干散货码头带式输送机物料撒漏及粉尘治理关键技术

锦州港股份有限公司

2023-06-14

导读：摘要：采用面向带式输送机全工艺过程的综合协同治理模式，系统解决干散货码头带式输送机在装卸作业过程中的物料撒漏

摘要：采用面向带式输送机全工艺过程的综合协同治理模式，系统解决干散货码头带式输送机在装卸作业过程中的物料撒漏及运行起尘问题。针对带式输送机输送带承载面在头部回程区域的物料撒漏及运行扬尘问题，研发并应用能适应不同工况的基于刮板机技术和空气炮技术的2种连续清料式回程输送带清洗装置，实现对带式输送机头部卸料点回程输送带物料撒漏及运行扬尘的可靠治理。针对高架带式输送机沿线物料撒漏及二次扬尘问题，研发并应用一种回程接料板及配套密封技术，实现高架带式输送机沿线回程及走台区域物料撒漏的有效承接，避免二次扬尘。针对堆场堆料线带式输送机头部运行扬尘和回程带料造成的物料撒漏问题，研发并应用一种喷淋、输送带清洗及物料自动清理回收装置，实现对该部位物料撒漏及粉尘的有效治理。针对驱动站、落料转接点及尾部滚筒等部位的运行起尘问题，研发并应用一种基于高压微米级水雾技术的集成式粉尘抑制系统，实现该部位运行扬尘的可靠抑制。该系列技术已成功应用于秦皇岛港煤四期码头，物料撒漏及粉尘的综合治理水平得到显著提升。

引言

煤炭、矿石等干散货码头装卸作业具有货种繁杂、大运量、多级连续输送等特点。带式输送机作为干散货码头广泛使用的连续输送设备，在实际运行过程中普遍存在转接带式输送机头部回程物料撒漏及运行扬尘、堆料线带式输送机头部回程物料撒漏及运行扬尘、高架带式输送机沿线物料撒漏及二次扬尘和带式输送机落料转接点、驱动站及尾部滚筒运行起尘问题。带式输送机物料撒漏及粉尘治理典型问题示意图见图1。

技术路线

影响带式输送机物料撒漏及运行起尘的因素有许多，各种因素错综复杂。一方面，需要从带式输送机物料撒漏和粉尘的产生机理角度进行分析和研究；另一方面，需要充分结合现场实际，通过设备改造和技术开发予以系统性解决和改善，最终实现面向带式输送机全作业过程的综合协同治理，有效解决物料撒漏及运行起尘问题。因此，干散货码头带式输送机物料撒漏及粉尘治理技术的发展趋势应是综合治理、全方位优化。

针对干散货码头带式输送机物料撒漏及粉尘治理过程中存在的共性问题，秦皇岛港从带式输送机全作业工艺出发，成功研究并应用了一系列带式输送机物料撒漏及粉尘治理技术，对回程输送带工作面物料进行清理、收集，实施高架带式输送机沿线撒漏料的全封闭式封堵，对各环节运行起尘进行全方位治理。带式输送机物料撒漏及粉尘综合治理技术装置布置示意图见图2，技术路线见图3。

关键技术

2.1　基于刮板机技术的连续清料式回程输送带清洗装置

2.1.1　现有技术存在的问题

一是由于回程输送带清洗装置安装位置距离头部抛料滚筒较远，无法实现清洗装置与头部溜槽之间回程输送带区域物料撒漏的连续承接。二是物料、水混合物的回收通常采用泵送二次提升技术，设备故障率较高。三是在北方冬季低温工况下，由于在箱体表面直接铺设伴热带和保温层，后续维护不便。

2.1.2　技术要点

针对带式输送机头部抛料滚筒回程区域结构复杂紧凑、空间尺寸狭小，回程输送带清洗装置无法直接安装于头部料斗后部，安装位置与头部溜槽距离较远，同时回程输送带与流程转换挡板间设计高度尺寸充足的现场工况，研发并应用一种基于刮板机技术的连续清料式回程输送带清洗装置。

基于刮板机技术的连续清料式回程输送带清洗装置布置示意图见图4。在输送带清洗装置下部与头部溜槽之间设置具有保温、加热功能的连续式接料槽，实现对输送带在头部溜槽进入输送带清洗装置之前区段和输送带清洗装置清扫区段物料、水混合物的连续承接。输送带回程清洗装置将输送带承载面粘附的物料清理、清洗下来后，含水物料通过导料溜槽进入下部的连续式接料槽，再通过刮板机的连续输送将含水物料重新送回至头部溜槽内。

为满足北方港口冬季超低温工况下的全天候连续使用要求，连续式接料槽采用加热板分体式集成设计，主要由保温及伴热集成单元、中间密封槽体、不锈钢耐磨内衬、支撑主框架等组成。连续式接料槽结构示意图见图5。接料槽支撑框架为型钢焊接结构，与槽体和热板之间采用螺栓连接，方便拆装。下部设置不锈钢滑轨。模块化配置可实现分块更换，保温及伴热集成单元采用对开L型分体式结构设计，通过螺栓固定在主框架上。通过温度传感器和PLC控制系统，实现对接料槽的恒温控制，有效保证加热效果。中间密封槽体为整体不锈钢密封焊接结构，起到接料槽密封作用。内部耐磨不锈钢衬板为分段式结构，采用通用性设计，保证统一性和互换性，方便进行模块式拆装更换。

2.1.3　技术优势

实现了在头部溜槽与输送带回程清洗装置之间回程区段物料的连续清理、承接及自动回收。
经实际作业测试，物料撒漏率控制在1%以下。
接料槽采用保温及伴热集成单元技术，可满足北方干散货码头冬季超低温使用要求。

2.2　基于空气炮技术的连续清料式回程输送带清洗装置

2.2.1　现有技术存在的问题

在回程输送带清洗装置直接安装于头部溜槽后部的工况下，现有物料、水混合物的回收方式主要有：通过集料箱及下部斜溜管将物料、水混合物导送至头部溜槽；结合使用集料箱、渣浆泵，将物料、水混合物导送至头部溜槽或上部输送带承载端。但存在以下问题：一是结构较为复杂，需要用高压水冲洗箱体斜面上的积料，用水量大；二是在北方港口冬季低温工况下，由于在箱体表面直接铺设伴热带和保温层，后续维护不便。

2.2.2　技术要点

开发并应用了一种基于空气炮技术的连续清料式回程输送带清洗装置。回程输送带清洗装置主要包括3个清扫器和1个冲洗喷头。由清扫器清理下来的物料、水混合物被收集至输送带清洗装置的料斗内，采用空气炮高压空气助流技术将物料助流回收至头部料斗中。基于空气炮技术的连续清料式回程输送带清洗装置布置示意图见图6，基于空气炮技术的连续清料式回程输送带清洗装置技术原理示意图见图7。

2.2.3　技术优势

装置结构简单紧凑，只需在回程输送带清洗装置箱体内加设伴热、保温装置或热风机，集料溜槽无须伴热，通过空气炮喷出的高压气体将湿黏物料强制吹送至头部溜槽内。
有效取代高压水冲洗技术，既保证清扫效果和连续封闭式集中收集，又有效避免物料含水率的增加。与传统冲洗式输送带清洗装置相比，该装置的节水率约为18%，对于有效节约水资源和降低物料含水率具有重要应用意义。

2.3　高架带式输送机新型回程接料板及配套密封技术

2.3.1　现有技术存在的问题

高架带式输送机在干散货码头得到普遍应用，在作业过程中易产生高空物料撒漏和二次扬尘问题，严重影响港区环境。在高架带式输送机回程封闭技术方面，目前普遍采用钢质接料板封闭的方式。但钢质接料板易腐蚀，使用寿命短，存在安全隐患；整体质量大，增加主体钢结构负荷，现场拆装较为困难；受自身特性限制，通过自身结构无法实现可靠密封。此外，高架带式输送机两侧的钢制走台板也存在易锈蚀、无法有效密封的问题。

2.3.2　技术要点

设计并应用了迷宫结构的玻璃钢质新型接料板。玻璃钢在耐腐蚀性、耐火性、施工便捷性、材料韧性等方面均具有非常明显的优势，在经济性方面也具有一定优势。接料板采用玻璃钢质材料，首尾通过迷宫结构相互搭接，对于连接部分可灌入胶黏剂，确保其有效密封。玻璃钢迷宫搭接式接料板示意图见图8。

配套开发U型截面的玻璃钢材质防滑踏板，左右两侧边缘处均设有立边，可对煤粉、杂物、雨水等形成导流作用，而不向两侧溅落。
在输送机沿线支撑立柱处设计“工”字形玻璃钢立柱封堵板，用于有效封堵接料板与平托立柱之间的空隙。玻璃钢制立柱封堵板剖面图见图9。

2.3.3　技术优势

采用玻璃钢迷宫搭接式接料板，可实现自密封。
玻璃钢接料板的抗腐蚀性相对于钢质接料板提高了近4倍，成本降低约20%。
对于高架带式输送机来说，单位覆盖面积负荷降低约70%。
封堵可靠，效果良好。

2.4　堆料线带式输送机头部喷淋、输送带清洗及物料自动清理、回收装置

2.4.1　现有技术存在的问题

近年来，随着湿黏物料作业量的显著增加，堆料线带式输送机输送带工作面粘附的物料也不断增多，原设计的常规清扫器不能达到预期的清扫效果，造成输送机沿线回程物料撒漏问题严重，运行扬尘问题日益突出，污染现场环境，清理工作强度加大。在堆场输送机头部粉尘和回程物料撒漏治理技术方面，国内外当前基本采用回程输送带清洗装置与集料箱相结合的方式，实现物料、水混合物的清理和收集，但需要对集料箱定期进行倒运和清理。

2.4.2　技术要点

堆料线带式输送机头部洗带、喷淋和料水自动清理回收装置结构示意图见图10。在堆料带式输送机头部配置整体式集料池，与堆场排水系统连通。将头部滚筒机架优化为整体门架式结构，实现头部滚筒位置向前延伸并前移至集料池上部。机架头部设置防尘罩，机架末端设置洒水喷淋装置，有效抑制头部滚筒部位运行起尘和粉尘扩散。同时，在门架结构回程输送带下部加装回程输送带清洗装置。回程输送带清洗装置下部设置倾斜式接料槽，配合头部集料池，在有效清理输送带工作面上残余物料、水混合物的同时，实现集中承接，并通过设置在接料槽后部的强制冲洗喷头的间歇式高压冲洗作业，将物料、水混合物集中收集至头部集料池内。物料沉淀后可定期清理，水通过二次收集后可循环利用。此外，与接料槽配套的集成式保温及加热装置可有效解决北方码头冬季低温工况下物料冻结无法清理的技术难题，且后期拆装、维护较为便利。

2.4.3　技术优势

通过采取头部滚筒适当前移、集料池与堆场排水系统连通、定制化的集成防冻集料槽设计等改进措施，并与回程输送带清洗装置技术有机结合，有效解决北方干散货码头四季全天候条件下堆场输送带的起尘和回程洗带、料水混合物的有效承接和集中回收等问题。

2.5　基于集成式高压微米级水雾技术的粉尘抑制系统

2.5.1　现有技术存在的问题

带式输送机在作业过程中存在以下几个典型运行起尘点：尾部落料转接点、驱动站和尾部滚筒部位。对于露天作业工况下的带式输送机落料转接点，普遍采用干式布袋除尘和水喷淋粉尘抑制技术，其中：采用干式布袋除尘技术的费用高，维护工作量大，粉尘抑制效果一般；采用水喷淋粉尘抑制技术，用水量大，对物料含水率和现场环境有一定影响，易造成输送带运行跑偏，且在北方干散货码头冬季低温条件下无法满足全天候使用要求。

2.5.2　技术要点

研发并应用一种可同时对上述3个落料点进行集成控制的基于高压微米级水雾技术的粉尘抑制系统。基于集成式高压微米级水雾技术的粉尘抑制系统布置示意图见图11。在落料点部位利用原有导料槽形成密闭空间，在驱动站和尾部滚筒部位设置防风网，形成半封闭空间，其粉尘抑制效果良好。

基于高压微米级水雾技术的粉尘抑制系统主要由供水过滤器站、控制站、高压泵站、高压微米级水雾喷淋单元等部分组成。高压泵站采用模块化设计，每台泵站主要包括1台高压柱塞泵、1台变频电机、1套相应的检测保护开关及多个高压电磁阀等。高压柱塞泵提供雾化颗粒形成所必需的5~7 MPa高压水，通过高压管路输送到每路的雾化喷头处形成微米级的雾化颗粒，在相对封闭空间内能够有效包裹住粉尘，实现喷雾降尘。基于集成式高压微米级水雾技术的粉尘抑制系统结构示意图见图12。

2.5.3　技术优势

成功替代传统干式布袋除尘和水喷淋粉尘抑制技术，粉尘抑制效果良好。
用水量约为传统水喷淋粉尘抑制技术的千分之一，对物料货运质量（含水率）、周边环境和输送带运行稳定性影响极小，可满足北方港口四季全天候使用要求。

应用效果

上述一系列技术已成功应用于秦皇岛港煤四期码头，带式输送机承载面物料清洁率和回收率在95%以上，粉尘抑制率在90%以上，高架带式输送机沿线回程及走台区域的物料撒漏有效承接率在98%以上。带式输送机头部卸料点回程物料撒漏及粉尘治理前后效果对比见图13，高架带式输送机下部物料撒漏及粉尘治理前后效果对比见图14，堆料线带式输送机头部物料撒漏及粉尘治理前后效果对比见图15，带式输送机驱动站粉尘治理前后效果对比见图16。

结语

干散货码头带式输送机物料撒漏及运行扬尘是一类极具共性且严重影响港口生产环境的综合问题。在当前绿色港口、低碳物流的大背景下，通过研发并应用适应不同工况的2种连续清料式回程输送带清洗装置、高架带式输送机新型回程接料板及密封技术、堆场堆料线带式输送机头部喷淋、输送带清洗及物料自动清理、回收装置和基于集成式高压微米级水雾技术的粉尘抑制系统等一系列关键技术，能实现对干散货码头带式输送机全区域、全作业过程物料撒漏及粉尘的综合治理，具有较高的推广应用价值。

港口行业优秀科技论文征集活动三等奖

文章刊发于《港口科技》2023年第3期；

原文标题：干散货码头带式输送机物料撒漏及粉尘治理关键技术

作者：吴蛟，李伟；秦皇岛港股份有限公司第七港务分公司