高壓水霧抑塵攻堅項目在港口作業中的推廣與應用

◎ 康中利，陳勇博，劉 軍

（1.日照港裕廊股份有限公司，山東 日照 276826；2.日照港集團有限公司，山東 日照 276826）

木薯干物料一般為粉末狀，其顆粒較細、比重輕，受風力、落差等諸多因素影響，卸船裝車作業過程極易產生大面積揚塵。為降低卸船作業環節揚塵產生，建設整套全封閉式流程工藝系統，該系統主要從根本上解決木薯干船舶卸船作業中粉塵外溢引起的環境污染，為周邊居民創造良好的生活和居住環境。

隨著貨源增長與客戶的需求不同，木薯干散發直接裝車汽運作業成為常態，這種作業方式造成作業面產生大量揚塵，對環境造成惡劣影響。在當前的環保形勢和高壓態勢下，使用曲臂吊設備裝車作業過程中，抓斗低開慢放、降低動作幅度成為控制揚塵的主要措施之一，可大幅度提高港口的生產作業效率。本研究工作旨在提供一種可實現自動噴淋、高效快捷、抑塵效果明顯的設備工藝裝置。

1 貨物特性及產生粉塵原因

1.1 木薯干貨種特性

木薯干主要是粉狀、棒狀和塊狀貨物的混合物，其粒徑變化較大，由幾微米到250 mm不等。且由于產地不同，木薯干粉狀與塊狀的相對比例也有差異，變化較大。木薯干粉塵主要為淀粉顆粒，其粒徑主要為5～40 μm，平均直徑在20 μm左右，具有密度小、親水性、粘附性強的特點。

1.2 木薯干接卸作業粉塵產生原因分析

木薯干是重點防塵防爆作業貨種，且木薯干90%的作業面處于40 m高空，輻射范圍廣，粉塵外溢懸浮于空中時間長不易控制，極易隨風彌漫，造成粉塵污染。木薯干在接卸過程中粉塵揚起，危險性較大，作業環境惡劣。木薯干粉塵防控是一個全國性的難題，從對國內相關港口的考察情況來看，此類問題尚未得到徹底解決。

1.3 木薯干作業控制揚塵背景及舉措

近年來，日照港采取了多種措施以推動木薯干粉塵防控工作的開展，如建成木薯干卸船灌包系統；在西2、西3泊位周邊建成高21 m、長500 m的防風抑塵墻；采取曲臂吊裝車、離場前吹掃、貨物雙層苫蓋等工藝措施，但揚塵問題仍未得到根本解決，特別是卸船、裝車、場地發運等環節。揚塵問題一直是日照港環保工作中的重點和難點，同時也是政府部門和周邊群眾關注的熱點和焦點。

針對這些問題，日照港確定了“條分縷析、對癥下藥、各個擊破”的攻堅思路。①對木薯干貨種卸船、裝車作業環節進行管控。②對設備輸送、船艙口、貨物裝車等作業點進行源頭管控。③填補多項技術空白，在西3#泊位前沿安裝1套抑塵罩棚。如圖1所示，利用除塵器負壓降塵、抑塵罩棚形成有效隔離空間，實現對封閉空間除塵的有效控制。且設備投產使用后，控塵效果較為理想。

圖1 抑塵罩棚示意圖

2 技術內容

2.1 設計思路與目標

按照日照港集團有限公司《2021年綠色港口建設攻堅“1號任務”實施方案》的工作部署，日照港裕廊股份有限公司針對易揚塵貨種進行大膽嘗試和創新，從本質環保解決問題思路出發探討研究新技術、新工藝，目前已在曲臂吊設備加裝“高壓水霧抑塵設施”方面實現了新突破。

2.2 設備改造內容及組成結構

在曲臂吊抓斗位置改造加裝一套高壓噴淋水霧系統，系統主要結構由儲水裝置、上水裝置、噴淋裝置、控制系統等構成，如圖2所示。系統噴頭能夠實現與曲臂吊抓斗作業隨動效果，當抓斗開斗卸貨時，噴淋系統可手動開啟或關閉，電磁閥控制實現精準噴淋抑塵效果。噴淋形式為圓形，噴灑范圍可覆蓋抓斗撒貨范圍，在粉塵集中區域進行水霧噴淋，實現對主要揚塵點的定點抑塵。

圖2 高壓噴淋水霧作業示意圖

2.3 設備工作原理

整套工作系統通過液壓控制，由操作室電磁閥控制啟停驅動設備運行。曲臂吊柴油機啟動后，液壓系統齒輪泵動作，帶動馬達運行，馬達產生的動力源傳遞控制水泵高速運行（曲臂吊柴油機帶動齒輪泵供油為抽水泵提供工作動力源），抽水泵工作后將水輸出至高壓軟管噴頭處，使噴頭出高壓力水源形成霧化水霧實現噴吹，以滿足全覆蓋的抑塵效果。

2.4 設備操作工藝

曲臂吊高壓水霧抑塵效果較為明顯，裝置采用環形設計理念，能夠形成2～3 m的高壓水霧覆蓋面，覆蓋面積達到28 m2。高壓噴頭裝置安裝在抓斗中柱位置，充分考慮設備在抓取物料作業過程中不妨礙抓斗抓取物料的各種動作，一圈共設置6個高微噴頭，司機操作室通過電磁閥控制按鈕實現啟停，作業過程采用全程或間歇性噴吹。

3 設備研發可行性分析

該裝置研發前經公司反復探討，在曲臂吊加裝負壓除塵渦旋裝置的基礎上充分研究論證，抑塵設施的加裝必須滿足單機設備能夠獨立安裝和行走，并具備單獨運行的功能。另外，需滿足在風力、外力作用的前提下其運行不受影響。

當水霧顆粒與粉塵顆粒大小接近時，二者碰撞、吸附、凝結的幾率最大，噴嘴通過高壓將水霧化成與粉塵顆粒大小相當的水霧，由于水霧顆粒和粉塵顆粒相似或相同，粉塵顆粒隨氣流運行過程中與水霧顆粒產生接觸和碰撞后成為濕潤狀態，濕潤的粉塵顆粒繼續吸附其他粉塵顆粒而逐漸凝結成團，最終在自身重力作用下沉降下來。

4 結論

該裝置運行采用液壓系統控制，工作壓力可根據貨物粉塵揚塵濃度情況實時調節，實現過程霧化面積大，受風力作用的影響較小，抓斗開斗瞬間產生揚塵通過高強度水霧能夠實現覆蓋，水霧與產生揚塵凝聚后自然下沉避免粉塵上空懸浮。

經木薯干、褐煤等揚塵貨種裝車實際試驗，降塵效果較為明顯，能夠控制85%以上粉塵，實現抓斗作業的全覆蓋，極大解決了環境污染問題，提高了港口作業生產效率。