5个型号SLB-8B-25的喷头，水量、气量均是9.2L/2min、5.5Nm³/2min;进出火车两侧各安装2个型号SLB-8B-25喷头，水量、气量分别是5.68L/2min、2Nm³/2min。

采用以上整改措施以后，我们通过增加了洒水管路，也要对压缩空气在管路流通的时间进行重新计算，确保每个喷雾箱都充满压缩空气，是洒水抑尘在喷洒时能达到预期效果。

结束语：

由于现在环保压力大，对翻车机干雾抑尘设备要求比较高，通过对抑尘装置开展以上技术改造工作，有效解除了既往抑尘装置倾翻侧管路保温伴热系统容易损害的问题，降低了干雾电气设备故障发生率，优化了干雾洒水管路结构，改造喷雾箱的结构，使抑尘系统结构更具简洁性，短缩了停机检查维修时间长度，使干雾抑尘装置运行的可靠性、稳定性得到更大保障。

参考文献：

[1]贾强乐， 暴伟杰. 基于干雾抑尘的智能空气净化系统研究[J]. 绿色环保建材， 2017，74（7）：5-6.

[2]李秀忠， 王超. 微米级干雾抑尘在输煤系统的应用探索[J]. 东北电力技术， 2019， 040（010）：33-35.

[3]张振义. 翻车机系统应用微米级干雾抑尘改造实践[J]. 山东工业技术， 2016， No.213（07）：31-32.