淺談水泥工業(yè)用帶式輸送機的綠色設(shè)計

黃 蘭

（四川大學(xué)錦城學(xué)院，四川 成都 611731）

引言

在現(xiàn)代化水泥工業(yè)企業(yè)中，原料、燃料、半成品（生料、熟料）和成品（水泥）需要經(jīng)輸送設(shè)備輸送，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。帶式輸送機適應(yīng)能力強，是常見的連續(xù)輸送設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥工業(yè)的多個環(huán)節(jié)，包括礦山、破碎、包裝、喂料、計量及堆取料等場合，具有效率高、運輸距離長、動力消耗低、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟適用、工作平穩(wěn)可靠和操作方便等優(yōu)點［1］。帶式輸送機在轉(zhuǎn)運和輸送粉粒狀物料的過程中，易造成揚塵，有時物料也可能從皮帶側(cè)邊灑落而產(chǎn)生粉塵，污染環(huán)境，危害健康。本文介紹了帶式輸送機在粉塵控制方面的綠色設(shè)計方法、技術(shù)和措施，為減少粉塵污染，建設(shè)以人為本、與環(huán)境和諧的水泥工廠提供借鑒。

1 綠色設(shè)計概念和原則

綠色設(shè)計又稱為生態(tài)設(shè)計、環(huán)境設(shè)計、環(huán)境意識設(shè)計、環(huán)境友好設(shè)計等，是指借助產(chǎn)品生命周期中與產(chǎn)品相關(guān)的各類信息（技術(shù)信息、環(huán)境協(xié)調(diào)性信息、經(jīng)濟信息），利用模塊化設(shè)計、并行設(shè)計等各種先進(jìn)的設(shè)計理論，使設(shè)計出的產(chǎn)品具有先進(jìn)的技術(shù)性、良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性以及合理的經(jīng)濟性的一種系統(tǒng)設(shè)計方法［2］。綠色設(shè)計必須考慮環(huán)境效益，盡量減少對環(huán)境的破壞，向資源利用合理化、廢棄物產(chǎn)生少量化、對環(huán)境無污染或少污染的方向發(fā)展。同時，綠色設(shè)計還應(yīng)考慮要為企業(yè)控制成本和提高效益。

綠色設(shè)計的原則中有很重要的兩點是零污染原則和技術(shù)先進(jìn)原則。

1）零污染原則：設(shè)計時實施“預(yù)防為主、治理為輔”的環(huán)保策略，充分考慮如何消除污染源，從根本上防止污染。

2）技術(shù)先進(jìn)原則：采用先進(jìn)的技術(shù)，以獲得最佳生態(tài)經(jīng)濟效益。

2 水泥工業(yè)用帶式輸送機的綠色設(shè)計

世界水泥技術(shù)發(fā)展趨勢是以節(jié)約能源、節(jié)省資源和環(huán)境保護(hù)為中心，進(jìn)行清潔生產(chǎn)和高效集約化生產(chǎn)，加強水泥生態(tài)化技術(shù)研究與開發(fā)，逐步減少天然資源和天然能源的消耗，最大程度減少環(huán)境污染，最大限度接收消納工業(yè)廢棄物和城市垃圾等，使水泥工業(yè)達(dá)到與環(huán)境友好、相容、和諧共存?！端喙I(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915－2013）規(guī)定，水泥工業(yè)企業(yè)的物料處理、輸送、裝卸、儲存過程應(yīng)當(dāng)封閉，對塊石、粘濕物料、漿料以及車船裝卸料過程也可采取其它有效抑塵措施，控制顆粒物無組織排放［3］。

2.1 粉塵的產(chǎn)生與危害

水泥生產(chǎn)給環(huán)境帶來的主要是大氣污染，污染物以（煙）粉塵為主。水泥生產(chǎn)幾乎每道工序都伴隨著粉塵的產(chǎn)生及排放，有組織排放是指從熱力設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備排氣筒排放的（煙）粉塵，無組織排放是指物料在裝卸、運輸、堆存過程中自由散發(fā)出來的粉塵。在皮帶輸送中存在開放式輸送揚塵和輸送過程中物料的灑落。水泥廠粉塵塵粒小，分散度高，長期吸入大量細(xì)微粉塵并在肺內(nèi)留易得塵肺病，還會引起結(jié)膜炎、角膜炎、皮炎、鼻炎等疾病，極大的危害著人類健康。

2.2 減少揚塵的設(shè)計

在設(shè)計帶式輸送機時，為了減少粉塵飛揚，特別是在物料轉(zhuǎn)運點需要考慮防塵措施，以下幾方面應(yīng)引起注意。

1）輸送速度。在保證輸送量的前提下，不易選擇過高的輸送速度，可考慮適當(dāng)降低帶速，增加輸送帶寬度。

2）物料下落高度。不宜過高，否則容易引起粉塵飛揚，設(shè)計時采用盡可能低的下落高度，例如在轉(zhuǎn)運點，可把兩臺帶式輸送機的頭尾輪放在聯(lián)合鋼支架上，從而降低下落高度；物料應(yīng)沿著輸送帶的前行方向進(jìn)料，還要盡可能避免物料直接垂直下落。

3）設(shè)置密封罩?？稍谄л斔蜋C的進(jìn)料區(qū)段設(shè)置密閉的防塵罩，防塵罩要足夠長，以便將揚塵部分整個密封起來，從結(jié)構(gòu)上有效防塵粉塵污染［4］。

2.3 收塵設(shè)備的選擇與安裝

選擇與帶式輸送機相匹配的收塵設(shè)備，同時加強操作管理。在揚塵點安裝袋式收塵器，一般將幾個揚塵點集中收塵。皮帶輸送機屬開放式輸送方式，可采用單機式脈沖袋式收塵器，收塵后直接排至皮帶上［5］。袋式收塵器是一種利用有機纖維或無機纖維過濾布將含塵氣體中的固體粉塵捕集而分離出來的一種高效收塵設(shè)備，收塵效率高，運行穩(wěn)定，能滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求。盡量選用統(tǒng)一型號、不同規(guī)格的收塵器，可降低備件數(shù)量，便于管理，降低維護(hù)成本。此外，還要做好定期保養(yǎng)風(fēng)機、潤滑管理和濾袋更換等維護(hù)工作，保證收塵設(shè)備穩(wěn)定高效運行，從而提高水泥廠粉塵控制的效果。

2.4 管狀帶式輸送機的應(yīng)用

管狀帶式輸送機是在通用帶式輸送機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型帶式輸送機，輸送帶被正多邊形（通常為正六邊形）托輥組強制卷成圓管形，將物料密閉在輸送帶管內(nèi)。輸送帶從進(jìn)料段開始，由平形變成U形，再經(jīng)過渡段逐漸變成圓管形，再逐漸過渡到U形、平形后卸料。在承載和回程段輸送帶都可成圓管形，有效避免粉塵飛揚。國內(nèi)管狀帶式輸送機研究始于20世紀(jì)80年代初期，其托輥組結(jié)構(gòu)有多種形式，如3托輥、6托輥和8托輥等。

圓管帶式輸送機的優(yōu)點如下。

1）清潔運輸。輸送帶邊緣搭接在一起，形成管狀，物料不灑落，不飛揚，不泄漏，防塵效果顯著，同時也防止了管外雜質(zhì)混入被輸送物料中，實現(xiàn)了無害化環(huán)保運輸。

2）大傾角運輸。普通帶式運輸機傾角一般可達(dá)18°左右。管狀帶式輸送機將物料包在輸送帶中，物料和輸送帶的表面摩擦力增大，傾角達(dá)到30°。傾角越大，運輸長度越短，可降低制造成本和基建費用。

3）便利的雙向運輸。在回程段，輸送帶也可形成管狀，通過專用進(jìn)料器和傾翻裝置，物料可以進(jìn)行反向運輸。

4）靈活的布置線路?？煽臻g彎曲輸送，可繞過障礙物，不需要多臺轉(zhuǎn)載；由于輸送帶管橫截面是圓形的，運輸機架狹窄，安裝方便，減少了建筑空間和基建材料，即使安裝空間受限也可使用［6］。

2.5 國內(nèi)外帶式輸送機綠色設(shè)計研究

國內(nèi)外對帶式輸送機的綠色設(shè)計研究主要集中在虛擬設(shè)計、節(jié)能技術(shù)、轉(zhuǎn)載點粉塵控制、噪聲控制、綠色設(shè)計方法、動態(tài)設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等方面。

在粉塵控制方面，德國MAN TAKRAF重型裝備制造商開發(fā)了帶式輸送機虛擬仿真軟件，建立帶式輸送機的卸載虛擬樣機平臺，可對轉(zhuǎn)載點的物料卸載過程進(jìn)行仿真，為減少粉塵設(shè)計提供參考；以色列學(xué)者Amos Ullmann、Abraham Dayan設(shè)計了帶式輸送機轉(zhuǎn)載點的粉塵控制模型，對轉(zhuǎn)載點設(shè)計和粉塵控制提供了理論依據(jù)。學(xué)者馬云東、賈惠艷探索了輸煤系統(tǒng)帶式輸送機轉(zhuǎn)載點的流場特點、粉塵的產(chǎn)塵機理和逸散規(guī)律，尋求從源頭上控制轉(zhuǎn)載點粉塵污染的方法，提出了粉塵污染控制新方案——封閉負(fù)壓控塵系統(tǒng)方案［7］。

3 結(jié)語

“綠色設(shè)計”已成為先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點之一，在水泥工業(yè)用帶式輸送機的粉塵控制方面，綠色設(shè)計方法、技術(shù)和理論應(yīng)當(dāng)引起重視，值得更廣泛研究和推廣。大力淘汰和改造落后設(shè)備，增加切實可行的防塵措施，開發(fā)環(huán)保新設(shè)備，有效控制顆粒物無組織排放，減少粉塵污染，實現(xiàn)綠色發(fā)展。

［1］ 劉志江.新型干法水泥技術(shù)［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2005.

［2］ 劉志峰.綠色設(shè)計方法、技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008.

［3］ GB 4915－2013水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2013.

［4］ 蘭海.水泥工業(yè)用的帶式輸送機［J］.水泥，1991（3）：46－51.

［5］ 彭春元，許日昌.水泥廠粉塵來源與除塵技術(shù)分析［J］.材料研究與應(yīng)用，2008（4）：347－351.

［6］ 孟文俊，黃琪，王靜，等.圓管帶式輸送機的設(shè)計與選型［J］.硫磷設(shè)計與粉體工程，2009（6）：3－11.

［7］ 胡坤.帶式輸送機綠色設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用研究［D］.淮南：安徽理工大學(xué)，2012.