卸糧坑卸糧粉塵外溢原因及解決辦法研究

◎ 秦 鋒，孫慧男，梁國(guó)珍，高楊楊，羅 棟，王 蓉

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450001）

基于糧食綠色倉(cāng)儲(chǔ)提升行動(dòng)，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)糧倉(cāng)是糧食儲(chǔ)備設(shè)施的重要任務(wù)。需要明確高標(biāo)準(zhǔn)糧倉(cāng)建設(shè)的總體要求、倉(cāng)房建筑、接發(fā)與儲(chǔ)糧工藝、電氣與自控、信息化系統(tǒng)與綜合布線等內(nèi)容；重點(diǎn)提升倉(cāng)房建筑、進(jìn)出倉(cāng)工藝、綠色儲(chǔ)糧工藝、信息管理系統(tǒng)等技術(shù)要求。散糧裝卸作業(yè)作為進(jìn)出倉(cāng)工藝環(huán)節(jié)中的重要節(jié)點(diǎn)之一，其中針對(duì)糧庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)揚(yáng)塵問題，裝卸、輸送、清理等采取防塵措施，優(yōu)化接發(fā)和清理工藝，提升設(shè)備性能，推動(dòng)環(huán)保高效作業(yè)變得非常重要。此外，國(guó)家也越來(lái)越重視環(huán)保生產(chǎn)和作業(yè)，各地政府對(duì)污染型生產(chǎn)型企業(yè)基本保持零容忍的態(tài)度。對(duì)于糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)，糧食裝卸過程中產(chǎn)生的粉塵污染尤為嚴(yán)重，因此企業(yè)非常重視粉塵外溢問題。但是目前卸糧坑卸糧過程中產(chǎn)生的粉塵外溢仍未能得到很好的解決。本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)開發(fā)一種專用吸塵罩，可快速處理不同卸糧點(diǎn)的粉塵，有效控制粉塵外溢，改善卸糧工作環(huán)境。

1 卸糧粉塵擴(kuò)散研究現(xiàn)狀

玉米、小麥、大豆等農(nóng)作物在收獲、加工、運(yùn)輸過程中，由于糧食破碎和氣流剪切作用會(huì)產(chǎn)生大量不同粒徑的粉塵顆粒[1-2]。隨著我國(guó)糧食行業(yè)機(jī)械化程度的提高，高濃度糧食粉塵污染嚴(yán)重威脅著作業(yè)人員的健康，可對(duì)人體呼吸系統(tǒng)、皮膚、眼睛等造成損害。此外，糧食粉塵會(huì)加劇生產(chǎn)儀器機(jī)械部件的磨損，影響生產(chǎn)效率和安全。卸糧坑作為糧食倉(cāng)儲(chǔ)物流中的主要接卸形式，因其結(jié)構(gòu)和配套的車運(yùn)散糧接卸設(shè)施，在糧食接卸過程中會(huì)產(chǎn)生大量的糧食粉塵，若不采取除塵措施，最大瞬時(shí)粉塵濃度可達(dá)1 000 mg·m-3。目前，卸料坑除塵方法主要為密閉吸風(fēng)法，但由于除塵系統(tǒng)設(shè)置不合理、現(xiàn)場(chǎng)卸料環(huán)境復(fù)雜等原因，導(dǎo)致除塵效果不佳。因此，研究卸糧坑糧食粉塵的產(chǎn)生機(jī)理及擴(kuò)散規(guī)律對(duì)建立安全有效的除塵系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)工業(yè)過程產(chǎn)生粉塵的性質(zhì)及其產(chǎn)生機(jī)理和擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了一系列的研究[2]。李恩科等[3]、李新宇等[4]、周乃如等[5]對(duì)常見糧食粉塵的粒度、堆積密度、真實(shí)密度等物理特性進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明糧食粉塵粒徑分布廣泛，且符合正態(tài)分布規(guī)律。此外，糧食粉塵具有較大的空隙率，其真實(shí)密度為堆積密度的2～4 倍。李妍妍等[6]認(rèn)為，飼料卸料坑粉塵的產(chǎn)生主要與物料下落速度、物料排出氣流、除塵吸風(fēng)量有關(guān)。卸料坑內(nèi)物料下落速度越快，產(chǎn)生的粉塵就越多。李小川等[7-8]認(rèn)為誘導(dǎo)氣流是影響散料運(yùn)輸過程中粉塵產(chǎn)生的關(guān)鍵因素之一，誘導(dǎo)氣流量大小同溜槽尺寸、傾角等密切相關(guān)。通過減小輸送過程中散體物料的分散度和物料與空氣的接觸面積，可有效降低誘導(dǎo)氣流量，從而減少粉塵的產(chǎn)生。COOPER 等[2]、SHEN 等[9]通過實(shí)驗(yàn)對(duì)散料自由下落過程中產(chǎn)生的誘導(dǎo)氣流、速度分布、粉塵擴(kuò)散規(guī)律等進(jìn)行研究，分析誘導(dǎo)氣流量與物料下落速度、質(zhì)量流量、顆粒密度和大小的關(guān)系，得到這些重要參數(shù)與誘導(dǎo)氣流之間的量化關(guān)系。在工程應(yīng)用方面，王磊等[10]、陳芳[11]、尹文婧等[12]通過CFD，對(duì)工業(yè)過程中粉塵污染的擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行仿真模擬研究，構(gòu)建氣固兩相流模型。在不同進(jìn)風(fēng)風(fēng)速和抽塵風(fēng)量的情況下，對(duì)粉塵擴(kuò)散機(jī)制、粉塵分布規(guī)律、作業(yè)內(nèi)流場(chǎng)變化進(jìn)行分析解釋，得出安全、高效的除塵抑塵辦法。

2 卸糧坑卸糧及粉塵擴(kuò)散機(jī)理

卸糧坑主體結(jié)構(gòu)位于地面下，地面以上僅有格柵、除塵風(fēng)管、除塵器及除塵風(fēng)機(jī)。散糧車行駛至格柵正上方后，采用后卸和側(cè)卸2 種方式自動(dòng)卸料，通過倒楔形結(jié)構(gòu)，糧食進(jìn)入卸糧坑下方的輸送設(shè)備內(nèi)。由于卸糧時(shí)糧食流動(dòng)速度快，瞬間卸下車的糧食受設(shè)備產(chǎn)量和卸糧坑格柵下糧速度的限制，卸糧坑上部的糧堆不能及時(shí)落入下方的輸送設(shè)備內(nèi)。由于受到車的擾動(dòng)、風(fēng)的攪動(dòng)、落料時(shí)氣流反作用，粉塵迅速擴(kuò)散，大量粉塵滯留在地面以上格柵處，難以被地下的負(fù)壓除塵風(fēng)口收集，造成粉塵四溢，工作環(huán)境粉塵濃度大，嚴(yán)重影響操作人員的健康及周邊環(huán)境。

3 卸糧坑卸糧粉塵外溢原因分析

3.1 敞開式的作業(yè)方式

由于散糧車卸糧作業(yè)流程和模式的限制，很多糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)卸糧時(shí)采用敞開式的作業(yè)方式，散糧車前后無(wú)有效圍擋，使卸糧坑上的粉塵受到風(fēng)的擾動(dòng)導(dǎo)致粉塵外溢。且卸糧時(shí)多采用高效快速的卸糧方式，直接導(dǎo)致地面以下的吸風(fēng)口無(wú)法捕捉地面以上形成的揚(yáng)塵，因此外溢粉塵無(wú)法進(jìn)行集中處理，造成大量粉塵四溢，卸糧現(xiàn)場(chǎng)見圖1。

圖1 卸糧現(xiàn)場(chǎng)照片圖

3.2 除塵方式設(shè)計(jì)不合理

目前使用較多的除塵方式為沉入式吸塵方式。卸糧時(shí)，一部分粉塵在糧流自流作用下經(jīng)卸糧格柵下部的除塵風(fēng)網(wǎng)被吸入除塵器內(nèi)，另一部分粉塵在卸糧過程中糧流的沖擊反彈作用下，滯留在格柵上部，這部分粉塵容易受外界氣流的擾動(dòng)，導(dǎo)致粉塵不易集中，易擴(kuò)散，污染周邊環(huán)境。格柵上部除塵風(fēng)網(wǎng)多位于兩側(cè)墻體上，卸糧坑跨度過大容易導(dǎo)致卸料點(diǎn)距離除塵風(fēng)網(wǎng)吸塵點(diǎn)較遠(yuǎn)，風(fēng)量和風(fēng)速不足以達(dá)到吸塵的作用，造成部分粉塵不易收集。布袋是除塵器的核心部件，由于企業(yè)維護(hù)不當(dāng)，造成布袋堵塞，除塵能力下降，導(dǎo)致處理粉塵效果不佳。

4 卸糧坑卸糧粉塵外溢控制方法

卸糧坑粉塵外溢的主要原因是格柵以上的粉塵擴(kuò)散。針對(duì)散糧車卸糧時(shí)的實(shí)際情況和卸糧方式，提出抑制粉塵擴(kuò)散的辦法。根據(jù)卸糧時(shí)粉塵的擴(kuò)散路徑特點(diǎn)，開發(fā)研究一種適合卸糧坑卸糧的專用吸塵裝置——移動(dòng)式可調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)向的卸糧坑吸塵罩（圖2）。在不影響卸糧作業(yè)的同時(shí)，又能有效控制格柵上部粉塵的溢散，起到降塵的作用。

圖2 移動(dòng)式可調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)向的卸糧坑吸塵罩圖

該裝置配合原有的除塵風(fēng)網(wǎng)使用，主要用于收集后卸式散糧車尾部粉塵。卸糧時(shí)可放于后卸車的尾部，待散糧車到達(dá)卸糧坑指定區(qū)域后，將該吸塵罩移動(dòng)至散糧車卸料點(diǎn)，將布袋除塵器吸風(fēng)軟管連接至吸塵罩尾部，開啟布袋除塵器，調(diào)節(jié)吸塵罩尾部調(diào)節(jié)風(fēng)量裝置及吸塵罩頭部導(dǎo)流裝置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)節(jié)至最佳除塵狀態(tài)，完成除塵作業(yè)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文研發(fā)的吸塵罩基于原有的除塵風(fēng)網(wǎng)，在原有風(fēng)網(wǎng)的基礎(chǔ)上分出一段支網(wǎng)與吸塵罩端部的吸風(fēng)軟管連接，吸塵罩前端正對(duì)后卸式散糧車尾部，除塵系統(tǒng)風(fēng)力大，效率高，粉塵收集效果好，裝置成本低、投入小、易維護(hù)檢修。