鐵路煤炭貨場環(huán)保問題治理方案的研究

魏金良

（潞安化工集團(tuán)有限公司鐵路運(yùn)營分公司，山西 長治 046031）

2020年7月，以潞安集團(tuán)“煤化一體產(chǎn)業(yè)”為基礎(chǔ)，整合重組原陽煤集團(tuán)、晉煤集團(tuán)、國控集團(tuán)等優(yōu)質(zhì)化工類資產(chǎn)，成立潞安化工集團(tuán)。2020年潞安化工集團(tuán)煤炭銷量逆勢創(chuàng)新高，達(dá)到2 294.49萬t。潞安化工集團(tuán)鐵路煤炭貨場煤炭運(yùn)輸和中轉(zhuǎn)作業(yè)量很大，作業(yè)方式為露天卸車，煤塵污染嚴(yán)重，煤炭流失較大，必須對該集團(tuán)鐵路運(yùn)營公司煤炭貨場的煤塵污染問題進(jìn)行治理[1-5]。

1 鐵路煤炭貨場污染的分類及原因分析

1.1 鐵路煤炭貨場環(huán)境污染的分類

對潞安化工集團(tuán)鐵路煤炭貨場污染數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，空氣中粉塵污染物按照直徑大小可分為：降塵、飄塵和呼吸性粉塵。其中對人體影響最大的為呼吸性粉塵。鐵路平面貨場空氣中降塵占30%，飄塵占40%，呼吸性粉塵占30%。

1.2 煤炭貨場煤炭塵源分析

根據(jù)現(xiàn)場勘查，煤炭貨場起塵點(diǎn)主要為露天堆放、鉤機(jī)卸車、裝載機(jī)裝車、汽車外運(yùn)時(shí)造成的粉塵污染，具有起塵點(diǎn)多、范圍大、傳播快的特點(diǎn)。塵源產(chǎn)生主要原因有：（1）刮風(fēng)的影響。煤場內(nèi)堆放大量干煤，貨場內(nèi)較為干燥，大風(fēng)揚(yáng)起煤粉四處飄散。（2）道路上積滿煤粉塵，車輛行駛過程車輪及尾氣沖擊帶來大量揚(yáng)塵，這是目前煤炭貨場最大的起塵點(diǎn)和治理重點(diǎn)，占到貨場粉塵量的60%左右。（3）煤炭卸車、裝車、倒垛等環(huán)節(jié)。包括鉤機(jī)卸煤、人工清理和裝載機(jī)抓取、堆放等作業(yè)，作業(yè)過程中落差較大，多處同時(shí)作業(yè)，起塵范圍大。

2 鐵路煤炭貨場粉塵污染治理的原則

通過現(xiàn)場反復(fù)觀測，鑒于煤炭貨場起塵點(diǎn)多、范圍大、傳播快等粉塵污染的特點(diǎn)，要采取源頭治理、綜合治理、分步實(shí)施的原則，研究制定鐵路煤炭貨場粉塵污染綜合治理方案。

2.1 源頭治理的原則

根據(jù)煤炭貨場煤粉塵起源要從源頭抓起，以減少粉塵起塵點(diǎn)，降低粉塵流轉(zhuǎn)的次數(shù)為目標(biāo)，同步做好貨場內(nèi)車輛作業(yè)、物流組織和園區(qū)發(fā)展配套，是從源頭有針對性地治理物流園煤粉塵的基本原則。

2.2 綜合治理的原則

空氣環(huán)境的治理是一個(gè)世界各國共同關(guān)注的熱點(diǎn)話題，也是一個(gè)不斷發(fā)展和成熟的學(xué)科，從目前主要的研究成果來看，要物理方法（擋風(fēng)抑塵墻）、化學(xué)方法（噴淋抑塵）和生物方法（植樹種草）相結(jié)合進(jìn)行綜合治理，任何單一的方法都難以起到最好效果。

2.3 分步實(shí)施的原則

從目前粉塵治理學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀與煤炭貨場煤粉塵治理的難度來看，要多種方案相結(jié)合，內(nèi)外兼治，分期、分步實(shí)施，以最少的投資在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)期效果，從而有效改善和凈化物流園區(qū)的空氣環(huán)境。

3 鐵路煤炭貨場污染綜合治理方案

根據(jù)潞安化工集團(tuán)煤炭貨場現(xiàn)狀確定鐵路煤炭貨場綜合治理的總體思路是：綜合治理、注重實(shí)效、內(nèi)外兼治、降低投資。在貨場外植草種樹，建設(shè)擋風(fēng)抑塵墻，在堆場采取化學(xué)方法抑塵，盡量減少刮風(fēng)對粉塵的傳播；在園區(qū)內(nèi)采取硬化園區(qū)道路，采用灑水和噴灑道路抑塵劑相結(jié)合的方式，最大限度降低起塵源頭；在煤炭卸車、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)采取噴灑捕塵劑降塵，大大降低粉塵的飄移幾率。通過上述設(shè)計(jì)方案分期分步實(shí)施，實(shí)現(xiàn)鐵路煤炭貨場粉塵污染綜合治理的目標(biāo)。

3.1 對風(fēng)力揚(yáng)起煤粉污染的治理

煤場內(nèi)堆放大量干煤，大風(fēng)揚(yáng)起煤粉四處飄散，采取設(shè)置擋風(fēng)抑塵墻并結(jié)合噴灑結(jié)殼劑的治理方案。

3.1.1 防風(fēng)抑塵網(wǎng)的工作原理

目前，現(xiàn)有防風(fēng)抑塵網(wǎng)的工作原理比較接近，實(shí)際擋風(fēng)過程中，均使大約24%～40%的風(fēng)從網(wǎng)中穿過，并在網(wǎng)背面形成一定尺度的湍流，使背面風(fēng)速減小，風(fēng)壓降低，網(wǎng)背面形不成大的渦流，從而達(dá)到了降塵的目的。但網(wǎng)墻面仍然有一定的風(fēng)荷載，特別是在大風(fēng)的情況下網(wǎng)墻面承壓迅速增加，對網(wǎng)墻面的支撐鋼結(jié)構(gòu)架形成一定的威脅。

均壓式鋁鎂合金防風(fēng)抑塵網(wǎng)是利用自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使風(fēng)通過后在網(wǎng)體背風(fēng)面形成小尺度中壓紊流并使氣流在網(wǎng)后產(chǎn)生局部小回流，對網(wǎng)體背風(fēng)面產(chǎn)生一定的反推力，使風(fēng)荷載減小，有效地提高了網(wǎng)體和鋼結(jié)構(gòu)架抗大風(fēng)的能力。

3.1.2 擋風(fēng)抑塵墻建設(shè)方案

根據(jù)擋風(fēng)抑塵墻高最低應(yīng)超過堆煤的1.5倍，且遮擋長度不宜大于高度的10～12倍的設(shè)計(jì)原則，經(jīng)過計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地形，應(yīng)在貨場周邊適當(dāng)位置架設(shè)擋風(fēng)墻。如圖1。

圖1 煤場擋風(fēng)抑塵墻示意圖

3.1.3 擋風(fēng)抑塵墻的技術(shù)參數(shù)

由于該鐵路公司煤炭貨場周邊地區(qū)地形開闊、平均風(fēng)速較大等原因，結(jié)合材料成本因素，選擇采用均壓式鋁鎂合金防風(fēng)抑塵柵與鋼結(jié)構(gòu)、混凝土基礎(chǔ)組成的擋風(fēng)抑塵墻。其優(yōu)點(diǎn)為投資低，防風(fēng)抑塵效果好。對該均壓式鋁鎂合金防風(fēng)抑塵柵進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)檢驗(yàn)，試驗(yàn)證明其擋風(fēng)效果和風(fēng)荷載系數(shù)比大部分防風(fēng)抑塵（網(wǎng)）柵效果好。防風(fēng)抑塵墻可抵御十級左右大風(fēng)。

3.1.4 結(jié)殼劑治理風(fēng)力起塵方案

實(shí)施方案：由煤炭貨場自備一臺(tái)灑水車加入結(jié)殼劑噴灑煤堆。結(jié)殼劑深入堆料表面，形成一層具有粘合性、持久和堅(jiān)固的外殼，外殼能保存20 d到2個(gè)月不受損壞，對一般大風(fēng)天氣耐受性較好，六級以下風(fēng)力不受影響，根據(jù)現(xiàn)場煤場存放的時(shí)間靈活使用，用量不大。結(jié)殼劑無毒無害，對環(huán)境不造成二次污染，長期使用對設(shè)備無腐蝕且用后免清洗。

3.2 對汽車行駛環(huán)節(jié)揚(yáng)塵的治理

貨場內(nèi)煤炭外運(yùn)的通道由于重載汽車長時(shí)間的碾壓，表層填土全部粉塵化，底層片石開始裸露。晴天時(shí)，園區(qū)內(nèi)粉塵彌漫，污染嚴(yán)重；遇降雨，園區(qū)內(nèi)部的通道全部泥濘打滑，拉運(yùn)煤炭的車輛無法在園區(qū)內(nèi)正常行駛。為此計(jì)劃將園區(qū)內(nèi)拉運(yùn)煤炭的所有通道全部進(jìn)行硬化處理，結(jié)合道路抑塵，使用專用灑水車進(jìn)行治理。

3.2.1 道路硬化方案

鐵路煤炭貨場面積很大，道路硬化投資較大，為快速治理環(huán)境污染，迅速達(dá)到治理效果，需分期實(shí)施。

近期：硬化貨場主要道路使其相連通。道路連通后形成環(huán)線，方便車輛的進(jìn)出，減少道路揚(yáng)塵，定期清理路面煤粉。

遠(yuǎn)期規(guī)劃：在鐵路線路兩側(cè)外0.8 m處修建混凝土道路，與前期硬化道路相連接，最終在貨場內(nèi)形成環(huán)線道路。

3.2.2 噴灑抑塵劑結(jié)合灑水、清掃道路方案

道路硬化后每天灑水車噴灑抑塵劑一次，穩(wěn)定后可7 d噴灑抑塵劑一次，期間結(jié)合灑水車灑水、清掃路面，達(dá)到降塵目的。道路抑塵劑是一種液態(tài)高分子聚合物產(chǎn)品，融合了化學(xué)彈性體技術(shù)、聚合物納米技術(shù)、單體模塊三維分析技術(shù)，在使用過程中，通過粘結(jié)凝并、吸濕保水的作用，道路揚(yáng)塵的抗蒸發(fā)、吸濕、抗研磨及滲透能力得到顯著提高，從而達(dá)到抑塵的效果。道路抑塵劑是一種水溶產(chǎn)品，無毒，無腐蝕性，無異味，環(huán)保，對環(huán)境不產(chǎn)生任何不良影響，適用于柏油路、砂石路、煤灰路等，并且抗碾壓性能很好。

3.3 對鉤機(jī)、裝載機(jī)、翻車機(jī)粉塵的治理方案

采用霧炮（車載式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)）噴淋進(jìn)行降塵，在起塵點(diǎn)進(jìn)行粉塵治理，抑塵效率高，對10 μm以下可吸入性粉塵治理效果高達(dá)96%，避免塵肺病危害；水霧顆粒為3～20 μm，在抑塵點(diǎn)形成濃而密的霧池；耗水量小，物料濕度增加重量比0.2%～0.5%，物料（煤）無熱值損失，無二次污染；占地面積小，操作方便，全自動(dòng)控制；設(shè)備投入少，運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低；大大降低粉塵爆炸幾率，冬季正常使用；可以很好地解決無規(guī)律排放粉塵污染作業(yè)現(xiàn)場的粉塵污染問題。

在翻車機(jī)底層振動(dòng)器給料漏斗和溜槽上面，設(shè)計(jì)安裝分層灑水降塵設(shè)備。在振動(dòng)給料過程中，實(shí)現(xiàn)分層灑水進(jìn)行降塵作業(yè)。翻車機(jī)分層灑水降塵新工藝如圖2、圖3。

圖2 翻車機(jī)分層灑水噴嘴安裝示意圖

圖2 翻車機(jī)分層灑水PLC控制示意圖

4 方案實(shí)施的效益分析

對潞安化工集團(tuán)鐵路煤炭貨場污染問題進(jìn)行了綜合治理的實(shí)踐，效果顯著，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

（1）社會(huì)效益。擋風(fēng)墻配套噴淋系統(tǒng)綜合抑塵效果可達(dá)75%左右，潞安化工集團(tuán)鐵路煤炭貨場及周邊地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量得到了改善，既治理了環(huán)境污染，又實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的利潤，真正做到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)有機(jī)的結(jié)合，使周邊居民的身心健康得到保障。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)測試數(shù)據(jù)，潞安化工集團(tuán)鐵路煤炭貨場年煤炭運(yùn)量1000萬t，使用擋風(fēng)抑塵墻后，按60%的減塵率計(jì)算，每年可節(jié)約2100～3825 t煤；采用噴霧機(jī)噴灑較傳統(tǒng)噴灑水方式按節(jié)省50%計(jì)算，每年節(jié)水10萬t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 總結(jié)

為實(shí)現(xiàn)潞安化工集團(tuán)鐵路煤炭貨場用最少的投資在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到環(huán)保治理效果，改善和凈化物流園區(qū)的空氣環(huán)境，采用“抑塵墻+道路硬化及灑水車噴灑道路+移動(dòng)噴灑+翻車機(jī)分層灑水降塵”綜合治理鐵路煤炭貨場環(huán)境污染治理方案，實(shí)現(xiàn)了鐵路煤炭貨場環(huán)境的綜合治理，達(dá)到有效抑制粉塵污染的治理目標(biāo)。