抑尘系统

抑尘系统（共9篇）

抑尘系统 篇1

随着经济的快速发展，煤炭生产企业运量快速增长。在煤炭运量快速增长的同时，煤炭运输和装车引起的扬尘影响铁路周边环境问题，一直是影响运输周边环境环保问题的主要因素。为此，大力推动煤炭抑尘项目的发展，努力建设和探索运输与环境和谐的煤炭运输形式已经得到铁道部高度重视。

目前，多数铁路装车站有抑尘剂喷洒站，但其喷洒量不能有效控制，往往造成喷洒量要么不够，达不到抑尘的效果;要么过多，不但浪费，而且对煤炭的燃烧有影响。

而测速雷达、电磁流量计和车号识别系统的加入可对抑尘剂的喷洒进行精确控制。它可以让操作员清楚地看到每一节车皮的喷洒量，不仅计量准确，喷洒均匀，更是杜绝了浪费，控制了生产成本，为企业提升了利润空间。

1 铁路抑尘站喷洒控制系统

该系统电气设备主要有:工控机、可编程控制器PLC、喷淋变频、测速雷达、光电开关、车号识别系统、步进电机、电磁流量计、黏度传感器、p H值传感器、压力传感器、温度传感器等。其设备分布结构示意图见图1ㄢ

注:(1)表示测速雷达安装的位置(必须和火车皮呈30°夹角)，(2)表示电磁流量计的安装位置，(3)表示车号识别系统的安装位置，(4)、(5)、(6)分别为黏度传感器、pH值传感器和压力温度传感器，(7)～(10)为光电开关的安装位置。

2 铁路抑尘站喷洒系统精确控制的原理及实现

铁路抑尘站喷洒控制系统框图如图2所示。

该系统原理为由PLC来实现采集开关量(光电开关)和模拟量信号(测速雷达等)，并通过程序来控制电机和变频器。由一台工控机和PLC进行数据的交换，再通过工控机与车号识别系统进行连接，最终在上位机画面中显示，达到精确控制抑尘剂的喷洒。

具体实现方法是通过低速测速雷达控制喷淋变频器的频率，该雷达灵敏度可调并可自动判断火车的前进、停止、后退。只有在火车前进时启动喷淋变频器，避免了浪费和环境污染。电磁流量计通过ModBus通讯协议与PLC直接通讯，这样PLC可以实时读取电磁流量计的瞬时流量和累计流量。

由于火车装车过程中不可避免地存在少装、多装和偏装等，所以在装车过程中常常有倒车的现象。如果火车节数统计不准确，就很难实现精确控制喷洒，为此，除了控制步进电机的两个光电开关(见图1中光电开关8和9)外，还要增加两个光电开关(见图1中光电开关7和10)来精确计数，光电开关7与光电开关10的安装距离略小于一节火车皮的长度。当火车倒退的时候，火车节数会随着倒的节数自动减小，火车前进的时候火车节数再重新自动增加，从而保证了火车计数的准确性。

车号识别系统通过放置在轨道中间的采集器读取每节火车皮下射频卡里的数据，该采集器通过485通讯协议与工控机的串口卡相连[1]。操作员在显示屏上可以看到每节火车皮的车型和车号。

在火车前进过程中，火车皮每前进一节，计数值就加一，PLC通过前后的瞬时流量计算得出该节火车皮的喷洒量，同时用C脚本程序把车号识别系统采回来该节火车皮的车型和车号一起自动写入上位机报表中，这样就能精确得出一节火车皮的抑尘剂喷洒量，喷洒完后还可统计出该列火车的总喷洒量。以C80车型为例，经过测算，铁道部要求每节火车皮均匀喷洒抑尘剂的量在63L-70L之间，如果喷洒量过多或过少，可以调节雷达的灵敏度变小或变大，从而相应地加大或减小喷淋变频器的频率。

图3是经过调试后C80型火车抑尘剂喷洒量的截图。

另外，由于抑尘剂的黏度值和p H值也对抑尘效果有一定影响，理想的黏度值在80MPa·s～150MPa·s之间，黏度太小抑尘效果差，黏度太大不利于喷洒。理想的p H值在6～8之间，p H值太大或太小都对火车皮有腐蚀作用，并对环境有一定的污染[2]。而加入黏度传感器和p H值传感器可以在显示屏上实时看到抑尘剂的黏度值和p H值，方便工作人员及时作出相应的调整，达到最佳的喷洒效果。

3 结束语

在加入测速雷达、电磁流量计、车号识别系统、黏度传感器和p H值传感器等设备后，改变了以前抑尘剂粗放的喷洒方式，不但达到理想的抑尘效果，而且节约了成本，自动化程度显著提高，降低了操作员的工作强度，提高了工作效率。同时喷洒报表可打印存档，为后续的数据跟踪、数据分析打下良好的基础。

摘要：介绍了铁路抑尘站喷洒系统的构成,探讨了测速雷达、电磁流量计和车号识别系统在抑尘站喷洒中精确控制的原理和实现方法。

关键词：测速雷达,电磁流量计,车号识别系统,抑尘站喷洒系统,精确控制

参考文献

[1]王亚杰.车号自动识别系统及其在宣钢西区铁路运输管理中的应用[J].河北冶金,2008(2):50-52.

[2]孙三祥,常青,李杰,等.大秦线运煤列车煤扬尘防治技术研究[J].铁道学报,2006,28(2):21225.

抑尘系统 篇2

一、指导思想和工作目标

指导思想：以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，以科学发展观为统领，坚持人口资源环境与可持续发展战略，“保护优先，预防为主，防治结合”的方针和原则，促进经济、社会、生态环境协调发展。

工作目标：切实解决煤炭生产，储运以及加工过程中存在的扬尘污染的问题，有效遏制矿区环境污染的反弹，进一步改善矿区环境质量，提高人民群众的生活质量和健康水平，实现经济发展与环境保护的“双赢”。

二、范围及措施

县域内涉及的煤炭生产，储运及加工企业，包括生产及整合煤矿、洗煤厂、煤炭运销单位及个体、燃煤电厂等。其生产区域及储煤场要按要求必须在规定时限内完成防风抑尘网的建设工作。

三、实施规格和标准

坚持节约能源的原则，既能降低投资又能解决煤炭扬尘污染的问题，要求所有煤矿以及洗煤厂、煤炭运销单位及个体、燃煤电厂必须建设总高为8米以上的防风抑尘网，其中地上（正负零）部分混凝土墙高1.5米，防尘网高6.5米。

四、时间安排

各项目实施企业要根据本实施方案要求，结合自身实际情况，落实专职人员，明确职责和分工，尽快制定具体的施工方案，并报经环保部门审核。并做好施工前的筹备工作。

各项目实施企业按照环保部门审核通过的施工方案标准进行建设，施工过程中因客观原因需要调整施工方案的必须报环保部门同意后方可实施。同时要切实抓好工程进度，确保完成全部工程建设任务。

各项目实施企业要对各自的防风抑尘网建设工作进行总结自验，并形成工作总结报告于2011年10月5日前报送县环保局。环保部门将在10月底前对各项目实施企业防风抑尘网的建设工作进行验收。

五、保障措施

1、组织领导。为了使涉煤企业防风抑尘网建设的各项工作落到实处，县政府决定成立以政府副县长为组长，环保、煤炭、国土、技术监督、工商、电力等部门主要负责人为成员的工作领导小组。工作领导小组下设办公室，办公室设在县环保局，由同志兼任办公室主任，具体负责该项工作的协调和组织实施等日常工作。

2、经费保障。按照“谁污染，谁治理”原则，各项目实施企业防风抑尘网建设费用均由企业自筹。

3、奖罚措施。对于在此次防风抑尘网建设工作过程中能够按时按标准完成的企业和个人要进行通报表彰。同时对未能够按时按标准完成的企业和个人，要严格依照《中华人民共和国大气污染防治法》、《省煤炭石油天然气开发环境保护条例》等法律法规的相关规定严肃查处，绝不姑息。

抑尘系统 篇3

关键词：悬臂式掘进机；截割部；抑尘防护装置

一、截割部工作情况

本设计以三一重装EBZ200II代掘进机截割部为研究母本（国产掘进机外形大同小异），该机型适用于煤巷、半煤岩巷的巷道掘进，截割硬度不大于80MPa，能实现连续切割、装载、运输作业。截割部主要有截割头、伸缩部、截割减速机、截割电机等部件组成，工作时伸缩部的主轴后端通过花键套与减速机输出轴联接在一起旋转，前段与截割头联接使截割头发生旋转，实现切割物料目的。

通过对近几年对截割部损坏情况统计，每2000巷道掘进，截割部维修更换次数不低于两次，每年直接维修费用在200万左右，截割部的问题成为制约采掘接替、降低生产成本的难点。

二、导致截割部损坏的原因分析

截割部升井检修过程中，截割头浮动油封被磨损的没有踪迹，伸缩部内的轴承被干硬的煤岩尘包裹，轴承滚珠变形散落，轴承内圆烧结在截割头轴上，整个轴承室被煤岩尘充斥着，润滑管道被堵死。由于伸缩部与截割头是与煤、岩壁直接接触，在截割过程中会产生大量的煤岩尘，煤、岩尘会破坏原截割部的密封系统进入伸缩部内造成伸缩部的损坏。

是什么原因造成这种问题不断的发生？不同矿井不同区队不同工作条件出现类似的损坏情况，经过下井跟班观察和定期检查跟踪，最终找出了问题的根源，原截割部的密封系统被轻易攻破，导致了大量煤岩尘的涌入，堵塞润滑管路，机械摩擦使得截割部报废。

如何让密封系统不那么容易被攻破，有效的隔绝煤岩尘的进入成为解决问题的关键。原密封系统有：截割头和伸缩部顶端密封和尾端密封两种。顶端有两组密封圈，由于较小的间隙且没有相对旋转，密封效果良好。尾端密封是由碳纤维盘根和毛毡压盖组成的，通过螺栓压紧碳纤维盘根实现密封，毛毡压盖和碳纤维盘根随截割头相对伸缩保护筒做旋转运动，相对转动产生摩擦势必会产生间隙。使煤岩尘进入到截割头与伸缩部之间的空间，随着旋转产生热量，并逐步被压迫通过浮动密封，在浮动密封之间产生磨损，浮动密封失效后大量煤岩尘涌入轴承室位置，堵塞油路，轴承在干涸的条件下运转，产生热量和机械摩擦，最终截割部报废。

三、抑尘防护装置的设计

（一）实验与分析。根据对掘进机生产的实时监测发现，煤、岩尘进入截割部部内的三个阶段：第一阶段在掘进机正常工作前500h内或掘进350m内，截割头尾密封磨损量小，进入的煤、岩尘少。第二阶段在工作800h或掘进600m时，截割头空隙内已充满煤岩尘，尾密封已失去密封作用，煤岩尘已开始伤害伸缩部内部结构。第三阶段截割部密封被完全攻破，截割部部发热异常，出现异响，逐步无法转动。

只有把伸缩部与截割头连接位置有效的保护起来，并且保证有效的相对旋转，把机械传动的部位与煤岩尘有效的隔绝开来，保证有效的润滑和散热，才能实现截割部长期连续工作。

针对由于煤岩尘从截割头尾部进入伸缩部造成设备损坏这个根源，经过反复思考和查阅资料，采用单方面的改进无法满足抑尘防护效果，在近四年的维修过程中逐渐积累了一些想法，经过一次次的尺寸配合和样品模拟制作，最终利用截割头尾端与外喷雾之间的空间确定了抑尘防护装置的外形尺寸。

（二）抑尘防护装置主要原理和技术优点。（1）增长截割头尾螺旋，在小于截割头截割半径的位置做连接法兰，便于截割头拆卸和与第二节延长段连接。（2）分段对接滚筒技术，法兰和浮动油封的设计便于对接和检修也保证了相对旋转，留出调整尺寸，使抑尘防护装置能适应更多机型。（3）改进外喷雾装置，调整原有喷雾架的高度和外形，实现全方位喷洒，灭尘和冷却效果更好。（4）依据刮板输送机链轮结构设计了抑尘防护装置的相对旋转密封结构，利用浮动油封减少摩擦发热和噪声，避免了伸缩保护筒的摩擦损伤。（5）抑尘防护护装置与顶端密封共同形成一个密闭的油腔，加注适量齿轮油加速了伸缩内筒各机构摩擦起热的热传递。

四、抑尘防护装置效果分析

对平禹一矿某采面机巷2000m巷道掘进的跟踪监测和掘进机升井检查情况看，抑尘防护装置有效的隔绝了煤岩尘与伸缩部的接触，保护了伸缩内部的构件，保证了各部件的有效润滑，发挥了设备的最大效能。

平禹煤电公司各矿复杂的煤层分布和地质条件，给综掘、综采设备带来了严峻的挑战，采煤机、刮板输送机、转载机等都面临相似的维检问题。抑尘防护装置的成功应用为解决相似条件下综采、综掘设备维修积累了资料和经验，提供了新的方法和思路，具有积极的借鉴意义和推广价值。

参考文献：

抑尘系统 篇4

1 原料预处理过程中粉尘的产生及原因分析

再造烟叶的原料主要是来自烟草种植产地和卷烟工序中流出的烟片、烟末、长梗、短梗、梗签等, 由于原料比较干且有大量的粉末状原料混合在一起, 在到浸泡提取设备的前端工序过程中, 会在输送设备中及周边环境产生大量的粉尘, 极大地影响生产环境和设备工况[1]。主要原料生产工序的设备组成如图1所示。

通常解决粉尘的方法是在生产线的各个落料口及周边环境上, 大量安装吸风吸尘装置进行负压吸尘, 通过实践来看, 粉尘抑制效果较差, 尚无有效设备和技术进行彻底解决。

产生粉尘的位置有很多, 主要集中在原料的输送过程中, 尤其是在设备进口和出口处的扬尘、设备输送带的表面和底部背面在运动过程中的扬尘、设备内部缝隙或接缝处的漏灰等等。这些灰尘的出现主要归因于原料在输送过程中, 位置落差高度造成的势能差、输送速度与空气摩擦阻力的影响等这些物理作用以及原料本身流散性好和凝结性差等原因, 导致原料中的粉尘易分离、易四处渗漏[2]。传统使用负压吸尘来改善环境的方式的主要缺点:由于扬灰、漏灰位置众多, 当设备数量众多时, 需投入的吸尘设备费用大、能耗高;作用受到限制, 如负压过大易吸走物料, 负压过小吸尘效果又受影响, 无法达到生产过程中无扬尘、无泄漏, 生产停止时易清洁、易保养的清洁生产要求。

2 原料雾化加湿抑尘设备系统的设计

根据现场粉尘的发生位置和原因, 传统使用负压吸尘的方式比较被动, 主要是考虑如何去除已产生的粉尘, 但随着生产进程的逐级递进, 经过输送设备的数量越多, 粉尘出现的概率越高, 吸尘设计的难度会越来越大。因此, 从设计出发, 着重考虑如何让粉尘不产生。通过分析, 在人工投料之后立即进行粉尘彻底消除为最佳选择, 为此, 在原有的原料工序中增加了一个抑尘加湿工艺环节[2], 并设计开发了原料加湿抑尘设备系统, 其设备结构原理如图2所示。

在深U型槽式变频双驱螺旋输送机的进料口处设有一匀料器, 为变频翻版卸料器, 由匀料器将原料卸载到螺旋输送机, 螺旋输送机将物料输送到下道工序。螺旋输送机上设有一防护罩, 螺旋输送机的螺旋叶片罩在防护罩内。防护罩与螺旋输送机密闭配合, 防止防护罩内的水雾向外喷出。防护罩的一侧边铰接在螺旋输送机的机架上。防护罩与气缸连接, 气缸可带动防护罩自动开合。防护罩上设有观测窗, 通过观测窗可观察防护罩内物料输送情况。

防护罩内设有喷头支架, 喷头支架上设有数个雾化喷头, 雾化喷头的个数可根据螺旋输送机长度变化。在设计应用中, 将防护罩分为5段, 每段均设置一组雾化喷头。雾化喷头为双相雾化喷头, 雾化喷头与转向机构连接, 转向机构可带动雾化喷头转向。雾化喷头通过气管和水管与电气控制模块连接。电气控制模块如图3所示。

注:v1—v28为控制阀;I-1—I-10为压力传感器;p1—p18为压力表;E-1—E-5为双相喷头;AP-1为气动减压原件。

该电气控制模块主要由5路压缩空气控制回路和5路水压控制回路组成。每个双相雾化喷头都对应一个可单独控制的气水组合回路, 每组水压、水流和压缩空气压力通过自动控制系统以参数设定方式控制, 可以方便地实现雾化效果调节。在使用过程中, 通过原料加湿抑尘设备控制系统进行自动控制。

原料加湿抑尘设备控制系统主要由原料加湿抑尘设备、电气控制模块、配方控制器、水分检测仪器、PLC等工控设备以及控制软件组成[3], 其控制原理如图4所示。操作人员根据生产要求, 将物料类别、加湿水分、输送流量等参数输入给配方控制器, 配方控制器将相应的进水调节阀开度、气压调节阀开度、水流量、压缩空气气压、螺旋输送机输送速度等参数发送给PLC, PLC按参数指令调节电气控制模块各个子回路上的调节阀, 以达到物料所需的水分和加湿雾化效果[4]。

配方控制器存储有根据物料类别、加湿水分、输送流量等参数确定进水调节阀开度、气压调节阀开度、水流量、压缩空气气压、螺旋输送机输送速度等参数的参数数据库, 数据可通过多次试验获得[5]。

在匀料器的进料口处设有一个进料探测器, 螺旋输送机的出料口处设有一个出料探测器, 进料探测器和出料探测器与配方控制器连接。通过进料探测器、出料探测器的配合检测, 可判断投入的原料是处于料头、料尾、物料中断、满料中的哪种情况, 配方控制器分配相应的控制参数给PLC, 由PLC控制相应的进水调节阀、气压调节阀等执行机构动作。这样可避免物料输送过程中出现干头、干尾、湿头、湿尾等问题, 从而可有效保证物料的抑尘效果和加湿质量。

实际生产中, 原料输送完毕后, 可对原料加湿抑尘设备进行在线清洗, 此时将螺旋输送机反转, 并通过雾化喷头对螺旋叶片和U型槽内壁进行冲洗, 冲洗下来的结垢通过U型槽式变频双驱螺旋输送机底部排污口进入下道筛选净化装置, 经过净化沉淀后, 有用物料回收, 污水排放, 这样就较好地解决了达到抑尘效果后产生的次生问题。

3 应用效果

在生产过程中, 为便于操作工远程操作及和投料工的信息沟通, 简化了现场投料工的物料选择方式, 只要在投料口按对应的物料选择按钮即可, 在LED显示屏上可以看到物料选择反馈及相关的生产信息。在控制室设计了颜料加湿抑尘设备的集成控制图, 如图5所示。

通过原料加湿抑尘设备系统的应用, 车间投料工序烟草粉尘的总尘含量PC-TWA (mg/m3) 由之前的21mg/m3下降到0, 抑尘效果显著, 现场面貌一新, 彻底解决了造纸法再造烟叶投料生产线的粉尘污染问题, 有利于员工身心健康, 满足了清洁生产要求, 且减少了物料损耗。

由于原料粉尘在中药、粮食、饲料、矿石等行业或领域中有同样的影响, 因此该设备系统不仅可以应用于烟草行业, 还具有向这些领域进行推广和应用的价值。

参考文献

[1]王忠厚.制浆造纸工艺[M].北京:中国轻工业出版社, 2006:11-12

[2]J.A.奥里蒙G.A.久兹.逸散性工业粉尘控制技术[M].北京:中国环境科学出版社, 1989:30-36

[3]金国森.除尘设备[M].北京:化学工业出版社, 2005:26-27

[4]曹建明.液体喷雾学[M].北京:北京大学出版社, 2013:78-19

抑尘系统 篇5

关键词：矿井粉尘浓度,抑尘剂,自动配比,模糊PID控制

0 引言

在煤矿井下,当煤尘浓度达到一定值时,遇到点火源会发生爆炸,造成人员伤亡和重大经济损失。化学抑尘剂是目前常用的矿井除尘手段之一。对于抑尘剂溶液的配制,目前主要采用传统的人工地面配液方法,有的场合采用配液阀进行手控配液。这两种方法的配液精确度低,费用较高,在某些场所难以满足抑尘剂浓度实时变化的要求。鉴此,本文介绍一种抑尘剂溶液自动配比系统。该系统可根据检测到的粉尘浓度计算所需的抑尘剂溶液浓度,并采用常规PID和模糊PID两种控制算法实现抑尘剂浓度的自动配比功能,即对于定目标浓度的溶液配比采用常规PID控制算法,而对于目标浓度实时变化的溶液配比采用模糊PID控制算法。

1 抑尘剂溶液自动配比系统工作原理

抑尘剂溶液自动配比系统以AT89C52单片机为控制核心,以比例流量阀为控制机构,以抑尘剂溶液为被控对象。系统控制原理如图1所示。

为了减少抑尘剂的使用量,系统根据粉尘浓度传感器检测到的浓度值来确定所需的抑尘剂溶液,进而配制出不同浓度的抑尘剂溶液。具体实现方法:将溶液浓度传感器检测到的抑尘剂溶液浓度值与系统给定值比较,在水流量不变的情况下采用常规PID控制算法,如果检测值小于给定值,则单片机输出控制信号,增大比例流量阀的开度大小,加大抑尘剂的流量,进而增加溶液的浓度值;如果检测值大于系统给定值,则降低比例流量阀的开度大小,减小抑尘剂的流量。当粉尘浓度值发生变化时,所需抑尘剂溶液浓度发生相应变化,这时采用模糊PID控制算法来调整PID控制器的3个参数。

2 模糊PID控制原理

PID控制是机电系统中最常用的控制算法,具有算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点。但对于具有非线性、时变性的控制对象,采用常规PID控制算法难以建立数学模型,参数调整较繁琐,因而无法实现有效的控制。模糊PID控制算法以操作工人的经验知识为基础,以模糊规则组成知识库,用模糊控制规则和推理来调整PID控制器的参数,可以很好地解决上述问题[1,2]。因此,本系统针对所需抑尘剂溶液浓度的时变要求,采用模糊PID控制策略。

设模糊PID控制器的输入为被控量(目标浓度值)的误差e和误差的变化率ec,输出为被控量u(t),模糊控制主要由模糊化、规则推理、去模糊化3个步骤组成,其原理如图2所示。

经换算处理后可得增量式PID控制算法:

$\text{Δ}u({\rm K})={\rm K}{}_{\text{Ρ}}\text{Δ}e+{\rm K}{}_{\text{Ι}}e({\rm K})+{\rm K}{}_{\text{D}}[\text{Δ}e-\text{Δ}e({\rm K}-1)](1)$

式中:KP、KI、KD分别为PID控制算法的比例增益、积分增益、微分增益;K为某一采样时刻;e(K)、Δe(K)分别为被控量的偏差、偏差变化率。

经过模糊推理对KP、KI、KD进行修正后,这3个值将不再固定,而是能够根据工况变化自动调整。

3 模糊PID控制过程

首先找出参数KP、KI、KD与浓度偏差e(K)和偏差变化率Δe(K)之间的模糊关系。在系统实际运行过程中不断检测e(K)和Δe(K),再根据模糊原理在线修改3个参数,以满足e和ec不同时对控制参数的不同要求,使被控对象具有良好的动、静态特性。为了克服模糊推理过程中实时计算量大的缺点,本文采用查表法获取输出控制量。

3.1 变量的模糊化

模糊PID控制器的输入、输出变量均为精确值,其变化范围称为变量的基本论域[3]。首先把输入变量转换成模糊量论域上的值,该过程称为模糊化。本文中,对e(K)、Δe(K)分别乘以量化比例因子K1、K2即为模糊化过程。在模糊PID控制系统中,PID参数校正部分实际上是两输入、三输出的模糊控制器,选取e(K)、Δe(K)为输入,输出变量选为PID控制器3个参数的修正值ΔKP、ΔKI、ΔKD。e(K)、Δe(K)的基本论域、模糊量论域、量化因子等见表1。

将模糊量论域为[-3,3]的变量根据需要分成7个等级:“负大”(NB)、“负中”(NM)、“负小”(NS)、“零”(ZO)、“正小”(PS)、“正中”(PM)、“正大”(PB);每个等级作为一个模糊变量,并对应一个模糊子集或隶属度函数。输入变量e(K)、Δe(K)的隶属度函数如图3所示。

3.2 制定模糊规则

在PID控制器中,根据参数KP、KI、KD的不同作用推导出在不同偏差︱e(K)︱和偏差变化率︱Δe(K)︱时的参数规则。本文采用如下模糊控制推理规则格式:

If e(K)is Ai and Δe(K) is Bi

then ΔKP is Ci、ΔKI is Di、ΔKD is Ei(i=1,2,…m)

其中:Ai为偏差e(K)的语言变量值;Bi为偏差变化率Δe(K)的语言变量值;ΔKP、ΔKI、ΔKD分别为KP、KI、KD的修正值;Ci为ΔKP的语言变量值;Di为ΔKI的语言变量值;Ei为ΔKD的语言变量值。

(a) e(K)的模糊子集的隶属度函数

(b) Δe(K)的模糊子集的隶属度函数

这样即可制定出ΔKP、ΔKI、ΔKD的模糊控制规则表。表2为ΔKP的模糊控制规则表。

修正值ΔKP、ΔKI、ΔKD在[-10,10]中取值,并且语言变量取“负大”(NB)、“负中”(NM)、“负小”(NS)、“零”(ZO)、“正小”(PS)、“正中”(PM)、“正大”(PB),每个变量对应一个模糊子集或隶属度函数。ΔKP的隶属度函数如图4所示。

3.3 去模糊化

在本系统中,每次所需配制的浓度(即目标浓度)发生变化时,PID控制器的3个参数发生相应变化。通过模糊推理所确定的PID控制器参数的修正值ΔKP、ΔKI、ΔKD都是模糊矢量,必须将模糊逻辑推理的结果转换为数字量,该过程即去模糊化[4]。本文采用的去模糊化方法为重心法。

根据上述方法可求出对应于这一时刻的ΔKP、ΔKI、ΔKD的等级,再乘以比例因子即为ΔKP、ΔKI、ΔKD的实际增量。按上述推理规则可以得到ΔKP、ΔKI、ΔKD的模糊查询表。ΔKP的模糊查询表见表3。

4 模糊PID控制器的软件设计

采用汇编语言实现PID参数模糊自整定控制算法。首先对电桥的输出信号进行AD转换,根据采样所得到的数据计算出当前偏差e(K)、偏差变化率Δe(K),根据设置的模糊控制参数进行e(K)、Δe(K)的模糊化;依照模糊化的e(K)、Δe(K)值,查找对应的模糊控制表,得到模糊控制量所对应的KP、KI、KD值;最后采用增量式PID控制算法计算控制系统当前控制增量Δu(t),并将Δu(t)附加在前一时刻的控制量u(t-1)上,即可得到当前时刻的输出控制量u(t)。

5 实验与结论

对抑尘剂溶液自动配比系统进行实验验证。实验参数:当前溶液浓度为5%,目标浓度为10%,溶液浓度变化率约为5%。实验数据见表4。

从表4可看出,系统未采用模糊PID控制算法时,溶液浓度为8.9%～10.8%,与目标浓度的绝对误差为-1.1%～+0.8%;采用模糊PID控制算法后,溶液浓度为9.6%～10.3%,与目标浓度的绝对误差为-0.4%～+0.3%。可见模糊PID控制算法的精确度更高,能够满足抑尘剂溶液自动配比的现场要求。

参考文献

[1]郭刚,朱建坤.模糊和PID结合的控制器设计方法[J].仪表技术与传感器,1996(3):26-31.

[2]胡社教,徐晓冰,杨柳.温度控制仪表的模糊PID控制[J].合肥工业大学学报:自然科学版,1998(5):152-154.

[3]柴光远,王晓丽.基于模糊控制的乳化液自动配比系统[J].机床与液压,2004(6):73-74.

抑尘车科学化管理调度的设想 篇6

可吸入颗粒物是空气污染的重要因素。城市道路二次扬尘在颗粒物污染中的比重占到50%左右。因此, 抑制道路二次扬尘污染已成为改善城市空气质量的紧迫任务。喷雾洒水是抑制二次扬尘的一项有效措施。随着抑尘车及驾驶员的增多, 尽管我们采取了跟车督查、抽查和召开例会等措施, 投入大量的人力、物力, 加强了思想教育, 制订了考核制度, 但是在抑尘车管理调度中存在诸多问题, 如, 不能按规定的时间出车、收车、换班, 不按规定的线路及速度行驶以及对突发事件、应急任务响应不及时等。

为了改变这种现状, 笔者提出采用GPS定位监管调度系统, 对抑尘车进行管理调度的设想。

1 GPS定位监管调度系统

1.1 系统的构成

抑尘车管理调度系统采用GPS (全球卫星定位系统) 、GIS (地理信息系统) 以及无线通信的集成技术, 由车载接收和发射终端、无线数据链及数据监控中心三部分组成, 实施对抑尘车进行统一集中管理和实时监控调度[1]。

1.2 系统功能设计

1.2.1 抑尘车定位监控功能

由安装在抑尘车上的GPS接收机跟踪GPS卫星, 实时确定抑尘车的地理位置, 通过无线发射装置, 将抑尘车的地理信息发送到监控中心。监控中心利用GIS系统提供的电子地图平台, 实时显示抑尘车的位置和运行状态, 如, 坐标、车速、时间、行驶方向以及工作情况等, 必要时对抑尘车进行实时跟踪监控。

1.2.2 抑尘车调度功能

监控中心通过语音调度或指令调度的方式, 通过无线通信系统, 对所有或特定抑尘车下达各种指令, 进行实时调度。

1.2.3 通话定位功能

监控中心与车载接收终端进行语音、数据并传和互传, 在通话的同时随时获取抑尘车的工作状态, 指挥调度抑尘车的行驶和工作。

1.2.4 自主监控和预警功能

对所有在网的抑尘车按线路的特定要求进行自主跟踪监控和预警。当抑尘车不按预先设定的路线行驶或不按规定的速度行驶时, 系统或车载终端自动识别并在监控中心显示预警信息。

1.2.5 统计分析功能

在1个运行周期内统计分析抑尘车行驶的里程、速度、时间以及工作状况等数据。统计分析抑尘车的总行驶里程、发车时间、到达时间、停车时间、行车时间、平均速度、最高速度、超速行驶持续时间、超速行驶里程、超速行驶次数等数据并打印统计报表。自动记录并打印抑尘车不按规定线路行驶、不进规定站点、不按时回站等违章信息。打印抑尘车在任一运行周期的轨迹并标注其超速运行的轨迹。

1.3 系统工作流程

抑尘车移动终端通过GPS接收机接收卫星的定位数据, 然后终端无线通信模块经互联网或无线公众网把数据传输到无线公众网的数据中心, 数据中心再通过无线公众网或DDN专线传输抑尘车的车载数据到监控中心, 车载终端若处于3G状态时, 也可以TCP数传方式直接传回监控中心。监控中心将解析后的数据显示在电地图上, 完成定位、监控、调度等功能[2]。

2 面向未来自建平台

建设GPS定位监管调度系统可采用两种模式:自建平台模式和租用网络模式。

自建平台模式的优点是有独立的GPS全套监控软件, 独立服务器平台。系统权限自主分配。历史数据保存时间自主决定。没有网络使用费。缺点是自建服务器平台费用较高, 需购买独立的软件。

租用网络模式的优点是只需要客户端监控软件, 只需1台配置较高的普通电脑, 连接专业公司服务器传输数据。有网络使用费, 费用较低。缺点是客户端软件使用权限由专业公司分配, GPS系统操作参数及终端参数更改受到一定限制。抑尘车数据由专业公司服务器获取。抑尘车历史数据保存时间有限。

面向未来, 最好采取自建平台模式, 为今后的发展留下更大的空间。目前, 可借鉴的客运管理等标准化GPS定位监管调度系统, 设计用于抑尘车管理调度的系统。

3 科学化管理出效益

a) 利用抑尘车定位监控功能严格监管抑尘车。监控中心能实时接受抑尘车的定位信息, 在相应的地理信息空间上实时显示抑尘车的位置和运行状态信息, 如, 坐标、车速、时间、行驶方向等, 必要时可对抑尘车进行实时跟踪监控, 达到严格监管抑尘车运行的目的。杜绝了不按规定的时间出车、收车、换班, 在加水点逗留休息及在行驶途中停车休息等问题。

b) 利用抑尘车自主监控和预警的功能严格监管驾驶员。当抑尘车不按预先设定的路线行驶及不按规定的速度行驶时, 系统或车载终端能够自动识别并在监控中心显示预警信息, 同时以语音或其他方式指挥司机。杜绝驾驶员不按规定的线路及速度行驶的问题。

c) 利用对抑尘车的调度功能, 监控中心通过语音通话或信息指令对所有或特定抑尘车进行实时调度, 实现对突发事件应急任务的及时响应。

d) 利用完善的统计分析功能使考核奖惩制度准确可行。通过对抑尘车在1个运行周期内行驶的里程、速度、时间等有关数据的统计分析, 掌握抑尘车的总行驶里程、发车时间、到达时间、停车时间、行车时间、平均速度、最高速度、超速行驶、持续时间、超速行驶次数等数据, 自动记录抑尘车不按规定线路行驶、不进行规定站点、不按时回站等违章信息, 记录抑尘车任一运行周期的轨迹并标注其超速运行的轨迹。使考核奖惩制度切实可行, 有理有据。

参考文献

[1]洪大永.GPS全球定位系统技术及其应用[M].厦门:厦门大学出版社, 1998.

新型煤粉抑尘剂的研究及应用 篇7

目前,粘结型化学抑尘剂发展较快,它是利用覆盖、粘结、固化结壳和聚合等原理来防止粉尘飞扬。它的优点是抑尘效果好、具有一定的防水性,有些还可以对工业的废液、废渣等进行二次利用,节约了资源。但也普遍存在一些问题,如功能单一、价格昂贵、具有毒性、腐蚀性、难降解以及二次污染等弊端[7,8]。

新型复合抑尘剂选取对环境无污染的,水溶性高分子聚合物和木质纤维素为原料,通过正交分析法选定最佳配方,并对其的抑尘效果进行了测试。

1 实验部分

1.1 试样

实验煤粉为山西大同煤,筛选目数为10～30目,120 ℃烘干2 h。

1.2 实验仪器及药品

天平;烧杯;量筒;游标卡尺;旋转粘度计(NDJ-1),上海群昶公司;空压机(V-0.6),泉州巨霸空压机公司;风速仪(AR826)ARCO,香港恒高电子集团;大气粉尘检测仪(FC-1),青岛路博伟业环保科技有限公司。

水溶性高分子聚合物A(工业级),淄博海澜化工有限公司;水溶性高分子聚合物B(工业级),淄博海澜化工有限公司;水溶性木质纤维素C(工业级),临沂维宏化工有限公司;

1.3 性能测试方法

1.3.1 添加剂的选择

水溶性高分子聚合物具有吸水后膨胀性较强,粘度高,粘着力强的特点,适合作为粉尘的粘接剂。其中聚合物A粘度大,粘性好,流动性差;聚合物B流动性好、渗透性好、但粘度较低,粘接性差。

水溶性木质纤维素常温下可溶于水,具有一定的分散性和粘合力,可以起到一定的增粘和粘接效果,价格便宜,可降低材料成本。

根据实验要求,有三个因素,因此选择正交分析L9(34)表[9]。

1.3.2 性能测试

(1)抑尘剂粘度及固化层厚度测试

利用旋转粘度计测定抑尘剂的粘度;待抑尘剂完全干燥后,利用游标卡尺测定固化层的厚度。

(2)固化层抗风性能的测试

在密闭的空间内,利用空气压缩机模拟列车行进过程中的大风情况,在固化层的下风向距固化层1.0 m处安装大气粉尘采样器,对试验后的粉尘浓度进行测定。采样仪器的流量控制在30 L/min,采集过程为连续采样,采样时间为30 min。

2 实验结果分析

2.1 抑尘剂配方研制

2.1.1 双正交试验与极差分析

根据R的大小确定因素的主次顺序:粘度测定: A→B→C,选择粘度中等的,配方为A2B2C2;固化层厚度:A→B→C,选择厚度最大的,配方为A2B3C2。

2.1.2 方差和显著性分析

计算各个因素方差的F比值,与表3中的F值相比较[10]。

由表3可以看出:在2个实验中,因素A对结果的影响最大,其次是因素B和C。在实际应用中,粘度主要对喷涂效果产生影响,可通过调节设备的喷涂压力来解决;而固化层厚度是起到抑尘作用的关键。因此,综合权衡选取配方A2B3C2,最终的配方用量及性能指标为:

水溶性高分子聚合物A,3 g/L;

水溶性高分子聚合物B,8 g/L;

水溶性木质纤维素C,5 g/L;

粘度 62 mPa·s;

固化层厚度12.4 mm。

注:**为显著影响;*为一般影响。

2.1.3 因素与指标趋势图分析

由图1可以看出,随着A、C用量的加大,溶液粘度上升较快,这是由于二者在水中吸水溶胀所造成的。而添加剂B则是随着用量的加大,粘度上升较慢,这是因为B类材料本身粘度低,对溶液的增粘效果一般。

由图2可以看出,随着A、C用量的加大,固化层厚度反而下降。这是由于粘度较大,抑尘剂流动性下降,几乎不能渗入煤层深处,只能在表面干燥,形成一层薄膜;而随着B用量的加大,固化层厚度随之上升,这是由于B材料的流动性较好,能渗入煤层深度,有利于固化层厚度的增加。

2.2 固化层抗风性能的测试

在一个封闭的玻璃罩中,利用空压机模拟产生大风,用风速仪进行测定,当风速达到规定风速时,将风口对准试样,距离试样0.3 m,同时打开气体检测仪。空压机运行时间为5 min,关闭空压机后继续进行气体检测30 min,粉尘采样器采样流量为20 L/min。实验装置如图3。

1.空压机送风;2.实验煤层;3.粉尘检测仪

测试选用煤粉目数为10～30目,测试风速为20 m/s,分别以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表未使用抑尘剂、使用水进行抑尘和使用抑尘剂的样品,测试结果如表4。

按式(1)计算空气中粉尘的浓度:

$C=\frac{m{}_2-m{}_1}{Q\times t}\times 1000$ (1)

式中:C——空气中总粉尘的浓度,mg/m3

m2——采样后的滤膜质量,mg

m1——采样前的滤膜质量,mg

Q——采样流量,L/min

t——采样时间,min

由表4可以看出,喷洒抑尘剂后,煤粉损失量小于0.5%,根据测算,20 m/s的风速相当于8级大风的风速,因此在一般列车行进条件下,喷洒新型抑尘剂后,所形成的固化层具有一定的强度,可承受一般风力的影响。

且根据粉尘采集器的测算,喷洒抑尘剂后,空气中粉尘的浓度低于5 mg/m3,说明抑尘剂有良好的抑尘效果。

3 结 论

(1)选择水溶性高分子聚合物和木质纤维素为抑尘剂的原料,利用正交分析法得到最佳配比。

(2)抑尘剂的抗风性能测试表明:在20 m/s的风速下,固化层可保证5 min无变化,具有较好的抗风性能。

(3)利用粉尘采集器进行粉尘浓度测试表明,该抑尘剂具有良好的降低粉尘的效果。

参考文献

[1]孙三祥,常青,李杰等.大秦线运煤列车煤扬尘防治技术研究[J].铁道学报,2006(4):21-25.

[2]谭卓英,刘文静,赵星光,等.生态型抑尘剂的选择与实验模拟研究[J].环境科学学报,2005,25(5):675-680.

[3]张华俊,刘菲,张兴凯,等.路面抑尘剂综述[J].劳动保护科学技术,2000,20(6):40-42.

[4]邢玉兰,全宝玲,李钢,等.使用覆盖剂控制物料堆扬尘污染的研究[J].城市管理与科技,2001,3(l):36-39.

[5]A.D.Ferreira,P.A.Vaz.Wind tunnel study of coal dust release fromtrain wagons[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerody-namics,2004,92:565-577.

[6]A.D.Ferreira,D.X.Viegas,A.C.M.Sousa.Full-scale measure-ments for evaluation of coal dust release from train wagons with two dif-ferent shelter covers[J].J Journal of Wind Engineering and IndustrialAerodynamics,2003,91:1271-1283.

[7]张平,苏金升,李绍臣.露大矿山汽车运输路面扬尘的防治方法[J].露天采煤术,2000(3):44-46.

[8]张华俊,刘菲,张兴凯,等.路面抑尘剂综述[J].劳动保护科学技术,2000,20(6):40-42.

[9]金良超.正交设计与多指标分析[M].北京:中国铁道出版社,1988:128.

抑尘剂的研究现状及发展新趋势 篇8

1国内外防尘技术研究现状

近年来,国内外在抑尘剂研究方面取得了许多成果[3],美国的Coherex、南非的Con - aid、波兰的卡波、前苏联的乌尼威尔辛乳状液抑尘剂、英国的Wesling - 120抑尘剂、兰州交通大学研制的抑尘剂、姚树生等人的块煤生产粘尘剂、陈文海等人的矿山高效抑尘剂等等。目前的抑尘方式主要有:

1.1洒水防尘

定期在各种道路、建筑施工场所、排土场、散料堆放场等洒水,这种方法存在许多弊端,例如车辆过多容易在高峰期引起堵车、难以保证洒水的及时性及均匀性、而且夏天地表水分蒸发渗透快、时间短、用水量大等。若只单纯采用洒水防尘, 不但经济代价太高,而且水蒸发快、抑尘周期短,特别是冬季路面洒水特别容易造成交通事故,总体效果不理想。

1.2遮盖法抑尘

采用传统的机械加盖法,篷布遮盖不但增加了人力物力还不能有效的解决问题,篷布的腐蚀还会形成二次污染。

1.3喷雾抑尘、超声波抑尘

目前喷雾抑尘、超声波抑尘还在试验阶段及抑尘原理是依靠各自的设备把喷洒水转化成超细水雾,封住尘源从而除去尘源点的粉尘,但是费用相当高。

1.4新型抑尘剂

新型抑尘剂具有无毒、无味、无腐蚀等特点,是由新型多功能高分子聚合物组合而成,聚合物中的交联度分子形成网状结构,分子间具有各种离子集团,由于电荷密度大,与离子之间产生较强的亲合力,能迅速捕捉并将微粒粉尘牢牢吸附,通过加速粉尘颗粒凝聚,从而生成大尘粒的办法来减少扬尘的产生。

2目前国内抑尘剂的主要技术指标

此研究项目被列为2006年铁道部科技研究开发计划课题, 并于2007年通过铁道部科技司组织的结题评审,目前正在大范围推广应用。研究认为,目前采用抑尘剂应符合以下各项指标。

2.1抑尘剂溶液外观与感官特性

抑尘剂外观与感官特性应符合表1的规定。

2.2抑尘剂技术指标

抑尘剂溶液技术指标应符合表2的规定。

2.3抑尘剂对煤炭性能影响的技术指标

抑尘剂对性能影响的技术指标应符合表3的规定。

2.4固化后煤层技术指标

固化后指标应符合表4的规定。

3抑尘剂的应用

3.1露天矿山汽车运输路面抑尘剂的应用

我国现阶段,将近80% 的矿产品是由露天开采的,运输中一般都采用汽车运输[4]。由于运输过程中造成的颠簸,再加上风力作用等各种原因使车辆中矿产品散落地面,不但导致了矿资源的损失,而且还会给汽车运输带来严重的安全事故和隐患,最主要的是路面扬尘严重损害人的身体健康,还污染矿区周围环境,破坏生态平衡,会加快车辆主要部件的磨损,缩短发动机和轮胎的使用寿命,并使车辆维修费用增大[5]。由此可见,露天矿运输路面扬尘的防治十分重要和迫切。

3.2在散体物料铁路运输过程中抑尘剂的应用

散装物料属于颗粒物体,颗粒活动的局限性很大。铁路煤炭运输过程中一般采用敞车运输。由于路基、道岔和路轨设施在运输过程中造成的颠簸,再加上风力作用,特别是当列车进入有一定长度的隧道时,由于 “活塞风”的作用,会形成瞬间强大的气流,使物料表面的细小颗粒吹撒到地面,不但导致了损失与污染,而且还会给铁路运输带来严重的安全隐患[6]。通过喷淋的方式喷洒到散装料表面,等干化后在表面结成一层硬壳,细小颗粒粘结为较大颗粒,增大启动风速来防止起尘。抑尘剂喷洒后可呈连续完整的薄膜层,耐温性能好,耐雨淋,可经受中到大雨的冲刷; 耐老化性能好,保存期不低于半年。由此使用抑尘剂能有效抑制颗粒状物料堆的扬尘,减少污染,改善大气质量。

3.3新型防火抑尘剂的应用

防火抑尘剂是由新型多功能高分子聚合物组合而成。聚合物分子间的交联度会形成网状结构,同时分子间存在各种离子基团,能与离子之间产生较强的亲合力。防火抑尘剂具有良好的成膜特性,可以有效的固定尘埃并在物料表面形成防护膜。 自燃发火进行阻燃、阻氧化,这种胶体无毒、无味、对人体及设备无污染、无腐蚀,在800 ℃ 以上高温状态下保水能力强, 热稳定性高,在燃烧物上形成隔热、隔气的焦化层,不会产生大量的水煤汽,防火效率高。因此,对安全生产和抑尘起重要的作用。

3.4其他应用

我国是世界上沙漠化最严重的国家之一,抑尘剂在沙土稳定方面也有广泛的应用。通过物理或机械防治技术 ( 如草方格沙障固沙技术等) 在西部交通工程建设中发挥了重要作用[7]。 不仅适用于沙漠化的防治还能广泛用于其它散装物料运输过程防扬尘污染以及渣料场、储煤场、建筑工地、汽车运煤扬尘、 固沙、钢铁建材、水泥等企业各种露天料场,生态护坡等方面。

4抑尘剂的现状及发展趋势

随着经济的发展,粉尘已是大气中危害最久、最严重的一种污染物。它直接威胁着人们的生命,尤其引发多种并发症。 目前,化学抑尘剂正向着广泛性和专业性的方向发展,特别是研发特殊型抑尘剂的发展迫在眉睫,具有多功能抑尘剂显示出巨大的发展空间,化学抑尘剂的研发与应用必将得到长足的发展。

( 1) 国际标准化组织规定,粒径小于75 μm的固体悬浮物定义为粉尘粉尘可以根据许多特征进行分类,在大气污染控制中,根据大气中粉尘微粒的大小可分为: 飘尘 ( PM10) 、降尘、 总悬浮微粒( TSP) 。习惯上对粉尘有许多名称,如灰尘、尘埃、 烟尘、矿尘、砂尘、粉末等,由于有成千上万种不同类型的粉尘和不同的粉尘污染形式,加上缺乏大量有针对性的试验,往往难以达到预想的抑尘效果,这也造成对化学抑尘剂使用效果褒贬不一的情况发生,从而阻碍了化学抑尘剂的推广和使用。 呼吁研发团队缩短粉尘化学抑尘剂的开发周期,降低成本,提高抑尘效率,满足防治粉尘的需要[8]。

( 2) 由于抑尘材料的不确定因素相当多,当前国内外还没有研制出一种抑尘效果好的 “万能”抑尘材料。绝大部分的研究为单一型的抑尘材料,今后重点开发研究范围广、适应性强、抑尘效果好的复合型抑尘材料,争取早日摆脱单一型的局面[9]。

( 3) 随着人们环保意识的加强以及新型高分子材料的不断发展,其抑尘材料的研究方向应是寻找一种物美价廉、性能优异、能抵抗各种恶劣环境、低排放为基础的新型化学复合型抑尘材料[10]。

摘要：目前颗粒物已经成为我国城市大气污染的首要污染物,而来源于粉尘的颗粒物在颗粒污染物总量中所占的比重却在逐年增加。随着科学经济的发展,大气污染问题已日益加剧,特别是粉尘污染已严重的侵害了我们的身心健康。本文针对粉尘产生的污染问题,阐述了如何科学的应用抑尘剂,减少粉尘对大气环境的污染,并讨论了抑尘剂的发展趋势。

戈壁滩干灰场防风抑尘研究 篇9

灰场为平原式干式贮灰场, 平面面积约300m×400m, 分条带分期运行, 每个条带宽50m。灰场四周围堤采用场内的戈壁砂砾石碾压而成, 围堤高出地面2.5m, 顶宽2.5m, 上下游边坡值均为1∶2.0, 坡面采用干砌块石护坡。灰场最终堆灰高度10.0m, 后期采用灰渣筑坝的方式加高坝体, 灰体永久边坡坡度1∶4。

灰场的环保措施按我国国家标准《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》 (GB18599-2001) 的要求执行。粉煤灰颗粒细小, 保水性差, 失水后的粉煤灰容易被大风吹扬, 造成大气环境污染, 因此必须采取措施防止飞灰污染。

灰场的飞灰扬尘问题包括场外及场内两部分。本文主要对戈壁滩干灰场运行作业期间场内的防风抑尘措施进行研究。

1 各种防风抑尘方法介绍

目前针对贮灰场场内大面积的临时与永久灰面潜在的飞灰扬尘问题, 主要解决方法有:喷淋法、覆盖法、纯灰种植法、防风抑尘网 (墙) 、扬尘抑制剂法、表面固化法等。

1.1 喷淋法

喷淋法是灰场的一种传统防风抑尘方法, 这种方法采用灌水或喷洒水的方法, 将灰面用水封闭或增大灰面含水率以保持灰面湿润, 从而有效防止飞灰扬尘。该方法广泛运用于南方地区灰场。

1.2 覆盖法

覆盖法也是灰场的一种传统防风抑尘方法。根据覆盖材料的不同覆盖法可分为:覆土法、块石覆面法、砌体覆面法等。

覆土法:一般是先覆盖不小于300~500mm厚的土层 (尽可能采用耕植土或自然土) ;覆土后的头两三年先大面积种植相对耐旱、耐寒、耐碱性的植物, 然后随着土壤肥力提高后再逐步种植其它当地作物。该方法适用于最终堆灰顶面的覆盖。

块石覆面法:当灰面上升至最终堆灰标高后, 先铺一层土工布、再覆盖约300mm厚砂土, 然后再覆盖一层灰渣干砌块石。该方法适用于最终堆灰斜坡面的覆盖。

砌体覆面法:即当灰面上升至最终堆灰标高后, 先铺一层土工布、再覆盖约300mm厚砂土, 然后再覆盖一层灰渣砖砌块。

1.3 纯灰种植法

纯灰种植法是通过在纯灰渣上直接种植作物达到防尘和生态修复目的方法。实施阶段根据灰场灰、水的组份与PH值等性能以及当地的自然生态环境选择适合的植物进行种植, 并进行相应的维护管理。纯灰种植法一般适合选择相对耐旱、耐温差、耐碱性的植物。

1.4 拆卸式防风抑尘网

电厂常用的防风抑尘网能大量降低露天煤堆起尘量的机理关键是降低来流风的风速:最大限度地损失来流风的动能;避免来流风的明显涡流, 减少风的湍流度。根据空气动力学原理, 当风通过由“挡风抑尘板”组成的“挡风抑尘墙”时, 墙后面出现分离和附着两种现象, 形成上, 下干扰气流, 降低来流风的风速, 极大的损失来流风的动能;减少风的湍流度, 消除来流风的涡流;降低煤堆表面的剪切应力和压力, 从而减少煤堆起尘率。从国内近两年对10000吨以上储煤场的现场应用反馈来看, 其综合挡风抑尘效果非常显著, 单层挡风抑尘墙的综合抑尘效果可达85%以上, 双层挡风抑尘墙的综合抑尘效果可达95%左右, 因此灰场内按设置双层挡风抑尘墙考虑。为减小工程初投资和增强防风抑尘网的有效性, 最直接的办法就是减小防风抑尘网所围面积, 将防风抑尘网做成可拆卸式, 仅对灰场的作业区围护, 堆灰至顶后仍采用块石或灰渣砖块覆盖。即在灰场运行期间, 只在运行条带四周预先设置可拆卸式双层防风抑尘网, 形成灰渣贮放小区贮放灰渣。待该条带贮放期满后, 再将条带四周的防风抑尘网拆卸, 运输至下一条带组装, 继续贮放灰渣, 按此循环直至灰场运行期满。

1.5 扬尘抑制剂法

扬尘抑制剂法是将表面分子活性剂喷洒在灰场表面, 使表面粉煤灰能长时间内保持润湿, 减小飞扬, 起到防尘作用。实施阶段根据灰渣的组份与PH值等性能以及当地的自然生态环境条件, 通过试验研究, 确定适当的扬尘抑制剂配方。

1.6 表面固化法

表面固化法是一种将物理、化学方法相结合的灰场防尘方法, 其作用原理有两种:一种是采用自硬性固化材料制成浆体, 喷洒或浇注在灰场表面, 直接形成具有一定强度的固化层, 覆盖灰场, 使其封闭, 防止灰尘飞扬;另一种是采用活性胶粘剂加水稀释后, 直接喷洒在灰面, 激发表层粉煤灰的火山灰活性, 从而形成固化层, 防止灰尘飞扬。固化层的持续时间因各地条件有所差异。

1.7 铺盖法

铺盖法是采用帆布或彩条布等材料铺盖临时灰面、灰体防风抑尘的简便、有效方法, 是一种临时方法。该方法已应用于贵州某电厂灰场, 取得良好防风抑尘效果。

2 各种防风抑尘方法比较

喷淋法防尘见效快、效果较好, 但由于粉煤灰与细砂土性状非常接近, 其保水性能极差, 表面水分很易蒸发及下渗, 因此需经常进行灌水或喷洒水, 不仅工作量大, 维护管理困难, 而且需要大量水资源供给。在新疆戈壁滩这样的严重缺水、蒸发量巨大的地区难以经常性大面积实施。该方法适用于水资源丰富的地区, 也可用于缺水地区灰场在紧急状态下临时防风抑尘。

覆土法的优点是治理彻底、防尘效果显著、一劳永逸;缺点是工程量较大、投资较高, 另外因为覆土与灰渣的接触, 对灰渣的后续综合利用有一定影响。该方法适用于期满灰面的防尘, 不太适合于运行中临时灰面的防风抑尘。近年来我国逐渐加强了对土地资源的管理与保护, 在这种情况下要解决数量巨大的耕植土或自然土土源不仅是资金问题, 还涉及政策法规等方方面面。因此, 覆土法适用于土源丰富、降雨量或水资源较多、适合植物生长的地区的期满灰场的防风抑尘, 不适合于土源缺乏、降雨量或水资源较少、不适合植物生长的地区。

纯灰种植法的优点是无土种植、不需要另找土源;缺点是维护管理工作量较大、季节性强、工期长、见效慢, 一般需至少2~3年才能起到防尘固灰效果。另外该法对灰渣的后续综合利用有一定影响。纯灰种植法适用于水资源较丰富或降雨量较多、适合植物生长的地区的期满灰场的防风抑尘, 不适合于水源缺乏、降雨量少而蒸发量大、干旱地区, 另外该方法不适合于运行期间临时灰面与中转灰场的防风抑尘。

防风抑尘网法的优点是见效快, 不需用水;缺点是造价过于昂贵 (每米约1.3万) , 拆卸组装频繁、不便, 对粉煤灰的挡风抑尘的有效性尚无运用实例。且据了解, 目前国内防风抑尘网主要应用于电厂、煤矿、港口、码头的储煤场, 钢铁、建材、水泥等企业的露天料场等, 均是小区域的使用 (面积一般在3公顷左右) , 并无在电厂灰场大面积使用的工程应用实例, 考虑到粉煤灰颗粒十分细小及戈壁滩开阔风大, 要达到环保要求的抑尘效果须通过灰场投运后现场试验运用完善方案。

扬尘抑制剂法的优点是用水量较小、适用范围广;缺点是有效作用时间较短、需经常喷洒、整体费用较高。这种方法可用于各种条件灰场的防尘。

表面固化法突出的优点是用水量较小、成本低廉、施工工艺简单、工期短、易于维护管理, 固化层具有抗风、抗水、抗冻、耐高温等优越性能, 且固化剂不含任何有毒物质, 不影响粉煤灰后续的综合利用。该方法适用于各种条件灰场的防尘要求, 适宜推广应用, 尤其在北方缺水地区, 具有更广阔的发展前景。

铺盖灰渣砖砌体法适用于电厂附近建有灰渣砖厂的灰场, 成熟、可靠。

结合本工程灰场特点, 各种灰场防尘方法综合比较表如下:

3 本工程防风抑尘综合治理方案

按本工程灰场场内堆灰采用分条带推进的碾压堆灰方式。如下图所示灰面可划分为A、B、C三个区域。A区:堆灰作业区, 为临时灰面;B区:为堆灰作业过程中形成的准永久灰面;C区:为堆灰达到规划高度形成的永久灰面。

根据灰场的地质条件、气象特点, 结合灰场运行方案, 针对三种不同的灰面, 通过对上述各种灰场防尘方法的综合对比分析, 本文推荐采用“临时灰面采用帆布铺盖法+准永久灰面采用表面固化法+永久灰面采用灰渣砖砌体覆盖法”的综合扬尘治理方案。

综合扬尘治理方案:对于堆灰条带进占碾压的临时灰面即A区, 灰渣倾倒、摊铺后, 先根据灰渣含水率大小喷水碾压, 然后及时采用帆布覆盖、灰渣砖压重, 对于遇大风或暴雨来不急摊铺的灰堆, 也采用覆盖帆布加灰渣砖块压重, 而帆布可重复使用;对于灰场运行过程中堆灰进占条带的准永久坡面即B区, 采用表面喷化学固化剂防尘;对于堆至最终堆灰高程的永久坡面和顶面即C区, 采用先铺土工布、再覆盖约300mm厚砂土、然后覆盖灰渣砖砌块覆盖。永久灰面的覆盖土源取自于灰场库内, 灰渣砖砌块来源于煤电一体化项目之一的灰渣砖厂。这种综合扬尘治理方案, 能有效利用资源、需水量小、防尘速度较快、防尘效果较好、总体成本较低、管理维护难度较低, 涵盖了运行、中转、期满灰场的整个过程, 易于实施。

鉴于该地区气候条件恶劣、人畜干扰少, 所选固化剂应满足以下要求:

1) 所形成的固化层要具有一定强度, 能经受大风和雨水冲击及人畜轻微扰动;

2) 固化层应具备较强的抗冻、耐热及昼夜温差大等性能, 能适应气候的突变;

3) 材料成本低廉, 来源广;

4) 施工简便, 易在灰场移动操作。

经分析, 电厂粉煤灰化学成份主要为:58.02%的Si O2、21.61%的Al2O3、7.23%的Ca O、4.75%的Fe2O3。实施阶段可根据灰渣的组份与PH值等性能以及当地的自然生态环境条件, 通过试验研究, 确定适当的固化剂与添加剂配方。

表面固化法的基本费用可分为原料费、设备费、人工费三部分。其中主要为原料费, 一般为1~2元每平米;固化施工所需设备为电厂常规设备, 包括搅拌设备、固化剂喷洒浓浆泵等, 一般不超过10万元;固化施工人员为电厂运行管理人员, 不额外增加人工费用。

灰渣砖砌块覆盖的基本费用可分为原料费、设备费、人工费三部分。其中原料有两种:砂土和灰渣砖砌块, 砂土因取自于灰场场内无原料费;灰渣砖砌块来源于煤电一体化项目之一的砖厂, 按标准机制砖计 (240mm×115mm×53mm) , 每块砖生产成本约0.1元, 折合材料费约3.5元每平米。所需设备为推土机、装载机为灰场运行作业机具, 不需另行花费购置。施工人员为灰场运行管理人员, 不额外增加人工费用。覆盖临时灰面所用的帆布来源广, 材料费约3~5元每平米, 且可重复使用。

若本工程不上马煤电一体化项目之一的砖厂, 则可考虑使用预制混凝土块替代灰渣砖砌块。

4 结论和建议

1) 本工程灰场运行时场内推荐“防风抑尘综合治理方案”:临时灰面采用帆布铺盖法+准永久灰面采用表面固化法+永久灰面采用灰渣砖砌体或预制混凝土块覆盖法。

2) 实施阶段根据灰渣的组份与PH值等性能以及当地的自然生态环境条件, 通过试验研究, 确定适当的固化剂与添加剂配方。

摘要：西北地区火力发电厂配套灰场一般采用戈壁滩干式贮灰场。由于该地区一般为干旱气候, 灰场运行作业时极易产生飞灰扬尘, 造成环境污染。本文结合新疆某电厂实际情况, 通过对喷淋法、覆盖法、纯灰种植法、防风抑尘网、扬尘抑制剂法、表面固化法和铺盖法等七种防风抑尘措施对比研究, 因地制宜提出了适应戈壁滩干式贮灰场特点的、经济有效的防风抑尘综合治理方案:临时灰面采用帆布铺盖法+准永久灰面采用表面固化法+永久灰面采用灰渣砖砌体覆盖法。