嚴云修，周福寶，周正海，盧 毅，陳 軍，王志河，胡育銘，丁愛斌

1.中央儲備糧鎮(zhèn)江直屬庫有限公司 （鎮(zhèn)江 212000）

2.中國礦業(yè)大學 安全工程學院 （徐州 221116）

近年來，隨著我國經濟的迅猛發(fā)展和世界貿易的需要，糧食裝卸和倉儲體系日趨完善，大宗散糧裝卸量大幅增長。在保障城市供給以及戰(zhàn)略儲備之余，散糧在其裝卸、儲運過程中極易產生大量粉塵，目前日益頻繁的散糧倉儲作業(yè)勢必會引起更為嚴重的粉塵排放問題［1］。尤其在水系周圍，較為強烈的風流會攜帶粉塵迅速擴散，是周邊空氣中PM2.5、PM10以及可吸入性顆粒物質的主要來源；同時大量學者曾對糧食倉儲作業(yè)過程中產生的粉塵濃度及理化性質進行研究，發(fā)現(xiàn)其與呼吸系統(tǒng)疾病、塵肺病、皮膚病等有很大關聯(lián)［2－3］。出于環(huán)境保護以及職業(yè)衛(wèi)生的需求，在保證作業(yè)效率的前提下控制其粉塵污染問題，成為目前糧食倉儲作業(yè)亟需解決的難題。

埋刮板卸船機主要用于巨型散糧船的連續(xù)卸船作業(yè)，具有能耗小、輸送能力大、效率高等特點，給散糧倉儲作業(yè)帶來便利的同時也造成了較為嚴重的粉塵污染［4］。從業(yè)人員處于長期接塵環(huán)境中，極易罹患塵肺病、皮膚病等相關疾病。目前袋式除塵器被廣泛應用于散糧裝卸降塵，但其存在著明顯的不足。長時間運行后，不僅濾袋表面板結現(xiàn)象嚴重，濾袋之間容易出現(xiàn)粉塵“架橋”現(xiàn)象，導致除塵器阻力增高［5］。而且清灰困難，容易導致大量粉塵堆積在錐斗中堵塞除塵器，甚至可能倒灌至風流管路中。因此，迫切需要研發(fā)一種有效的降塵裝備，以降低散糧倉儲作業(yè)過程中所產生的粉塵濃度。

目前濾筒除塵技術在除塵領域有著廣泛的應用，與傳統(tǒng)的袋式除塵技術相比，在相同體積下其過濾面積為濾袋2～3倍，運行阻力小，清灰效果好，堵塞概率低，過濾精度更高，可有效過濾對人體傷害較大的可呼吸性粉塵。然而，利用濾筒除塵技術抑制散糧倉儲作業(yè)過程中所產生粉塵的研究尚未見到報道。因此，有必要研究濾筒除塵技術在散糧倉儲作業(yè)降塵中的應用，并利用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對濾筒除塵器降塵效果進行分析及驗證。

在分析散糧倉儲作業(yè)粉塵特性的基礎上，研發(fā)了一種適用于散糧裝卸降塵的濾筒除塵裝備，以更有效的控制粉塵，并應用于埋刮板卸船機散糧裝卸流程中。在我國，這也是第一次將濾筒除塵器應用到埋刮板卸船機散糧倉儲作業(yè)流程中，具有重要的指導意義。

1 埋刮板卸船機散糧裝卸中粉塵特性分析

在散糧裝卸過程中，糧食經由取料頭、傾斜刮板輸送機、水平刮板輸送機到達碼頭皮帶輸送機。在散糧轉運處（傾斜刮板輸送機與水平刮板輸送機、水平刮板輸送機與碼頭皮帶輸送機），散體物料受重力影響自由下落。物料的大量下落會攜帶外界空氣進入，形成與物料掉落方向相反的氣流，夾帶大量粉塵向外逸散，污染周邊環(huán)境。

當裝卸物料為夾帶粉塵較多的大豆、小麥等時，裝卸流程中轉載點產生的粉塵會迅速增加。在現(xiàn)場卸船機裝卸大豆時，對逸散粉塵進行取樣，經由S3500系列激光粒度分析儀檢驗，粒徑分布如圖1所示。呼吸性粉塵主要是指空氣動力學直徑在5μm以下的粉塵，能沉積于人體呼吸系統(tǒng)及肺泡中，對健康危害極大。從圖1可知，散糧裝卸過程中產生的粉塵中呼吸性粉塵占比高達12.16%，粒徑小于100μm 以下的粉塵占比達87.53%。粉塵粒徑越小，懸浮在空氣中的時間越長，對環(huán)境的危害越大。散糧裝卸過程中產生的粉塵極易隨風流在空氣中擴散，不僅會對作業(yè)人員健康不可治愈的傷害、導致附近作業(yè)環(huán)境能見度極低，而且是周邊環(huán)境空氣污染性顆粒物的主要來源之一。因此，有效控制散糧裝卸產塵問題十分重要。

圖1 粒徑分布圖

2 濾筒除塵器降塵機理及裝置

如圖2所示，提出了散糧裝卸作業(yè)中濾筒除塵器降塵系統(tǒng)。裝置整體布置在埋刮板卸船機門架上方。在卸船機正常作業(yè)流程中，開啟離心式抽出風機，在強烈的負壓作用下含塵氣流經吸塵罩、通風管路被吸入除塵器過濾室；在過濾室中，一部分大顆粒粉塵由于碰撞作用、重力作用發(fā)生主動沉降，其余細微粉塵由濾筒的過濾作用截留在濾筒外壁，潔凈氣流穿過濾筒壁面經由離心式抽出風機排放至大氣環(huán)境中；隨著除塵系統(tǒng)的長時間運行，被截留在濾筒外壁的粉塵不斷堆積，粉塵層厚度逐步增加，運行阻力隨之增大［6］；在整體運行阻力達到一定閾值時，脈沖清灰系統(tǒng)自動啟動，壓縮空氣通過噴吹管在極短的時間內以較高的速度噴射入濾筒內部，同時誘導大量空氣以形成沖擊波，導致濾料膨脹、抖動，從而使被截留在濾筒外壁的粉塵掉落；掉落的粉塵在灰斗中堆積，通過卸灰閥掉落至下方水平刮板輸送機內。

圖2 濾筒除塵器系統(tǒng)圖

濾筒除塵系統(tǒng)主要包括：過濾系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、卸灰系統(tǒng)、殼體、吸塵罩、通風管路、花板、導流板、離心式抽出風機等。其中過濾元件為褶皺式濾筒，采用上卡扣連接方式固定，濾筒尺寸為Φ230 mm（外徑）×Φ200 mm（內徑）×660 mm（高度），過濾精度2～5μm，褶深30 mm，褶皺數(shù)75，單一濾筒過濾面積為3.2 m2。褶皺式濾筒特殊的褶式構造相比濾袋能夠有效增加過濾面積，同時過濾材料經阻燃抗靜電特殊處理，可有效避免因粉塵摩擦有可能引起的自燃以及粉塵爆炸事故的發(fā)生。其余相關主要技術參數(shù)見表1。

序號 項目 指標1 凈化風量／（m3／min） 80～100 2運行阻力／Pa 400～1 200過濾面積／m2 76.8 4 3吸塵罩尺寸／mm 400×400 5風管尺寸／mm 500×300 6除塵效率／% ≥92

3 現(xiàn)場應用及分析

某公司埋刮板卸船機門架上方布置濾筒除塵器后，進行了一系列的應用試驗。濾筒除塵器的應用顯著降低了散糧裝卸過程中產生的粉塵濃度，提高了周圍環(huán)境能見度。

為了進一步確定濾筒除塵器的降塵效果，卸船機正常工作時，分別在水平刮板輸送機末端轉載產塵點處以及離心式風機出口1 m 處布置了兩個測塵點。采用JC－1000手持式粉塵檢測儀分別對總粉塵濃度以及呼吸性粉塵濃度進行測量。此儀器采用光散射法，通過測量散射光強度，經過轉換求得粉塵質量濃度。在單一設備上即可同時、實時顯示總粉塵濃度以及呼吸性粉塵濃度，可有效避免因濾膜采樣法需更換濾膜以及稱重帶來的人為誤差，提高了測量結果的精度。在濾筒除塵器開啟時分別對上述兩個測點進行三次測試，并求平均值，詳見表1。其中，每次測量數(shù)據(jù)采樣時間為5 min，采樣流量為3.0L／min，表中所示粉塵濃度數(shù)據(jù)均為其平均值。

從表2中可以看出，濾筒除塵器的使用極大降低了散糧裝卸過程中產生的粉塵濃度。通過濾筒除塵裝置的使用，水平刮板輸送機末端轉載點處平均總粉塵濃度從89.5 mg／m3降低到風機出口1 m處4.2 mg／m3，呼吸性粉塵平均濃度從8.9 mg／m3降至0.6 mg／m3?？梢杂孟率絹碛嬎愠龎m效率：

式中，η為除塵效率；c1為是除塵前的粉塵濃度，mg／m3；c2為是除塵后的粉塵濃度，mg／m3。為了方便統(tǒng)計，取ηt 為總粉塵除塵效率，為ηr 呼吸性粉塵除塵效率。

表2 粉塵濃度現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)表 mg／m3

根據(jù)表2以及公式，可以分別計算總粉塵以及呼吸性粉塵的除塵效率。

如圖3所示，經計算，總粉塵以及呼吸性粉塵除塵效率分別為95.19%和93.26%，總粉塵濃度低于8 mg／m3，呼塵濃度低于1 mg／m3，符合中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標準（GBZ2.1—2007）工作場所有害因素職業(yè)接觸限值化學有害因素中對作業(yè)場所空氣中粉塵濃度的標準［7］：在粉塵中游離SiO2濃度小于10%時，總粉塵濃度不超過8 mg／m3。

圖3 測點除塵效率對比圖

4 結論

（1）散糧裝卸過程中會產生大量粉塵，其中對人體危害較大的呼吸性粉塵占比也相對較高。傳統(tǒng)的袋式除塵技術在實際運用中出現(xiàn)了“糊袋”、“灰斗堵塞”等諸多問題，除塵效果較差，逸散的粉塵不僅對從業(yè)人員職業(yè)健康造成了較大損傷，而且成為周圍環(huán)境中可吸入性顆粒物的主要來源之一。因此，提出了利用濾筒除塵新技術來解決散糧裝卸過程中粉塵問題。

（2）設計了用于散糧裝卸過程濾筒除塵方法及裝置。該裝置采用濾筒作為過濾元件，利用高壓空氣射流作為清灰動力，凈化風量為80～100 m3／min，過濾面積為76.8 m2，過濾精度2～5μm，理論除塵效率大于90%。

（3）在埋刮板卸船機上的應用結果表明，濾筒除塵器總粉塵以及呼吸性粉塵除塵效率分別為95.19%和93.26%，粉塵排放濃度均符合國家相關標準。濾筒除塵器能更好的解決散糧裝卸過程中粉塵污染問題，具有廣闊的應用前景。