飼料投料口用袋式粉塵收集器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究

■ 沈美雄

(福建省機(jī)械科學(xué)研究院，福建福州 350005)

近年來，工信部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部及相關(guān)部門十分重視安全生產(chǎn)工作，全面貫徹落實(shí)《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》，按照“管行業(yè)必須管安全，管業(yè)務(wù)必須管安全，管生產(chǎn)經(jīng)營必須管安全”要求，對飼料生產(chǎn)企業(yè)中涉及安全生產(chǎn)類的設(shè)施設(shè)備按照相關(guān)要求進(jìn)行管控。

工貿(mào)行業(yè)重點(diǎn)可燃性粉塵目錄（2015 版）第二類“農(nóng)副產(chǎn)品加工”中，將玉米淀粉、小麥粉、大豆粉、魚骨粉、血粉及飼料等列入重點(diǎn)可燃性粉塵，爆炸危險(xiǎn)性級別為“高及較高”。相關(guān)國家法規(guī)要求飼料生產(chǎn)企業(yè)的投料口應(yīng)安裝粉塵收集設(shè)施，如農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公告第1849 號《飼料生產(chǎn)企業(yè)許可條件》第十七條、第十九條中要求“生產(chǎn)線除塵系統(tǒng)使用脈沖除塵或性能更好的除塵設(shè)備，投料口采用單點(diǎn)除塵方式”。目前，全國的飼料生產(chǎn)企業(yè)約1 萬家，均按照相關(guān)法規(guī)要求在投料口（含大料投料口、小料投料口）安裝了單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備。

飼料加工過程中需要在投料口處投放不同的粉狀或顆粒等物料，投放過程中會產(chǎn)生粉塵并彌散在周圍空氣中，投料口是飼料廠主要的粉塵釋放源之一。投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備是一種專門用于捕集飼料投料時(shí)產(chǎn)生的粉塵并將捕集的粉塵回收至該投料口的設(shè)備，與現(xiàn)有的袋式除塵器有較大區(qū)別。首先，投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備直接安裝在投料口上方，除塵設(shè)備濾塵室底部與投料口直連，沒有現(xiàn)有袋式除塵器下部的鎖氣卸灰裝置，投料時(shí)，濾塵室是和大氣直接連通的；其次，工作時(shí)脈沖噴吹氣流清理的濾袋外側(cè)粉塵及人工清理的濾袋室粉塵都直接回落至投料口，而現(xiàn)有的袋式除塵器則是通過袋式除塵器灰斗底部的鎖氣卸灰裝置排出并收集。從使用功能來看，飼料投料口用的單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備更符合粉塵收集、回用特征，因此，將投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備命名為“投料口粉塵收集器”，更符合該設(shè)備的結(jié)構(gòu)與使用特征。

由于缺少相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的飼料廠投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備一直沿用“某某除塵器”作為設(shè)備銘牌，如揚(yáng)州某公司一款大料投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備名稱為“脈沖布筒除塵器”，常州某公司一款小料投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備名稱為“方形除塵器”，福州某公司一款小料投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備名稱為“方形脈沖除塵器”。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有使用的該除塵設(shè)備名稱都帶有“某某除塵器”字眼。近年來各飼料生產(chǎn)企業(yè)屬地安全監(jiān)管部門（應(yīng)急管理部門）在對飼料廠進(jìn)行安全檢查時(shí)，對以“除塵器”命名的設(shè)備均按照GB 15577—2018《粉塵防爆安全規(guī)程》第8.4.8 條內(nèi)容要求配備泄爆裝置，導(dǎo)致飼料廠紛紛對該設(shè)備進(jìn)行泄爆裝置改造，從而增加了飼料廠的投入成本。另外，由于投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備在工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、使用維護(hù)等方面缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，飼料廠在使用過程中會出現(xiàn)設(shè)備吸塵效果差、投料崗位粉塵濃度大、噪聲大等問題。因此，根據(jù)飼料廠投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用現(xiàn)狀，應(yīng)盡快制定并實(shí)施統(tǒng)一、規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及安全水平，提升產(chǎn)品性能，保障作業(yè)人員職業(yè)健康。

福建省機(jī)械科學(xué)研究院與全國飼料機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員進(jìn)行了充分溝通，建議將投料口用單點(diǎn)脈沖除塵設(shè)備命名為“飼料投料口用袋式粉塵收集器”（以下簡稱“收集器”）并上報(bào)申請?jiān)撛O(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。經(jīng)審查批準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)列入工業(yè)和信息化部辦公廳2021 年第三批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計(jì)劃（工信廳科[2021]234號文），項(xiàng)目計(jì)劃號為2021-1174T-JB。

1 收集器型號及主要性能指標(biāo)確定

1.1 型號

收集器型號參照GB/T 26968《飼料機(jī)械 產(chǎn)品型號編制方法》相關(guān)要求編制。如示例型號CCTS18-11，表示濾袋數(shù)量18 個(gè)、過濾面積為11 m2的飼料投料口用袋式粉塵收集器。

1.2 主要性能指標(biāo)

收集器是飼料廠投料區(qū)域減少粉塵濃度、保障崗位職工職業(yè)健康的重要設(shè)備，其基本工作原理與現(xiàn)有的袋式除塵器相同。工作時(shí)，收集器投料口區(qū)域形成負(fù)壓，投放物料時(shí)在投料口區(qū)域產(chǎn)生的粉塵連同周邊空氣被吸入收集器，其中粉塵被收集器濾塵室內(nèi)的濾袋捕集后，受濾袋內(nèi)部脈沖噴吹氣流吹振，回落至投料口下部，干凈的空氣穿過濾袋后，被排出收集器，因此，收集器的主要性能指標(biāo)應(yīng)包括過濾風(fēng)速、除塵效率、出口粉塵濃度、壓力損失、漏風(fēng)率、處理風(fēng)量及噪聲等。

在飼料廠現(xiàn)場調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)，部分投料口工作區(qū)粉塵濃度較大的原因是投料口尺寸太大引起的，在遠(yuǎn)離收集器濾塵室的投料口處負(fù)壓吸力小，揚(yáng)塵大。因此，收集器與投料口是一個(gè)整體，無論是大料投料口或小料投料口，使用時(shí)投料口整個(gè)平面的負(fù)壓風(fēng)速都應(yīng)達(dá)到一個(gè)最低值，才能保證投料時(shí)投料區(qū)域的粉塵濃度符合相關(guān)要求。經(jīng)研究，本標(biāo)準(zhǔn)首次將“投料口風(fēng)速”指標(biāo)作為收集器的主要性能指標(biāo)，并將其定義為“設(shè)備運(yùn)行時(shí)，含塵氣體通過投料口平面有效面積的平均速度”。

2 試驗(yàn)與研究

收集器投料口按吸入的空氣流向，分為下吸風(fēng)型、側(cè)吸風(fēng)型及側(cè)下吸風(fēng)型投料口，如圖1 所示。其中，下吸風(fēng)型收集器投料口較大，主要應(yīng)用于飼料廠大料投料口，一般用于投放飼料配方中配比大于5%的各種飼料原料；側(cè)下吸風(fēng)型及側(cè)吸風(fēng)型收集器投料口較小，主要應(yīng)用于飼料廠小料投料口，一般用于投放飼料配方中配比小于5%的添加劑或飼料原料等；也有部分中小型飼料廠大料投料口使用側(cè)吸風(fēng)型收集器。

圖1 投料口吸風(fēng)型式及投料口平面示意

針對飼料廠現(xiàn)場安裝數(shù)量較多的下吸風(fēng)型及側(cè)吸風(fēng)型收集器，設(shè)計(jì)了如圖2、圖3 所示的現(xiàn)場試驗(yàn)測試裝置，并制定測試方案，配備測試儀器。

圖2 下吸風(fēng)型測試裝置

圖3 側(cè)吸風(fēng)型測試裝置

2.1 工作區(qū)噪聲試驗(yàn)

對收集器工作區(qū)的噪聲進(jìn)行試驗(yàn)，采用DT8852型高精度聲級計(jì)對兩家飼料生產(chǎn)企業(yè)的大料投料口工作區(qū)進(jìn)行噪聲測試，測試點(diǎn)位置如圖4 所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 大料投料口噪聲試驗(yàn)數(shù)據(jù)[dB(A)]

圖4 大料投料口噪聲試驗(yàn)測試點(diǎn)位置

從表1 可以看出，噪聲隨著測量半徑的增大而減小。由于負(fù)載投料噪聲試驗(yàn)時(shí)疊加了收集器鄰近的其他設(shè)備如刮板輸送機(jī)、提升機(jī)工作噪聲等，因此投料時(shí)的噪聲較空載時(shí)大。

由于大料投料口配置的風(fēng)機(jī)功率在所有收集器中最大，因此試驗(yàn)大料投料口用收集器噪聲具有代表性。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，兩家試驗(yàn)企業(yè)空載噪聲的平均值在77～82 dB(A)，負(fù)載噪聲的平均值在78～87 dB(A)，因此，本標(biāo)準(zhǔn)將收集器空載噪聲的聲功率級設(shè)定為應(yīng)不大于85dB(A)。

2.2 工作區(qū)粉塵濃度試驗(yàn)

對收集器工作區(qū)的粉塵濃度進(jìn)行試驗(yàn)，采用LD-3C 型激光粉塵儀對兩家飼料生產(chǎn)企業(yè)工作時(shí)的大料投料口工作區(qū)及風(fēng)機(jī)出口處進(jìn)行粉塵濃度測試，測試點(diǎn)位置如圖5所示，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2、表3所示，其中表3中H點(diǎn)距離D點(diǎn)及I點(diǎn)距離各為0.3 m。

表2 大料投料口工作區(qū)粉塵濃度

表3 風(fēng)機(jī)出口處粉塵濃度（mg/m3）

圖5 大料投料口及風(fēng)機(jī)出口處粉塵濃度測試點(diǎn)位置

試驗(yàn)時(shí)挑選了水產(chǎn)配合飼料中有代表性的2 種用量較大的原料進(jìn)行試驗(yàn)。從表2、表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)投放細(xì)度細(xì)、密度小的原料（如α-淀粉）時(shí)，工作區(qū)及風(fēng)機(jī)出口處粉塵濃度顯著上升，在投料口工作區(qū)的粉塵濃度瞬時(shí)最高可達(dá)12.27 mg/m3，平均濃度在投料口處約為6.03 mg/m3，在風(fēng)機(jī)出口處約為8.7 mg/m3。

綜合分析表明，現(xiàn)有的收集器工作區(qū)粉塵濃度均能滿足相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求。按照規(guī)范設(shè)計(jì)、安裝及維護(hù)保養(yǎng)的收集器，其工作區(qū)的粉塵濃度數(shù)值還會更低。綜合粉塵防爆及職業(yè)健康要求，本標(biāo)準(zhǔn)將投料工作區(qū)的粉塵濃度設(shè)定為應(yīng)不大于8 mg/m3。

2.3 收集器風(fēng)壓試驗(yàn)

對收集器工作時(shí)的風(fēng)壓、風(fēng)量及風(fēng)速進(jìn)行試驗(yàn)，采用L 型標(biāo)準(zhǔn)皮托管、U 形管壓力計(jì)作為主要檢測儀器，SG-312 型風(fēng)壓風(fēng)速風(fēng)量儀作為對比檢測儀器，對兩家飼料生產(chǎn)企業(yè)工作時(shí)的大料、小料投料口收集器進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量及風(fēng)速測試，測試點(diǎn)位置如圖6所示。

2.3.1 設(shè)備阻力（壓力損失）

試驗(yàn)時(shí)在大料投料口收集器相關(guān)位置安裝靜壓頭，采用U 形管壓力計(jì)測定收集器風(fēng)機(jī)出口、凈化室、濾塵室、投料口與大氣之間的動壓及靜壓數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。從表4數(shù)據(jù)結(jié)果可知，設(shè)備阻力主要來自凈化室與濾塵室之間的濾袋阻力，約為600 Pa，風(fēng)機(jī)阻力約為13 Pa，濾塵室至投料口阻力約為10 Pa，因此，試驗(yàn)時(shí)大料投料口用收集器的設(shè)備總阻力約為623 Pa。

表4 大料投料口粉塵收集器壓力（Pa）

通過實(shí)測的收集器設(shè)備阻力，對比表5 中列出的現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要性能參數(shù)中的設(shè)備阻力參數(shù)值，結(jié)合飼料投料崗位在日常生產(chǎn)時(shí)清理濾袋及內(nèi)腔積塵較為方便，以及飼料相關(guān)管理法規(guī)中對粉塵清理的具體要求，本標(biāo)準(zhǔn)將收集器的設(shè)備阻力（壓力損失）設(shè)定為應(yīng)不大于1.0 kPa。此外，從表4中現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以看出，工作時(shí)濾塵室及投料口之間的壓力為10 Pa，說明工作時(shí)濾塵室的壓力基本等同于大氣壓力，所以，現(xiàn)有的部分企業(yè)在飼料投料口用袋式粉塵收集器的濾塵室段加裝泄爆裝置是完全沒有必要的。

表5 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的性能參數(shù)數(shù)值

2.3.2 壓差監(jiān)測裝置

表4 中實(shí)測的濾塵室及凈化室的現(xiàn)場壓差試驗(yàn)數(shù)據(jù)為600 Pa，該數(shù)據(jù)可以為今后粉塵收集器安裝的壓差監(jiān)測報(bào)警裝置提供數(shù)據(jù)支撐。2019 年施行的GB 15577—2018 中8.4.4 要求設(shè)置風(fēng)壓差監(jiān)測報(bào)警裝置，結(jié)合表4 試驗(yàn)現(xiàn)場測定數(shù)據(jù)及本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)備阻力參數(shù)，建議壓差監(jiān)測報(bào)警裝置的風(fēng)壓差偏離值設(shè)定為不高于800 Pa，即在風(fēng)壓差大于0.8 kPa 時(shí)監(jiān)測裝置應(yīng)發(fā)出聲光報(bào)警信號。

當(dāng)監(jiān)測裝置發(fā)出聲光報(bào)警信號時(shí)，企業(yè)應(yīng)對收集器濾塵室內(nèi)部的布袋等進(jìn)行清理，必要時(shí)應(yīng)更換濾袋。

2.3.3 過濾風(fēng)速

試驗(yàn)時(shí)將不同試驗(yàn)廠家的大料投料口處收集器風(fēng)機(jī)出口處及投料口處動壓參數(shù)匯總至表6。在投料口處采用標(biāo)準(zhǔn)L型皮托管測量動壓時(shí)，由于數(shù)值較小，測量時(shí)讀出的數(shù)值準(zhǔn)確度較低，該參數(shù)僅用于參考。

表6 不同廠家風(fēng)機(jī)出口及投料口動壓測試數(shù)據(jù)

風(fēng)機(jī)出口處的動壓數(shù)值計(jì)算后，得出的實(shí)時(shí)風(fēng)量處于風(fēng)機(jī)銘牌所示的處理風(fēng)量之間，經(jīng)本次試驗(yàn)驗(yàn)證，可以采用各收集器生產(chǎn)廠家所明示的風(fēng)機(jī)處理風(fēng)量用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

除現(xiàn)場試驗(yàn)外，通過調(diào)研函的方式收集了福建豐澤農(nóng)牧有限公司等5 家飼料廠收集器參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)，一并匯總于表7中。

表7 各飼料生產(chǎn)企業(yè)試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)及調(diào)研數(shù)據(jù)匯總

如表7 中過濾風(fēng)速所示，大部分企業(yè)的過濾風(fēng)速小于4 m/min，符合各廠家出廠明示的過濾風(fēng)速數(shù)值。當(dāng)過濾風(fēng)速大于4 m/min時(shí)，收集器的過濾效果較差，此時(shí)投放原料細(xì)度較細(xì)、密度較小且含水量較低的原料時(shí)，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的粉塵濃度會顯著上升，造成收集器工作區(qū)粉塵濃度超標(biāo)；當(dāng)過濾風(fēng)速小于2 m/min時(shí)，收集器的過濾效果較好，但濾袋數(shù)量及長度需要大幅增加，收集器體積增大，成本增加。結(jié)合試驗(yàn)及調(diào)研結(jié)果，本標(biāo)準(zhǔn)將收集器過濾風(fēng)速設(shè)定為應(yīng)不大于4 m/min。

2.3.4 投料口風(fēng)速

投料口風(fēng)速為本標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)首次制定，是反映投料口處粉塵收集能力的一個(gè)重要參數(shù)，該參數(shù)是設(shè)備運(yùn)行時(shí)含塵氣體通過投料口平面有效面積的平均速度，單位為m/min。在處理風(fēng)量一定的情況下，投料口平面有效面積越大，投料口風(fēng)速越低，投料口處的風(fēng)壓（負(fù)壓）越小，吸塵能力越差；投料口平面有效面積越小，則投料口風(fēng)速越高，吸塵能力越好。

現(xiàn)有的部分企業(yè)由于沒有投料口風(fēng)速參數(shù)約束，往往根據(jù)客戶投料要求，隨意設(shè)計(jì)并安裝投料口尺寸，并任意配置收集器，當(dāng)使用過程中投料口風(fēng)速太低時(shí)，易造成投料口吸塵效果差，粉塵濃度大，引發(fā)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)及職業(yè)健康危害風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要統(tǒng)一制定投料口風(fēng)速參數(shù)。

從表7 試驗(yàn)及調(diào)研的投料口風(fēng)速數(shù)據(jù)看，大部分企業(yè)使用的投料口用袋式粉塵收集器投料口風(fēng)速都大于25 m/min。試驗(yàn)時(shí)特意選擇含水量低、細(xì)度較細(xì)且密度較低的水產(chǎn)飼料用α-淀粉進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，投料口風(fēng)速為35.8 m/min 時(shí)，投料口處的實(shí)測平均粉塵濃度為6.03 mg/m3，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)要求。

結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)及調(diào)研數(shù)據(jù)，本標(biāo)準(zhǔn)將收集器投料口風(fēng)速設(shè)定為應(yīng)不小于25 m/min。

2.4 安全

收集器出風(fēng)口處一般為風(fēng)機(jī)出風(fēng)口，部分出風(fēng)口安裝時(shí)高度較低且收集器附近為投料工操作區(qū)，因此規(guī)定出風(fēng)口處應(yīng)安裝有防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)裝置應(yīng)涂區(qū)別于除塵器本體的醒目顏色，顏色應(yīng)符合GB 2893—2008《安全色》的有關(guān)規(guī)定。

根據(jù)GB 19081—2008《飼料加工系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，收集器投料口平面至集塵室內(nèi)為飼料粉塵爆炸危險(xiǎn)場所20 區(qū)，按照GB 12158—2006《防止靜電事故通用導(dǎo)則》防止靜電事故通用導(dǎo)則相關(guān)要求，收集器應(yīng)設(shè)防靜電直接接地設(shè)施，接地電阻不應(yīng)大于100 Ω。

2.5 其他要求

對收集器的外購?fù)鈪f(xié)件、零件、焊接件、鈑金件及涂層質(zhì)量的進(jìn)行了統(tǒng)一要求，對清理門、脈沖噴吹控制儀與電磁脈沖閥動作協(xié)調(diào)性作了相關(guān)規(guī)定。

對涉及標(biāo)準(zhǔn)的主要性能指標(biāo)試驗(yàn)方法進(jìn)行了研究并給出相關(guān)試驗(yàn)方法與步驟。涉及檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸及貯存要求等與現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求基本一致。

3 結(jié)論

① 本標(biāo)準(zhǔn)的制定，填補(bǔ)了國內(nèi)飼料投料口用袋式粉塵收集器的標(biāo)準(zhǔn)空白。

② 本標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了飼料投料口用袋式粉塵收集器過濾風(fēng)速、出口粉塵濃度、除塵效率、壓力損失等性能指標(biāo)，首次引進(jìn)并定義了投料口風(fēng)速作為收集器主要性能指標(biāo)，研究了投料口大小與處理風(fēng)量關(guān)系，確定了投料口風(fēng)速參數(shù)，避免了企業(yè)盲目擴(kuò)大投料口尺寸，造成集塵效果差、工作區(qū)粉塵濃度大的問題。

③ 本標(biāo)準(zhǔn)針對收集器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)研究，明確提出飼料投料口用袋式粉塵收集器不需要安裝泄爆裝置，對安裝的壓差監(jiān)測報(bào)警裝置給出了合理的壓差數(shù)據(jù)，提升了產(chǎn)品安全性能。

④ 本標(biāo)準(zhǔn)對壓力損失參數(shù)提出了較先進(jìn)的要求，對涉及安全的粉塵濃度、安全防護(hù)及防靜電接地設(shè)施等進(jìn)行了統(tǒng)一要求，可以促進(jìn)國內(nèi)粉塵收集器制造廠家提高工藝設(shè)計(jì)及制造水平，采用先進(jìn)加工工藝，提高產(chǎn)品性能。

⑤ 本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，有助于規(guī)范行業(yè)行為，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，推動行業(yè)發(fā)展。