煤运重载铁路大气污染及防治措施的调查研究

肖 丁

（中铁第四勘察设计院集团有限公司 湖北 武汉 ４３００７４）

摘 要：作为煤炭大国，２０１４年全年我国原煤产量为３８．７亿t，而其中约８０％的煤炭通过铁路运输。但散煤在铁路运输中由于列车颠簸及风力等原因，表面煤粉易散落，导致了严重的扬尘污染。以我国西煤东运的主要通道大秦线为例，通过实地调研，研究煤运重载铁路运营期运输、储存、装卸过程中大气污染的主要环节，总结出防治的有效措施。

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关键词 ：重载铁路；扬尘污染；防治措施

中图分类号：A33.1 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．08．００9

１ 研究背景

１．１ 重载铁路概述

所谓铁路重载运输，是指在一定的技术装备条件下，扩大列车编组长度，大幅度提高列车质量，充分利用运输设施的综合能力，采用大功率内燃或电力机车牵引而达到一定质量标准的运输方式。

作为煤炭大国，２０１４年全年我国原煤产量为３８．７亿ｔ，经济的迅速发展对煤炭能源产生了巨大的需求，而铁路因其运输的准确性和连续性强、速度快、运量大、成本低和可靠安全等特点，使其成为目前煤炭的主要运输方式。但煤炭在铁路运输中，由于列车颠簸及风力作用，表面细小的煤粉粒被吹离车体，落洒到路面，导致了扬尘污染，而经过后续车辆的碾压，会形成粒径更小浓度更高的二次扬尘。运煤列车煤尘飘散对线路两侧影响程度受列车运行速度、煤的产地及来源、风速、空气湿度等气候条件影响，这不仅会造成严重的环境污染，同时运输过程中的煤炭散落损耗会造成经济损失，恶化职工的作业环境，也可能会造成潜在的行车安全隐患。

１．２ 大秦线大气污染现状

大秦线，即自山西省大同市至河北省秦皇岛市的铁路全线，纵贯了山西、河北两省，经过北京、天津两个直辖市，全长６５３ ｋｍ，是中国西煤东运的最主要通道之一。作为中国新建的第一条双线电气化重载运煤专线，大秦铁路于１９９２年底全线通车，到２００２年运量达到设计能力一亿ｔ。

超强的运量也带来了严重的环境污染问题。经调查，经过２０多年的污染，一条“黑带”在大秦线铁路沿线形成，严重影响了铁路两侧５０~１００ ｍ以内的农田内的农作物生长。这种污染在隧道入口处显得更为严重。经实地监测，当装载散煤超过车厢边顶缘１５ｃｍ时，进出隧道时受到的扰动气流甚至能将粒径４~５ ｃｍ以下的煤粒刮出车体。散落到地上的煤，每月可增加４０~５０ ｃｍ的厚度，很快超过铁轨轨顶，再经过后续列车不断的碾压和路轨、路基间的挤压，形成了不断重复的二次扬尘。在国内其它运煤专用线的运输过程中，也不同程度地存在着类似的情况。

２ 大气污染防治技术

目前国内外常用的抑尘方法主要有：机械加盖法、集装箱专用列车法、蓬布遮盖法及喷淋粘结型抑尘剂法等。

（１）车体加盖法因成本高、有效负载低，同时开关动作及开关位置与现有机械装卸过程很难匹配，实际中不可行。蓬布遮盖常见于汽车运输中，但重载铁路自动化程度高、列车运量大、作业速度快，若采用篷布覆盖，需要大量人力，将对运煤效率产生影响，实施较困难。采用集装箱专用列车才发达国家普遍采用，但造价较高，目前在我国还不太适用。由于自动化程度高、施工简单、操作性强，化学试剂表面抑尘法是比较容易实施的方法。

（２）根据化学试剂的不同，化学剂表面抑尘法又分为表面湿润法和粘结固定法。表面湿润法是指利用具有保湿和吸湿性能的化学溶液，使散煤表面保持湿润，从而达到抑尘的目的。

（３）表面粘结固定法是利用给散煤表面喷洒化学粘结剂，在其表面形成一层有一定强度和韧性的固化层，以达到阻止散煤散落的方法。因为表面粘结固定法防尘效果好，是铁路散煤及其它散体物料运输过程防尘最有效的方法。

３ 煤运重载铁路大气污染的防治措施

根据大秦线的实际情况，其主要大气污染防治为散煤在运输过程中的煤扬尘防治，而纵观煤运重载铁路的大气污染问题，还要考虑到装卸煤点的煤尘防治，因此探讨了运煤列车煤扬尘防治和卸煤点的煤尘防治措施。

３．１ 运煤列车煤扬尘防治

在煤炭的运输过程中，每节车厢均需做好抑尘工作，采用标准可参照铁道部颁布的行业标准《铁路煤炭运输抑尘技术条件第１部分：抑尘剂》（ＴＢ／Ｔ ３２１０．１－２００９）和《铁路煤炭运输抑尘技术条件第２部分：喷洒装置及方法》（ＴＢ／Ｔ ３２１０．２－２００９），标准对运输过程中采用的煤炭抑尘技术指标进行了规范化的标准要求。

实际操作过程中，根据抑尘工作操作面的的不同，抑尘剂可采用人工、机械或自行式喷洒设备车及铺设固定管道的方法进行喷洒作业；人工喷洒仅适用于面积小于１ ０００ ｍ２的现场，利用人工压力式喷药装置对物料面积进行均匀喷洒。当处理面积在１ ０００～５ ０００ ｍ２时，可采用以由单人利用电动力喷射推行实现机械喷洒，射程为１５ｍ左右，采用该设备作业便利且降尘效果好，投资小但效率较低。自行式喷洒设备车适用于处理面积大于５ ０００ ｍ２的物料表面抑尘，射程可达１８～２０ ｍ，通过铺设管道并安装喷洒器，向固定的料场、运行货车喷洒抑尘剂，效率高，抑尘效果好，但投资较大。

大秦线采用的抑尘设备主要有移动式和固定式２类，移动式抑尘设备为一台装有配制好抑尘剂并配有喷洒设施的汽车，可对运煤列车进行喷洒；固定式抑尘设备则有摆臂式自动喷洒装置、对喷式自动喷洒装置、龙门式喷洒装置３种形式。液体抑尘剂的制备是简单的物理溶解过程，其制备流程（见图１、图２）。

固定式抑尘设备的喷洒采用电脑进行自动控制。运煤列车装好车通过抑尘站时，抑尘站内固定式抑尘剂喷洒装置将自动向运煤列车喷淋粘结剂，喷淋至运煤列车表面的粘结剂将在煤尘表面进行固结，大大降低运煤列车沿线煤尘飘散，有效控制煤尘污染。列车以一定时速行经喷洒设备时，抑尘剂均匀喷洒在煤炭表面，形成一层保护“篷布”，在车厢与车厢之间的车钩间，喷洒则自动停止，防止浪费抑尘剂。抑尘剂应使用可降解的有机高分子材料制得，无毒副作用，无异味，对材料无腐蚀，人体接触不会产生不良反应，在日光照射下１－２周会自然降解，不会造成二次污染。

喷洒完毕，为了防止喷洒孔眼被抑尘剂黏住而堵塞，喷洒设备要用清水进行冲洗。另一方法是利用多功能抑尘车从抑尘站装载已经制备好的抑尘剂溶液，再运输到现场进行喷洒作业。

３．２ 卸煤点煤尘防治

敞车将煤炭运输至终点后，燃煤采用准轨铁路敞车运输，翻车机房内采用翻车机卸煤并通过皮带运输到堆场。若采用封闭式的储存仓及输送装卸装置，各设施粉尘逸出量很小，可忽略不计。

翻车机在翻卸过程中起尘量较大且集中，是起尘的主要环节。根据环境保护的需要，翻车机房内必须设置干式除尘装置（通常为布袋除尘器）进行除尘，同时在翻车卸煤的过程中辅以喷洒装置进行除尘。

露天堆煤场由于面积较大，且全部是敞开空间，煤炭在整个贮存期间，若不采取相应措施，由于煤炭颗粒表面干燥，若碰上极端天气条件，将造成较大范围的污染，因此它是造成大气环境污染的另一大污染源。露天煤堆场扬尘通常包括煤堆起尘、装卸扬尘两部分。露天煤堆场扬尘量的多少不仅与堆煤量、含水率、装卸作业量、装卸落差、周围的地理环境及气象条件等因素有关，而且与煤堆粉尘粒径有关。根据相关研究资料，对于造成煤场及其外围环境影响的煤粉尘粒径一般小于２５０ μｍ，再大的煤粉尘颗粒靠湍流扰动和重力沉降作用，传播距离在排放源附近只有几十米的范围，不作为扩散量考虑。

露天堆煤场的扬尘量根据煤场风速的不同变化较大，由于风速较大时，煤场起尘较为严重，因此应要求各露天堆煤场在风速大于８ｍ／ｓ时，停止装卸作业，并对堆垛加篷布苫盖，防止扬尘造成严重的环境污染。

露天煤堆场通常需要洒水抑尘并且安装防风抑尘网，采用移动式喷水设备保持煤堆的含水率在７％左右，并可通过设置防风抑尘网进行进一步降尘，减小对周围环境的影响（见图３）。

４ 结语

随着最严新环保法的实施，保护环境已经上升为国家的基本国策。随着我国经济的快速发展，环境保护显得越来越突出和迫切。近年来，以雾霾为代表的环境污染公共事件，引起了全社会的高度关注。煤炭等散货的运输、中转、装卸，在带来巨大的经济效益的同时，也带来了巨大的环境污染。铁路环境保护应贯彻“优化优先、综合治理”的原则，使经济社会发展与环境保护相协调。

通过对大秦线现场调研，研究既有重载铁路铁路大气污染现状及防治措施，对其他相关重载铁路环保设计起到借鉴作用。同时，通过对煤运重载铁路大气污染主要问题和相应防治措施的研究，为我国铁路建设的可持续发展、生态文明建设提供借鉴的依据。

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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（２）

２ 李伟，朱红，刘凤月．铁路煤炭运输抑尘剂的制备、评价和应用［Ｊ］．铁道学报，２００８（４）

３ 夏胜利，杨浩，张进川，等．我国重载铁路发展模式研究［Ｊ］．铁道运输与经济，２０１１（９）

４ 高艳艳．煤场扬尘影响预测与措施研究［Ｊ］．工业安全与环保，２００７（１１）

（责任编辑 要 毅）