一、煤炭運(yùn)輸污染的現(xiàn)狀
煤炭是一種不可再生資源,我國(guó)煤炭資源豐富,分布面廣.目前我國(guó)的煤炭?jī)?chǔ)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯,隨著工業(yè)化進(jìn)程不斷加快煤炭消耗量日益增長(zhǎng)。特別是在東南沿海地區(qū),由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源需求量巨大。2018 年我國(guó)原煤產(chǎn)量為 35.5 億t,2019年完成37.5億t。由于煤炭是我國(guó)的基礎(chǔ)能源,在一次能源構(gòu)成中占 70%左右,在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),我國(guó)的工業(yè)煤炭仍將繼續(xù)保持較高的保有量,隨之而來的煤炭污染問題也越來越嚴(yán)重。由于煤炭在生產(chǎn)及運(yùn)輸過程中產(chǎn)生大量揚(yáng)塵,致使周邊大氣含塵濃度升高,惡劣的空氣質(zhì)量不僅嚴(yán)重影響人民的生產(chǎn)生活,而且也使生態(tài)環(huán)境遭到破壞。
煤粉對(duì)人類產(chǎn)生的危害主要是呼吸性粉塵,即粒徑小于10 μm的粉塵。研究表明,當(dāng)可吸入顆粒物PM10(即粒徑≤10μm)5日內(nèi)的平均濃度增加10μm/m時(shí),平均每日的總死亡率增加1.2%,呼吸系統(tǒng)疾病死亡率增加1.03%,心血管疾病死亡率增加1.02%,因此世界各國(guó)對(duì)大氣中顆粒物的控制,早已由降塵轉(zhuǎn)向呼吸性粉塵的控制,并且標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格。美國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),原來規(guī)定 PM10年平均值為50g/μm:24小時(shí)的平均值為150 μm/m,美國(guó)1997年標(biāo)準(zhǔn)不僅對(duì)濃度控制更加嚴(yán)格,而且更注意對(duì)微小粒子的控制,已由對(duì)PM10的控制,轉(zhuǎn)向PM2.5的控制.我國(guó)修改后的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也加強(qiáng)了對(duì)呼吸性粉塵的要求,規(guī)定了懸浮顆粒物(TSP)的濃度限值,確定城鎮(zhèn)規(guī)劃中確立的居住區(qū),商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定可吸人顆粒物 PM10 年平均 0.1 mg/㎡,日平均 0.15 mg/㎡。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,粉塵控制標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步提高。
我國(guó)煤炭資源多集中在山西、陜西及內(nèi)蒙古西部地區(qū),而用煤“大戶”則集中在華東、華南地區(qū)。跨地區(qū)的煤炭運(yùn)輸是解決這一問題的主要途徑。我國(guó)煤炭運(yùn)輸主要有北煤南運(yùn)、西煤東運(yùn)兩條路徑,其中長(zhǎng)途主要是鐵路運(yùn)輸方式,短途多見于公路運(yùn)輸方式。
國(guó)務(wù)院關(guān)于打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃中指出,優(yōu)化調(diào)整貨物運(yùn)輸結(jié)構(gòu),大幅提升鐵路貨運(yùn)比例。到2020 年,全國(guó)鐵路貨運(yùn)量比2017年增長(zhǎng)30%,京津冀及周邊地區(qū)增長(zhǎng)40%長(zhǎng)三角地區(qū)增長(zhǎng)10%.汾渭平原增長(zhǎng)25%。我國(guó)目前用于鐵路煤炭運(yùn)輸?shù)囊蘧€路有大秦線(山西大同-河北秦皇島港)朔黃線(山西神池一河北黃驊港)京廣線(北京一廣州)等等。大秦鐵路全長(zhǎng)653 km,途經(jīng)山西、河北、北京、天津兩省兩市,作為我國(guó)西煤東運(yùn)的主干線,承擔(dān)著6000多家工礦企業(yè)的煤炭運(yùn)輸任務(wù),其運(yùn)煤量超過了全國(guó)鐵路煤炭運(yùn)輸總量的1/4。京廣線全長(zhǎng)2313 km,縱貫北京河北、河南、湖北、湖南、廣東五省一市,承擔(dān)出山西,陜西,內(nèi)蒙古西部 三西 地區(qū)大部分的煤運(yùn)輸,是我國(guó)北煤南運(yùn)的主干線。遍布全國(guó)的鐵路運(yùn)輸網(wǎng),創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,帶動(dòng)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,也對(duì)沿線地區(qū)的整體環(huán)境造成了負(fù)面影響。
鐵路運(yùn)輸過程中,吹落的煤粉對(duì)鐵路沿線的環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。線路兩側(cè)的房屋建筑、鐵路站場(chǎng)、鐵路設(shè)施、農(nóng)作物、民用設(shè)施,均受到了粉塵的不同程度污染,對(duì)鐵路的安全運(yùn)輸、沿線居民的身體健康以及生產(chǎn)生活造成了很大的影響,此外,煤粉以及小煤塊的流失,造成運(yùn)煤過程中煤炭流失嚴(yán)重,運(yùn)輸成本增加,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。隨著全國(guó)鐵路不斷提速,防治空氣污染及煤炭損失的要求將會(huì)更高。因此,解決運(yùn)煤過程中的揚(yáng)塵污染問題刻不容緩,全路各級(jí)主管部門高度重視,下大決心解決煤炭揚(yáng)塵污染同題,保證鐵路安全運(yùn)輸,綠色環(huán)保運(yùn)輸。積極采用節(jié)能環(huán)保的技術(shù)、裝備,提高物流運(yùn)作的組織化、網(wǎng)絡(luò)化水平,降低物流業(yè)的總體能耗和污染物排放水平,為人民健康帶來福音,為建設(shè)和諧社會(huì)作出貢獻(xiàn)。
二、鐵路煤炭運(yùn)輸存在的問題
長(zhǎng)期以來,我國(guó)的煤炭鐵路運(yùn)輸主要使用敞車,車型為C60,C62,C64,C70,C80 型等,近期推廣用敞篷頂箱運(yùn)輸煤,媒炭在使用散口運(yùn)輸工具運(yùn)輸過程中,因?yàn)橹苯颖┞对诃h(huán)境中:列車在運(yùn)行過程中與空氣相對(duì)運(yùn)行,產(chǎn)生的氣流足以使煤炭脫離列車,并由此帶來一系列的問題:在列車會(huì)車、曲線段行駛、制動(dòng)時(shí),由于相對(duì)氣流的作用,表層粒徑較小的煤粉被吹動(dòng),煤粒散落在列車所經(jīng)沿線,造成鐵路沿線(車站、村鎮(zhèn)、農(nóng)田、農(nóng)作物)環(huán)境污染。日積月累,鐵路線上散落的煤塵越來越多,列車經(jīng)過時(shí)煤塵重新?lián)P動(dòng),形成一條污染帶。在列車進(jìn)出隧道時(shí),由于產(chǎn)生活塞風(fēng)的作用,加之列車的震動(dòng)顛簸,表層的煤粒被吹離車體,致使直徑較大的煤粒也被吹離車體,散落在路基上、線路間、兩側(cè)溝蓋板上。較細(xì)的煤粉吸附在隧道洞壁、洞頂及接觸網(wǎng)、絕緣子等設(shè)備上,造成嚴(yán)重污染,存在安全隱患,甚至在部分隧道內(nèi)散落在地面的煤粒厚度超過了軌面,列車通過時(shí),在列車車輪碾壓、軌道和軌枕板的擠壓作用下,這些煤粒和煤塵又變成了更細(xì)小的煤塵。列車通過后,將煤塵揚(yáng)起,加劇了隧道內(nèi)煤炭揚(yáng)塵的污染。
煤炭對(duì)鐵路運(yùn)輸環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在對(duì)鐵路運(yùn)行、沿線人員健康以及周圍農(nóng)作物和土壤污染等方面。
1.影響鐵路運(yùn)行
煤粉在車廂運(yùn)輸過程中,車廂頂部煤層表面風(fēng)力可達(dá)5級(jí)以上表面煤層被易微落,特別是在列車會(huì)車時(shí),風(fēng)力會(huì)急劇加大,形成煤粉揚(yáng)塵。煤粉被吸附到隧道表面及沿線電網(wǎng)和電路[敏感詞]子的設(shè)備上,引起絕緣子、接觸網(wǎng)短路和放電縮短了電網(wǎng)和絕緣的壽命。由于煤塵的酸性特點(diǎn),對(duì)鐵路沿線的建筑物、構(gòu)筑物鋼軌和扣件產(chǎn)生腐蝕破壞。當(dāng)揚(yáng)塵落下并黏附于機(jī)車上,引起機(jī)車設(shè)備故障,增加了維護(hù)和維修工作量。在鐵路沿線一如果煤塵濃度過高,還存在煤塵爆炸的危險(xiǎn)。另外,對(duì)客車的污染已殃及車廂內(nèi),造成車廂內(nèi)空氣污濁,使旅客身心健康受到危害,嚴(yán)重影響鐵路客運(yùn)的質(zhì)量。如2016年4月25日,西平線41126次貨物列車因?yàn)槊禾恳謮m噴酒質(zhì)量不達(dá)標(biāo),導(dǎo)致列車運(yùn)行中煤粉飄起,影響后續(xù)運(yùn)行的K8232次客車,構(gòu)成鐵路交通一般 D10類事故。
2.影響鐵路沿線人員的健康
煤粉產(chǎn)生的煤塵破壞了鐵路沿線的工作環(huán)境,影響了沿線工人的健康,特別在空間較小的隧道內(nèi),維護(hù)和檢修的人員身體健康更受影響。研究表明,在隧道內(nèi),運(yùn)煤車廂邊緣的煤塵甚至4~5 cm以下的煤粒都會(huì)散落,以每月40~50 cm速度累積,經(jīng)過列車不斷碾壓,不斷形成二次揚(yáng)塵,導(dǎo)致隧道內(nèi)煤塵濃度令人窒息,能見度不足10 m。職工長(zhǎng)期在隧道作業(yè),會(huì)因?yàn)槊簤m污染引發(fā)塵肺病。煤塵分為粗塵、細(xì)塵微塵和超微塵,其中大多數(shù)屬于可吸人顆粒,粉塵粒徑超過10 μm的被攔截在上呼吸系統(tǒng),2.5~ 10μm范圍內(nèi)的粉塵進(jìn)人下呼吸系統(tǒng),低于2.5μm的則聚沉在肺泡中,粉塵在肺部的累積量達(dá)到50 mg就能夠造成塵肺病。由于塵肺病潛伏期較長(zhǎng),初期癥狀不明顯,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)多為重癥,很難治療。塵肺病造成的危害非常
3. 造成鐵路周圍農(nóng)作物和土壤污染
飛舞的煤塵落到周圍農(nóng)作物葉面上,會(huì)減少其光合作用面積,影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。原煤中一些化學(xué)物質(zhì)會(huì)隨著雨水流入周圍的耕地,由于煤塵是酸性的,改變土壤的化學(xué)成分,對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)造成破壞,導(dǎo)致糧食產(chǎn)量下降,使蔬菜和水果形成一層黑色外層,影響銷售。
三、國(guó)內(nèi)外應(yīng)對(duì)鐵路運(yùn)輸煤塵污染的措施
目前國(guó)內(nèi)外在揚(yáng)塵污染的治理方面,進(jìn)行了大量的研究工作,如建筑施工場(chǎng)所定期灑水,鋪灑吸濕性鹽及工業(yè)廢液等方法,有些采用噴霧抑塵的方法。目前在煤炭鐵路運(yùn)輸防塵方面,實(shí)用的方法有以下八種。
1. 加蓋法
現(xiàn)有運(yùn)煤列車絕大多數(shù)都是敞口,如果給車廂加蓋,煤裝滿后,蓋上蓋子,可以有效地防止煤炭的污染。但是,車廂加蓋后,不僅增加了成本,降低了列車的有效負(fù)荷,而且開蓋、關(guān)蓋等一系列動(dòng)作,蓋子的位置、敞開方向等會(huì)在現(xiàn)有機(jī)械化裝煤、翻車卸煤過程中產(chǎn)生一系列新問題。
2.篷布遮蓋法
將煤層用篷布或類似物遮蓋,也可以達(dá)到防止煤層表面揚(yáng)的目的。篷布不僅有足夠的強(qiáng)度,而且還能以簡(jiǎn)單快速的方法,覆蓋在煤層表面.該方法在汽車運(yùn)輸中常用,但把它用在自動(dòng)化程度很高、車廂數(shù)量非常之大、作業(yè)速度很快的運(yùn)煤列車上,不僅需要大量的人力,同時(shí)降低了鐵路的裝車速度。使用后的篷布還需要定期更換清洗,影響運(yùn)輸效率。因此,人力成本、時(shí)間成本等、成為制約鐵路運(yùn)輸發(fā)展的重要因素,不好實(shí)施大規(guī)模作業(yè)。
3.灑水法
向浮游于空氣中的粉塵或煤炭表面噴射水霧,通過增加粉小的重量,達(dá)到降塵的目的。這種方法是較為傳統(tǒng)的除塵方式,也是目前鐵路運(yùn)輸過程中經(jīng)常采取的除塵措施,灑水除塵包括車輛灑水和噴淋灑水兩種方式。這一技術(shù)的關(guān)鍵是噴嘴要能形成具有良好降塵效果的霧流。有些[敏感詞]研制出系列噴嘴,美國(guó)和俄羅斯等[敏感詞]還在確定霧流參數(shù)方面進(jìn)行了大量研究,并建設(shè)了噴嘴檢驗(yàn)中心,保證噴嘴的生產(chǎn)質(zhì)量和使用效果。此方法主要用于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)降塵處理。
4.噴灑氯鹽法
通過噴酒氨鹽(溶液),強(qiáng)吸收大氣及地表水,在干熱季節(jié)減少水分發(fā),靠水分把粉塵凝結(jié),形成外表堅(jiān)硬、碎石狀的表面,達(dá)到控制粉塵的效果。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉,使用方便,例如中國(guó)發(fā)明專利96103245公開的一種“黏塵阻燃劑",其缺點(diǎn)是易被雨水沖板,需要多次噴酒,且大量的氨鹽滲入地下水會(huì)傷害農(nóng)作物。
5.使用石化產(chǎn)品或副產(chǎn)物
使用石化產(chǎn)品或副產(chǎn)物(廢機(jī)油潤(rùn)滑油、石油樹脂及街生物等),將其制成乳液,噴酒在欲降塵的煤炎表面,形成防塵層。這種方法的優(yōu)點(diǎn)防塵效果好,但是造成了二次環(huán)境污染(重金屬的沉積)且成本較高
6.使用高分子類物質(zhì)
美國(guó)專利USP5667718采用粉碎的石巖,火山渣、氯鹽、植物油的乳液配成筑路材料,減少道路揚(yáng)塵;美國(guó)專利USP 6086647,則公開糖蜜、油瀝青的混合物抑塵煤塵的技術(shù)。前者的缺陷是,作為基本原料的頁(yè)巖、火山渣來源受到限制,實(shí)施起來不方便;后者使用的瀝青為石化產(chǎn)物,自身不可降解。這些降塵措施的大量使用還會(huì)引發(fā)新的環(huán)保問題。
7.噴灑泡沫法
泡沫除塵的效果好,般除塵率可達(dá)90%以上,尤其對(duì)5 μm以下的呼吸性粉塵,除塵率可達(dá)80%以上,泡沫除塵同噴霧灑水除塵相比,其耗水量減少1/2以上,這種除塵技術(shù)在20世紀(jì)50年代問世以來,一些主要產(chǎn)煤[敏感詞](如美國(guó)、俄羅斯、波蘭等)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,研究出定型的、符合安全衛(wèi)生和使用要求的廉價(jià)發(fā)泡劑,還根據(jù)不同的塵源,研究出不同型號(hào)的泡沫除塵配套系列設(shè)備。該方法主要用于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)除塵處理,即作業(yè)場(chǎng)的除塵。
8.噴灑環(huán)保型抑塵劑法
在列車煤層表面噴灑-層抑塵劑,使煤層表面形成一層由煤塊,煤粒、煤塵和黏結(jié)劑結(jié)在一起 的固化層。列車行駛時(shí) 該固化層不會(huì)被刮離車體,而且對(duì)機(jī)械化卸車沒有影響,達(dá)到防止煤塵污染的目的。該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單,費(fèi)用少,無需太多的勞動(dòng)力,容易實(shí)施。技術(shù)關(guān)鍵是要求黏結(jié)劑的液體容易噴灑,黏結(jié)性能好,而且設(shè)備簡(jiǎn)單,成本低廉,本身符合環(huán)保要求,同時(shí)又不影響煤的燃燒性能,燃燒后不會(huì)產(chǎn)生新的有毒有害成分。
綜上所述,噴灑環(huán)保型抑塵劑的方法應(yīng)用于鐵路煤炭運(yùn)輸,抑塵效果明顯優(yōu)于其他方法,在煤層上噴酒抑塵劑,是防治揚(yáng)塵污染的[敏感詞]方案。
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