淺析幾種常見除塵器在機(jī)械化糧庫中的應(yīng)用

楊敬君，張賀松，黎世靜，陳小飛

(1.廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫，廣東 東莞 523145； 2.東莞深糧物流有限公司，廣東 東莞 523145)

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淺析幾種常見除塵器在機(jī)械化糧庫中的應(yīng)用

楊敬君1，張賀松1，黎世靜1，陳小飛2

(1.廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫，廣東 東莞 523145； 2.東莞深糧物流有限公司，廣東 東莞 523145)

介紹了糧食行業(yè)常用的除塵系統(tǒng)以及除塵設(shè)備的組成和工作原理,并結(jié)合近年來的應(yīng)用實例，從多個方面對幾種常見除塵器在機(jī)械化糧庫中的應(yīng)用效果和優(yōu)缺點進(jìn)行比對分析，提出了機(jī)械化糧庫中除塵設(shè)備及其附屬配件配置選型建議，并對存在的問題進(jìn)行分析，提出一些優(yōu)化改進(jìn)措施。

糧庫；糧食粉塵；輸送設(shè)備；除塵器；三防布袋；防爆

在機(jī)械化程度較高的現(xiàn)代化糧食倉儲物流企業(yè)，采用輸送設(shè)備將物料輸送至目的地是必不可少的環(huán)節(jié)，在這個過程中，散狀原糧流進(jìn)、流出和在輸送過程中的拋灑以及輸送設(shè)備工作面對糧食的沖擊、摩擦等，都會使原糧中微細(xì)物料或者粉塵離開物料主流飛揚到空氣中；而物料高速下落時攜帶的誘導(dǎo)空氣又易使進(jìn)料斗內(nèi)形成正壓，加劇了粉塵的飛揚。糧食粉塵是糧食物流倉儲行業(yè)室內(nèi)外粉塵污染的主要源頭，也是發(fā)生粉塵爆炸的潛在危險源，對各物料粉塵污染點進(jìn)行必要的通風(fēng)除塵和粉塵收集治理，對保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排、潔凈生產(chǎn)和保證安全生產(chǎn)都有著非常重要的意義。在輸送系統(tǒng)中，配套相應(yīng)的除塵系統(tǒng)則是降低倉儲中轉(zhuǎn)損耗、改善生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境、保障安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)施，而除塵器又是除塵系統(tǒng)的重要設(shè)備。

1 糧食粉塵概述[1-2]

粉塵是空氣污染的重要污染物質(zhì)之一，是對能夠長時間懸浮于空氣中的顆粒物總稱。在現(xiàn)代化機(jī)械糧庫中，粉塵污染主要來源于糧食粉塵，其主要成分為有機(jī)物，屬于不導(dǎo)電有機(jī)可燃性粉塵，具有易燃易爆的特性。粉塵爆炸的難易與粉塵的粒度和粒度分布有關(guān)，在機(jī)械化糧庫筒倉儲運生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的糧食粉塵粒徑主要分布于0.1～200 μm，最大的可達(dá)400 μm，而小于75 μm的占比達(dá)80%左右。

糧食粉塵爆炸歷來是糧食加工、倉儲運輸過程中的安全隱患之一，在糧食進(jìn)出倉和加工過程中，不可避免地會產(chǎn)生粉塵，其通常以粉塵云或粉塵層的形式存在，在與空氣混合后達(dá)到一定濃度時，如果遇到足夠能量的點火源，就有可能被點燃并發(fā)生有巨大破壞力的粉塵爆炸；因此在糧食物流企業(yè)的輸送系統(tǒng)中，增設(shè)除塵系統(tǒng)和選用合適的除塵設(shè)備就顯得尤為重要。

2 除塵系統(tǒng)[3]

2.1 除塵系統(tǒng)的組成

除塵系統(tǒng)主要由集氣罩、進(jìn)氣管道、除塵器、排氣管道、離心風(fēng)機(jī)、電機(jī)、卸塵裝置、粉塵處理與回收系統(tǒng)及其附屬設(shè)施等組成(見圖1)。

圖1 高壓脈沖除塵系統(tǒng)示意圖

2.2 除塵系統(tǒng)的工作原理

利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的動力，將含塵氣體通過風(fēng)管送入除塵設(shè)備內(nèi)進(jìn)行凈化，凈化后的氣體由排氣管道排出，回收的粉塵由排灰裝置排出；電機(jī)是為風(fēng)機(jī)提供電力來源的設(shè)備，其他設(shè)備為配套設(shè)施。

除塵系統(tǒng)中負(fù)責(zé)含塵空氣的凈化則是由除塵器完成，除塵系統(tǒng)除塵效果的好壞主要取決于除塵器工作狀態(tài)的好壞。

3 布袋除塵器簡介

3.1 概述

除塵器是將粉塵從含塵氣流中分離出來的設(shè)備，是通風(fēng)除塵系統(tǒng)中保證空氣排放達(dá)到環(huán)保要求的關(guān)鍵設(shè)備，也是含塵空氣中具有經(jīng)濟(jì)價值粉塵或物料的回收設(shè)備。由于含塵氣流中粉塵的種類、性質(zhì)不同，在粉塵分離技術(shù)中采用的除塵器類型也各不相同，

布袋除塵器最顯著的特點就是對含塵空氣中細(xì)粒徑粉塵的除塵效率特別高，除塵效率一般都在99%以上，屬于高效除塵器，可從含塵空氣中分離的最小粒徑粉塵粒徑可達(dá)0.01 μm。其工作原理是利用織物或多孔填料層的篩濾作用將粉塵從含塵空氣中分離出來。糧食粉塵的易燃易爆、不導(dǎo)電性和80%粉塵粒徑小于75 μm的特性決定了糧食粉塵比較適合使用布袋除塵器對其進(jìn)行收集與處理。

3.2 布袋除塵器組成

常見的布袋除塵器主要由箱體、濾袋及其輔助部分、濾布的清灰系統(tǒng)、排灰機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等5部分構(gòu)成(見圖2)，但實現(xiàn)含塵空氣中粉塵的分離和凈化工作主要是由濾布完成。

圖2 除塵器結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 布袋除塵器除塵工作原理

布袋除塵器除塵工作原理見圖3。

圖3 布袋過濾清灰示意圖

當(dāng)含塵氣體由進(jìn)風(fēng)管經(jīng)進(jìn)風(fēng)口切向進(jìn)入箱體，因體積突然擴(kuò)張，風(fēng)速隨之降低，一部分重質(zhì)粉塵首先沉淀下來，落入箱體，經(jīng)排灰系統(tǒng)排出(直接排出)，輕質(zhì)粉塵則隨氣流流向濾袋，空氣穿過濾袋，經(jīng)過上箱體經(jīng)出風(fēng)口排出，粉塵則被擋在濾袋外面，不能隨氣流排出，從而達(dá)到了氣塵分離的效果。隨著時間的延長，濾袋外表面的粉塵不斷增加,使得氣流穿過濾袋的阻力也隨之增加，此時濾布的清灰系統(tǒng)與控制系統(tǒng)協(xié)同開始工作，按一定順序和時間間隔，控制系統(tǒng)控制電磁閥的啟閉，此時壓縮空氣從脈沖閥噴出,使濾袋瞬時膨脹、振動,濾袋表面的粉塵開始脫落，進(jìn)入灰斗,隨后由排灰機(jī)構(gòu)將粉塵排出，脈沖袋式除塵器的各倉室依次進(jìn)行清灰,完成清灰的倉室隨即恢復(fù)除塵狀態(tài)。

3.4 糧庫常用布袋除塵器分類[4]

布袋除塵器在實際使用中多根據(jù)清灰方式命名，常用的清灰方式為氣流反吹風(fēng)清灰。因為氣流反吹風(fēng)清灰的噴吹時間極短，具有脈沖的特性；因而，氣流反吹風(fēng)清灰的布袋除塵器又常稱為脈沖除塵器。

根據(jù)除塵器脈沖清灰噴吹氣流壓力的高低不同，袋式除塵器可分為兩類：高壓脈沖除塵器和低壓脈沖除塵器。高壓脈沖除塵器通常是以空氣壓縮機(jī)為噴吹氣源設(shè)備的反吹風(fēng)清灰方式，其噴吹壓力一般在0.5～0.8 MPa；低壓脈沖除塵器多以羅茨鼓風(fēng)機(jī)為噴吹氣源設(shè)備的反吹風(fēng)清灰方式，噴吹壓力一般在0.05～0.08 MPa，有時也選用YBM型無油滑片氣泵或DFT系列無油壓力泵。另外，由于結(jié)構(gòu)形式和安裝位置的不同，高壓脈沖除塵器又可分為兩種：高壓脈沖除塵器和插入式高壓脈沖除塵器。

4 幾種袋式除塵器使用場所

廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫是廣東珠江 “糧食走廊”的核心庫，也是國家糧食現(xiàn)代物流發(fā)展規(guī)劃華南沿海流入通道，“北糧南運”的關(guān)鍵節(jié)點庫；于2008年建成20個單倉倉容1.1萬t的高大淺圓倉，配套輸送設(shè)備為固定式托輥皮帶機(jī)、氣墊皮帶機(jī)、刮板機(jī)、埋刮板機(jī)和斗式提升機(jī)等，倉儲物流體系已經(jīng)基本上實現(xiàn)“四散化”作業(yè)。

東莞直屬庫一期建設(shè)項目配套低壓脈沖除塵器8臺，分別位于計量塔、進(jìn)倉轉(zhuǎn)接塔和淺圓倉倉下，分別用于樓塔內(nèi)散料秤、塔內(nèi)搭接輸送設(shè)備的除塵清灰；高壓脈沖除塵器是在運營期間新增的除塵設(shè)備，主要負(fù)責(zé)收集處理地下通廊和地下室輸送設(shè)備搭接點粉塵的收集處理；插入式脈沖除塵器則用在淺圓倉倉頂，負(fù)責(zé)糧食入倉流程設(shè)備轉(zhuǎn)接點的除塵。

5 3種脈沖除塵器對比分析

低壓脈沖除塵器(見圖4)、高壓脈沖除塵器(見圖5)和插入式脈沖除塵器(見圖6)各有優(yōu)缺點，結(jié)合近年來的使用情況，本研究主要從反吹氣源穩(wěn)定性、設(shè)備安裝和吸塵點布置、除塵效果、維護(hù)保養(yǎng)工作量等幾個方面進(jìn)行分析比較。

圖4 低壓脈沖除塵器結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 高壓脈沖除塵器結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 插入式除塵器結(jié)構(gòu)示意圖

5.1 反吹氣源穩(wěn)定性比較

本項目設(shè)備廠家選用YBM系列無油滑片氣泵作為低壓脈沖除塵器反吹風(fēng)氣源產(chǎn)生裝置，該氣泵屬于容積泵，其工作原理是：石墨滑片安裝在開槽的轉(zhuǎn)子中，轉(zhuǎn)子偏心的安裝在泵體內(nèi)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，滑片自轉(zhuǎn)子滑道內(nèi)滑出，緊貼泵體表面滑動，轉(zhuǎn)子、滑片、泵體所形成的腔體隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，其空間大小呈周期性變化，腔體增大時，吸入空氣，腔體變小時，排出介質(zhì)，周而復(fù)始，完成氣體的壓縮。氣泵啟動時，轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)，滑道內(nèi)的石墨滑片快速撞擊泵體，容易造成石墨滑片破碎，失去壓縮空氣功能；另外，由于滑片泵安裝在除塵器附近，進(jìn)氣口容易堵塞，影響滑片泵正常運行，因此，無油滑片泵壓縮氣源壓力穩(wěn)定性差。高壓脈沖除塵器和插入式脈沖除塵器反吹風(fēng)氣源來自空壓機(jī)系統(tǒng)，空壓機(jī)系統(tǒng)輸出的壓縮空氣壓力穩(wěn)定、質(zhì)量較好。

5.2 除塵器安裝位置及吸塵點布置對比

低壓脈沖除塵器和高壓脈沖除塵器均采用集中除塵，除塵器通過與之相連的風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)完成粉塵的收集處理，其吸塵點布局較靈活，單臺除塵器可完成多個吸塵點的粉塵處理。除塵器安裝位置也較靈活，通常安裝在相對較高處，便于收集的粉塵回流到流程設(shè)備中，但也應(yīng)盡量安裝在除塵范圍流程末端，目的是避免排灰管中的灰塵回流到流程設(shè)備中被反復(fù)流轉(zhuǎn)；與除塵器配套的除塵風(fēng)管不宜過長，且應(yīng)盡量減少平行段，防止粉塵沉降堵塞風(fēng)管。

插入式扁平濾布高壓脈沖除塵器(插入式除塵器)的主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，就地單點處理揚塵，收集的粉塵直接回流到設(shè)備中。插入式除塵器主要安裝在散狀物料的轉(zhuǎn)卸處，為了保證除塵效果，其安裝位置距離揚塵及轉(zhuǎn)卸點要求較嚴(yán)苛，安裝在距離搭接點前方2 m處除塵效果較好，因此，插入式除塵器適用于室外空曠的位置，室內(nèi)通常受限于樓層高度或室內(nèi)噪音控制要求而不適合選用。

5.3 除塵效果

低壓脈沖除塵器在設(shè)備運行初始階段，低壓泵運行正常，除塵效果尚可，隨著時間的推移，低壓泵的造氣功能逐漸下降和失效，除塵布袋的清灰過程無法正常完成，進(jìn)而影響整個除塵系統(tǒng)的正常運行；高壓脈沖除塵器是在低壓脈沖除塵器的基礎(chǔ)上改良而來，其除塵布袋的清灰氣源采用空壓機(jī)系統(tǒng)集中供應(yīng)，氣源穩(wěn)定，布袋的除塵過濾功能可以長時間保持穩(wěn)定，除塵系統(tǒng)的除塵效果好。上述兩種除塵器的排灰機(jī)構(gòu)均采用料封或關(guān)風(fēng)器，有效將含塵氣室與排灰管較好的分隔開，較好保證了含塵氣室負(fù)壓的穩(wěn)定性。

插入式除塵器自帶小風(fēng)機(jī)，運行時使上氣室產(chǎn)生負(fù)壓，從而引導(dǎo)含塵氣流集中到除塵氣室，粉塵聚積在濾袋外面，通過噴吹系統(tǒng)將粉塵抖落進(jìn)行除塵；該除塵器通常直接安裝在輸送設(shè)備的蓋板上，除塵氣室與設(shè)備內(nèi)部直接連通，脈沖反吹風(fēng)噴吹時，反吹氣流易造成設(shè)備內(nèi)部瞬時正壓增大，設(shè)備密封不嚴(yán)處溢塵較大，噴吹抖落的粉塵也易被除塵器重復(fù)收集處理。

5.4 維修保養(yǎng)工作量

低壓脈沖除塵器反吹風(fēng)氣源發(fā)生裝置整機(jī)故障率較高，滑片泵的滑片易碎、進(jìn)氣端空氣濾芯易堵塞，為保證噴吹氣源和除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運行，需要經(jīng)常性維護(hù)保養(yǎng)；低壓脈沖除塵器上箱體內(nèi)含有壓縮空氣氣室，除塵布袋無法從頂部完成更換，操作人員需進(jìn)入箱體內(nèi)部，對濾袋進(jìn)行拆除與綁扎，操作環(huán)境十分惡劣；再者，該除塵器脈沖反吹風(fēng)采用一閥兩袋噴吹結(jié)構(gòu)，電磁閥是布袋數(shù)量的一半，使用后期維護(hù)保養(yǎng)工作量及成本大。

高壓脈沖除塵器與插入式除塵器噴吹氣源為空壓機(jī)系統(tǒng)集中供氣，氣壓多穩(wěn)定在0.5～0.8 MPa，布袋清灰效果較好，但由于噴吹壓力較大，電磁閥和布袋使用壽命相比低壓來得短，但該除塵器濾袋的更換相比低壓脈沖除塵器來得簡單，僅需打開頂蓋，卸下壓板螺栓即可更換，換袋時人處于花板上方的凈氣側(cè)，與含塵布袋接觸時間短暫，換袋工作十分簡便，不僅消除了繁重的勞動，還改善了換袋的操作環(huán)境；不過，由于高壓脈沖除塵器連接著除塵風(fēng)網(wǎng)，隨著使用時間的增長，布袋表面粉塵積聚，風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速不斷的下降，風(fēng)管內(nèi)部容易發(fā)生積塵現(xiàn)象，后期清理維護(hù)工作量偏大。

5.5 其他

為確保除塵系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，除塵設(shè)備附屬配件的選用也需要加以重視，如除塵布袋應(yīng)選用“三防布袋”(防水、防油、防靜電)，防止布袋受潮、粉塵板結(jié)、布袋靜電積聚，避免靜電放電引起粉爆；脈沖電磁閥與脈沖控制儀也應(yīng)選用粉塵防爆型；高壓脈沖除塵器和低壓脈沖除塵器與風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)將不同區(qū)域多臺設(shè)備連接到一起，萬一局部設(shè)備發(fā)生粉塵爆炸等險情時，對整個設(shè)備流程系統(tǒng)安全隔爆較為不利；另外，為了保證除塵效果，集中除塵系統(tǒng)通常選用功率較大的風(fēng)機(jī)，除塵風(fēng)機(jī)安裝位置附近的噪音較大，對現(xiàn)場巡視工人的健康不利等。

6 結(jié)束語

以上3種除塵器各有優(yōu)缺點，綜合其性能特點和近年來的使用經(jīng)驗，筆者認(rèn)為在機(jī)械化糧庫和倉儲物流企業(yè)中，除塵系統(tǒng)的除塵設(shè)備宜選用高壓脈沖除塵器，針對高壓脈沖除塵器使用過程中暴露出的一些弊端，可以通過一些措施加以改進(jìn)，如除塵風(fēng)網(wǎng)容易積灰問題，我們可以在風(fēng)網(wǎng)中增設(shè)風(fēng)速儀，動態(tài)監(jiān)測風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速，及時更換布袋或增大吸風(fēng)量，將風(fēng)管連接部分法蘭設(shè)計成便于拆裝的抱箍式，在平行段每隔6 m設(shè)置觀察門和清灰口，方便后期風(fēng)管積灰的清理；除塵風(fēng)機(jī)安裝位置附近的噪音較大問題，可以通過選用消音效果較好的消聲器改善作業(yè)環(huán)境。但如何做好除塵系統(tǒng)風(fēng)網(wǎng)吸風(fēng)點與之連通設(shè)備之間的隔爆還需要業(yè)內(nèi)專家們進(jìn)步一的研究探討。

[1] 胡鑒川.淺論糧食筒倉發(fā)生粉塵爆炸的原因和預(yù)防措施[J].糧食與飼料工業(yè),1983(4):32-35.

[2] 劉 林,孫文學(xué).糧食筒倉粉塵爆炸與防治[J].西部糧油科技,1998(2):43-45.

[3] 吳建章，李東森.通風(fēng)除塵與氣力輸送[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2009：29-55.

[4] 宋德生.淺談除塵系統(tǒng)的分類和選型[J].裝備制造,2009(8):274.

(責(zé)任編輯：俞蘭苓)

新技術(shù)從玉米芯里“變出”石墨烯

傳統(tǒng)印象里石墨烯只能來源于石墨礦物質(zhì)，現(xiàn)如今有一種新方法顛覆傳統(tǒng)，我國專家利用從玉米芯中提取糠醛等物質(zhì)后剩余的纖維素為原料制備了生物質(zhì)石墨烯材料，同時還實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，已創(chuàng)超億元產(chǎn)值。近日，由黑龍江大學(xué)和濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司聯(lián)合完成的“生物質(zhì)石墨烯材料綠色宏量制備工藝”項目通過專家組鑒定，鑒定結(jié)果認(rèn)為該項目在國際上首創(chuàng)從生物質(zhì)中提取制備石墨烯材料的技術(shù)路徑，方法綠色環(huán)保、成本低，生物質(zhì)石墨烯材料質(zhì)量高、導(dǎo)電性優(yōu)異。

(KJRB,2017-05-17)

Analysis of the application of several common dust removers used in the mechanized grain depot

YANG Jing-jun1,ZHANG He-song1,LI Shi-jing1,CHEN Xiao-fei2

(1.Dongguan Depot，Guangdong Province Grain Reserves Corporation,，Dongguan 523145,China;2.Dongguan SZCG Logistics Co., Ltd.,Dongguan 523145,China)

The composition and working principle of dust remove equipment and system that commonly used in the grain field were investigated. Combined with long time running, the application effects, advantages and disadvantages were comparatively analyzed. The optimization suggestion and improvement were given for the configuration of dust remove system and accessory.

grain depot；grain dust;conveying equipment;dust remover; cloth bag of water-proof, oil proof and antistatic;explosion-proof

2017-03-08；

2017-05-26

楊敬君(1987-)，男，研究方向為糧食倉儲物流設(shè)備。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.06.003

TU249.2

A

1003-6202(2017)06-0009-05