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2023-01-04
铁路煤炭运输现状

一、煤炭运输污染的现状

煤炭是一种不可再生资源,我国煤炭资源丰富,分布面广.目前我国的煤炭储量仅次于美国和俄罗斯,随着工业化进程不断加快煤炭消耗量日益增长。特别是在东南沿海地区,由于经济的快速发展,能源需求量巨大。2018 年我国原煤产量为 35.5 亿t,2019年完成37.5亿t。由于煤炭是我国的基础能源,在一次能源构成中占 70%左右,在一个较长的时期内,我国的工业煤炭仍将继续保持较高的保有量,随之而来的煤炭污染问题也越来越严重。由于煤炭在生产及运输过程中产生大量扬尘,致使周边大气含尘浓度升高,恶劣的空气质量不仅严重影响人民的生产生活,而且也使生态环境遭到破坏。

煤粉对人类产生的危害主要是呼吸性粉尘,即粒径小于10 μm的粉尘。研究表明,当可吸入颗粒物PM10(即粒径≤10μm)5日内的平均浓度增加10μm/m时,平均每日的总死亡率增加1.2%,呼吸系统疾病死亡率增加1.03%,心血管疾病死亡率增加1.02%,因此世界各国对大气中颗粒物的控制,早已由降尘转向呼吸性粉尘的控制,并且标准日益严格。美国大气环境质量标准,原来规定 PM10年平均值为50g/μm:24小时的平均值为150 μm/m,美国1997年标准不仅对浓度控制更加严格,而且更注意对微小粒子的控制,已由对PM10的控制,转向PM2.5的控制.我国修改后的环境空气质量标准也加强了对呼吸性粉尘的要求,规定了悬浮颗粒物(TSP)的浓度限值,确定城镇规划中确立的居住区,商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区执行二级标准,规定可吸人颗粒物 PM10 年平均 0.1 mg/㎡,日平均 0.15 mg/㎡。随着我国经济的发展,粉尘控制标准将进一步提高。

我国煤炭资源多集中在山西、陕西及内蒙古西部地区,而用煤“大户”则集中在华东、华南地区。跨地区的煤炭运输是解决这一问题的主要途径。我国煤炭运输主要有北煤南运、西煤东运两条路径,其中长途主要是铁路运输方式,短途多见于公路运输方式。

国务院关于打赢蓝天保卫战三年行动计划中指出,优化调整货物运输结构,大幅提升铁路货运比例。到2020 年,全国铁路货运量比2017年增长30%,京津冀及周边地区增长40%长三角地区增长10%.汾渭平原增长25%。我国目前用于铁路煤炭运输的要妻线路有大秦线(山西大同-河北秦皇岛港)朔黄线(山西神池一河北黄骅港)京广线(北京一广州)等等。大秦铁路全长653 km,途经山西、河北、北京、天津两省两市,作为我国西煤东运的主干线,承担着6000多家工矿企业的煤炭运输任务,其运煤量超过了全国铁路煤炭运输总量的1/4。京广线全长2313 km,纵贯北京河北、河南、湖北、湖南、广东五省一市,承担出山西,陕西,内蒙古西部 三西 地区大部分的煤运输,是我国北煤南运的主干线。遍布全国的铁路运输网,创造了可观的经济效益,带动了地区经济发展,也对沿线地区的整体环境造成了负面影响。

铁路运输过程中,吹落的煤粉对铁路沿线的环境造成了严重污染。线路两侧的房屋建筑、铁路站场、铁路设施、农作物、民用设施,均受到了粉尘的不同程度污染,对铁路的安全运输、沿线居民的身体健康以及生产生活造成了很大的影响,此外,煤粉以及小煤块的流失,造成运煤过程中煤炭流失严重,运输成本增加,经济损失严重。随着全国铁路不断提速,防治空气污染及煤炭损失的要求将会更高。因此,解决运煤过程中的扬尘污染问题刻不容缓,全路各级主管部门高度重视,下大决心解决煤炭扬尘污染同题,保证铁路安全运输,绿色环保运输。积极采用节能环保的技术、装备,提高物流运作的组织化、网络化水平,降低物流业的总体能耗和污染物排放水平,为人民健康带来福音,为建设和谐社会作出贡献。

二、铁路煤炭运输存在的问题

长期以来,我国的煤炭铁路运输主要使用敞车,车型为C60,C62,C64,C70,C80 型等,近期推广用敞篷顶箱运输煤,媒炭在使用散口运输工具运输过程中,因为直接暴露在环境中:列车在运行过程中与空气相对运行,产生的气流足以使煤炭脱离列车,并由此带来一系列的问题:在列车会车、曲线段行驶、制动时,由于相对气流的作用,表层粒径较小的煤粉被吹动,煤粒散落在列车所经沿线,造成铁路沿线(车站、村镇、农田、农作物)环境污染。日积月累,铁路线上散落的煤尘越来越多,列车经过时煤尘重新扬动,形成一条污染带。在列车进出隧道时,由于产生活塞风的作用,加之列车的震动颠簸,表层的煤粒被吹离车体,致使直径较大的煤粒也被吹离车体,散落在路基上、线路间、两侧沟盖板上。较细的煤粉吸附在隧道洞壁、洞顶及接触网、绝缘子等设备上,造成严重污染,存在安全隐患,甚至在部分隧道内散落在地面的煤粒厚度超过了轨面,列车通过时,在列车车轮碾压、轨道和轨枕板的挤压作用下,这些煤粒和煤尘又变成了更细小的煤尘。列车通过后,将煤尘扬起,加剧了隧道内煤炭扬尘的污染。

煤炭对铁路运输环境的污染主要表现在对铁路运行、沿线人员健康以及周围农作物和土壤污染等方面。

1.影响铁路运行

煤粉在车厢运输过程中,车厢顶部煤层表面风力可达5级以上表面煤层被易微落,特别是在列车会车时,风力会急剧加大,形成煤粉扬尘。煤粉被吸附到隧道表面及沿线电网和电路[敏感词]子的设备上,引起绝缘子、接触网短路和放电缩短了电网和绝缘的寿命。由于煤尘的酸性特点,对铁路沿线的建筑物、构筑物钢轨和扣件产生腐蚀破坏。当扬尘落下并黏附于机车上,引起机车设备故障,增加了维护和维修工作量。在铁路沿线一如果煤尘浓度过高,还存在煤尘爆炸的危险。另外,对客车的污染已殃及车厢内,造成车厢内空气污浊,使旅客身心健康受到危害,严重影响铁路客运的质量。如2016年4月25日,西平线41126次货物列车因为煤炭抑尘喷酒质量不达标,导致列车运行中煤粉飘起,影响后续运行的K8232次客车,构成铁路交通一般 D10类事故。

2.影响铁路沿线人员的健康

煤粉产生的煤尘破坏了铁路沿线的工作环境,影响了沿线工人的健康,特别在空间较小的隧道内,维护和检修的人员身体健康更受影响。研究表明,在隧道内,运煤车厢边缘的煤尘甚至4~5 cm以下的煤粒都会散落,以每月40~50 cm速度累积,经过列车不断碾压,不断形成二次扬尘,导致隧道内煤尘浓度令人窒息,能见度不足10 m。职工长期在隧道作业,会因为煤尘污染引发尘肺病。煤尘分为粗尘、细尘微尘和超微尘,其中大多数属于可吸人颗粒,粉尘粒径超过10 μm的被拦截在上呼吸系统,2.5~ 10μm范围内的粉尘进人下呼吸系统,低于2.5μm的则聚沉在肺泡中,粉尘在肺部的累积量达到50 mg就能够造成尘肺病。由于尘肺病潜伏期较长,初期症状不明显,一经发现多为重症,很难治疗。尘肺病造成的危害非常

3. 造成铁路周围农作物和土壤污染

飞舞的煤尘落到周围农作物叶面上,会减少其光合作用面积,影响农作物的生长。原煤中一些化学物质会随着雨水流入周围的耕地,由于煤尘是酸性的,改变土壤的化学成分,对农作物的生长造成破坏,导致粮食产量下降,使蔬菜和水果形成一层黑色外层,影响销售。

三、国内外应对铁路运输煤尘污染的措施

目前国内外在扬尘污染的治理方面,进行了大量的研究工作,如建筑施工场所定期洒水,铺洒吸湿性盐及工业废液等方法,有些采用喷雾抑尘的方法。目前在煤炭铁路运输防尘方面,实用的方法有以下八种。

1. 加盖法

现有运煤列车绝大多数都是敞口,如果给车厢加盖,煤装满后,盖上盖子,可以有效地防止煤炭的污染。但是,车厢加盖后,不仅增加了成本,降低了列车的有效负荷,而且开盖、关盖等一系列动作,盖子的位置、敞开方向等会在现有机械化装煤、翻车卸煤过程中产生一系列新问题。

2.篷布遮盖法

将煤层用篷布或类似物遮盖,也可以达到防止煤层表面扬的目的。篷布不仅有足够的强度,而且还能以简单快速的方法,覆盖在煤层表面.该方法在汽车运输中常用,但把它用在自动化程度很高、车厢数量非常之大、作业速度很快的运煤列车上,不仅需要大量的人力,同时降低了铁路的装车速度。使用后的篷布还需要定期更换清洗,影响运输效率。因此,人力成本、时间成本等、成为制约铁路运输发展的重要因素,不好实施大规模作业。

3.洒水法

向浮游于空气中的粉尘或煤炭表面喷射水雾,通过增加粉小的重量,达到降尘的目的。这种方法是较为传统的除尘方式,也是目前铁路运输过程中经常采取的除尘措施,洒水除尘包括车辆洒水和喷淋洒水两种方式。这一技术的关键是喷嘴要能形成具有良好降尘效果的雾流。有些[敏感词]研制出系列喷嘴,美国和俄罗斯等[敏感词]还在确定雾流参数方面进行了大量研究,并建设了喷嘴检验中心,保证喷嘴的生产质量和使用效果。此方法主要用于作业现场降尘处理。

4.喷洒氯盐法

通过喷酒氨盐(溶液),强吸收大气及地表水,在干热季节减少水分发,靠水分把粉尘凝结,形成外表坚硬、碎石状的表面,达到控制粉尘的效果。优点是价廉,使用方便,例如中国发明专利96103245公开的一种“黏尘阻燃剂",其缺点是易被雨水冲板,需要多次喷酒,且大量的氨盐渗入地下水会伤害农作物。

5.使用石化产品或副产物

使用石化产品或副产物(废机油润滑油、石油树脂及街生物等),将其制成乳液,喷酒在欲降尘的煤炎表面,形成防尘层。这种方法的优点防尘效果好,但是造成了二次环境污染(重金属的沉积)且成本较高

6.使用高分子类物质

美国专利USP5667718采用粉碎的石岩,火山渣、氯盐、植物油的乳液配成筑路材料,减少道路扬尘;美国专利USP 6086647,则公开糖蜜、油沥青的混合物抑尘煤尘的技术。前者的缺陷是,作为基本原料的页岩、火山渣来源受到限制,实施起来不方便;后者使用的沥青为石化产物,自身不可降解。这些降尘措施的大量使用还会引发新的环保问题。

7.喷洒泡沫法

泡沫除尘的效果好,般除尘率可达90%以上,尤其对5 μm以下的呼吸性粉尘,除尘率可达80%以上,泡沫除尘同喷雾洒水除尘相比,其耗水量减少1/2以上,这种除尘技术在20世纪50年代问世以来,一些主要产煤[敏感词](如美国、俄罗斯、波兰等)在生产中得到广泛应用,研究出定型的、符合安全卫生和使用要求的廉价发泡剂,还根据不同的尘源,研究出不同型号的泡沫除尘配套系列设备。该方法主要用于作业现场除尘处理,即作业场的除尘。

8.喷洒环保型抑尘剂法

在列车煤层表面喷洒-层抑尘剂,使煤层表面形成一层由煤块,煤粒、煤尘和黏结剂结在一起 的固化层。列车行驶时 该固化层不会被刮离车体,而且对机械化卸车没有影响,达到防止煤尘污染的目的。该方法的优点是施工简单,费用少,无需太多的劳动力,容易实施。技术关键是要求黏结剂的液体容易喷洒,黏结性能好,而且设备简单,成本低廉,本身符合环保要求,同时又不影响煤的燃烧性能,燃烧后不会产生新的有毒有害成分。


综上所述,喷洒环保型抑尘剂的方法应用于铁路煤炭运输,抑尘效果明显优于其他方法,在煤层上喷酒抑尘剂,是防治扬尘污染的[敏感词]方案。