淺談環保型多主機塔式干混砂漿生產線的研發及應用

汪良強，雷崇強

（1.河南三和水工機械有限公司；2.鄭州三和水工機械有限公司）

1 環保型多主機塔式干混砂漿生產線開發背景

隨著國家對大氣污染治理的重視，陸續出臺了多項規劃和政策。2012年發布第一個大氣污染防治的規劃——《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》，2013年發布第二個大氣污染防治規劃——《大氣污染防治行動計劃的通知》。2018年發布《打贏藍天保衛戰站三年行動計劃》，提出環境治理總思路、新理念。各省市紛紛提出了貫徹國家政策更加嚴格的政策要求。2019年組織開展了《打贏藍天保衛戰站三年行動計劃》考核評估，督促落實，實施問責。

水泥工業作為重點監控行業受到更為嚴格的管控，相關國家標準和地方標準將預拌混凝土、預拌砂漿列入水泥制品生產類別，重點強力監控。

散裝水泥的推廣發展是重要的推動力量，散裝水泥近年得到大力的發展，特別是2018年我國水泥產量達21.76億噸，占世界水泥總產量的60%以上，全國散裝水泥的供應量達到14.5億噸/年，水泥散裝率達66.92%，進一步縮短了與世界發達國家85%～90%的差距。禁止現場攪拌作為推行散裝水泥的重要措施得到國家的強力政策支持，在全國范圍內得到了大力推廣。

砂漿禁現工作也在全國范圍內引起重視。河南省2014年3月發布《河南省藍天工程行動計劃》，把砂漿禁現工作列入“藍天行動計劃”，國內很多省市也把砂漿禁現，預拌砂漿推廣列入大氣污染防治立法。各地相同的舉措，體現了國家和各地政府對環境改善的重視。

中國現代化建設的規模、速度、質量對裝備工業提出更高的要求。干混砂漿作為新興建材，其發展推動著干混砂漿生產線的發展，目前干混砂漿生產線在環保、功能等多方面有待提高。目前產能較高的設備大多只能生產普通砂漿，部分大型生產線調整配方，生產特種砂漿時需要中斷生產，沖洗生產通道；大部分特種砂漿生產線大多為作坊式簡易小型設備，效率低下，產品質量很難保證，粉塵排放難以控制，與時代發展需求有很大差距。環保型多主機塔式干混砂漿生產線的研發切合時代的要求，應運而生。

2 環保型多主機塔式干混砂漿生產線技術內涵

環保型多主機塔式干混砂漿生產線的技術內涵主要體現在三個方面。可以用“一個最小，兩個最大”概括表述，環保型體現的污染物的產生量最小化；多主機體現的產量、質量、品種的最大化；塔式體現的資源綜合利用效率效益的最大化。

干混砂漿生產線由集料制備及儲存系統、計量配料系統、混合系統、包裝及儲運系統、散裝干混砂漿運儲及物流系統、收塵系統、質量檢測與控制系統、自動控制系統、消防系統及生產輔助設施等組成。

優化設計、合理組合、總結混凝土設備特別是國家重點工程用大型多主機混凝土攪拌樓先進實踐經驗，國內研發成功環保型多主機塔式干混砂漿生產線。

（1）環保體現在外在要求，響應綠色生產，以節能、降耗、減污為目標，實施全過程的污染控制，實現污染物的產生量最小化。主要從以下兩個方面進行。

①節能降耗方面。設備的選擇是節能的物質基礎。砂漿生產線大功率設備較多，輸送設備、混合設備等都是能耗大戶，針對不同物料，選用合適的設備，節能降耗效果突出。

粉料的配料環節，不同站型和不同的空間布局采用不同的配料形式，能耗相差甚大（見表1）。

混合攪拌環節，不同類型的混合機功率差別很大，根據生產線具體要求，滿足設備性能的前提下優先選擇低功率混合機（見表2）。

設備的運行方式也是節能降耗的重要措施，采用變頻技術，針對不同設備和產品采用合適合理啟動或運行頻率會大大提升節能效果。

②減污方面。干混砂漿生產線減污方面主要體現在減少粉塵污染和噪音污染。減少粉塵污染是環保型干混砂漿生產線的重要環節，也是當前環保監管的重點。減少粉塵污染主要有以下措施：

采取先進技術、降低粉塵產生量。在物料的儲存、輸送、計量配料、攪拌混合等環節采取先進技術措施，從源頭減少粉塵的產生，實現粉塵的減量化設計，防重于治，為粉塵治理創造條件。

表1 標準配置生產線不同粉料配料設備功率對比表

表2 年產40萬噸標準配置生產線不同攪拌主機功率對比表

整體封裝，分區隔離。干混砂漿生產線的設計、建設和生產運行環節綜合通盤考慮和實施。干混砂漿生產線通過外部整體封裝，內部分區域隔離，不僅實了現粉塵與外部環境隔離，內部分區隔離也有利分環節分部位的除塵，也有利于局部突發事故對整體環境的影響，有利于針對不同粉塵采取不同的措施，提高綜合效果。

多點除塵，回收利用。干混砂漿生產線粉塵產生部位較多，也較為分散，粉塵的性質也有區別，根據產生粉塵位置的粉塵塵量，形式、風量，采用不同除塵方式，粉料倉、篩分系統、包裝系統、散裝系統采用低速大過濾面積主動脈沖反吹除塵器；成品儲料、攪拌系統采用大面積被動振打除塵器，收集的粉塵同位置回收利用，整個系統確保粉塵無外泄，并現所有粉塵資源回收再利用，實現干混砂漿生產線所在水泥工業水泥制品生產類別新建企業項目大氣污染物排放限值顆粒物20mg/m3以及重點區域大氣污染物特別排放限值顆粒物10mg/m3的要求。

減少噪音污染在環保型干混砂漿生產線中也得到了充分重視，生產線的各個工段區域相關國家標準地方標準規定了噪音控制限值。

減少噪音措施主要從以下兩個方面進行：

減少或避免噪音的產生，這是主動性積極有效的措施，從根本的噪音源頭實現治理，機械設備噪音主要由運行時部件的摩擦力、撞擊力或不平衡等產生振動形成的，主要分為機械性噪音、空氣動力性噪音及電磁性噪音。針對不同性質采取不同措施，機械性噪音的降低可通過改善設備精度、傳動系統以及不平衡力，減少撞擊、摩擦等；對于空氣動力性噪音的降低可以采取降低流速、減少氣流管道中的易產生擾動氣流的障礙物，減少氣流出口處的速度梯度，改進管道連接處的密封性等。

采取隔聲、吸聲、消聲降噪措施，是從噪音的傳播途徑加以控制，是降噪的防御性基本措施，可以大大改善噪音的影響，降低噪音的級別。采用隔聲新材料隔斷或阻攔聲能的傳播，把噪音控制在局部環境或降低級別。全封閉的外圍廠房封閉，隔音墻、隔音窗、復合型的圍護隔斷等都是環保型干混砂漿生產線的標準配置，大大降低了噪音影響。

通過粉塵、噪音的綜合治理，實現干混砂漿生產線的綠色生產、實現綜合環保。

（2）多主機體現在生產線產量、質量、品種的最大化。

①多主機概念和特點。多主機是指一條生產線內布置多臺混合主機的一種生產線先進布置形式，多臺主機根據功能要求、工藝流程要求可以布置在同一樓層，也可以同一臺生產線的不同樓層。不是多條生產線的簡單并列。見圖1。

混合主機是干混砂漿生產線的核心設備，目前混合主機主要有三種機型，無重力雙軸槳葉混合機、犁刀式混合機、滾筒式混合機，各有優勢特點，普通砂漿大多采用無重力雙槳葉混合機，性價比高；特種砂漿的添加劑品種多，添加量少，一般選用犁刀式混合機；輕質砂漿、玻化微珠保溫砂漿，避免砂漿組分的破損，一般選用滾筒式混合機。

多主機的布置可以大幅提高生產線的生產能力，滿足市場短期高強度的需求，提高設備的抗風險能力。可通過配置多臺相當規格的主機來實現。

多主機的布置可以實現產品的多樣化，布置不同類型和規格的主機，即可以生產普通砂漿，也可以同時生產特種砂漿、保溫砂漿或稠化粉等。特種砂漿可以結合普通砂漿的物料差異，最大限度利用物料。可通過配置不同規格或類型的主機實現。

多主機的布置可以實現產品的高質量、精細化，實現個性化的生產。實際運行中結合多臺主機的不同生產特點、攪拌方式，實現不同品種砂漿的高質量生產。

②多主機的技術難點。多主機作為一種靈活的可定制的先進布局形式，其難點在于結合干混砂漿生產的實際需求和工藝流程，在空間、時間兩個維度布置主機，合理共用相關設施和設備。其核心體現在空間布局，多臺混合主機合理布置在一條生產線框架內，鋼結構、儲料系統、控制系統等共用，配料稱量、攪拌混合、出料包裝等各自獨立的同時實現多品種并行生產。

部分設備的共用，提高鋼結構等設施設備的利用率，場地利用率，部分設備的各自獨立保證了多主機生產的功能和優勢。

配料和稱量的設計是一個重點，配料和稱量在空間上的布置有諸多限制，要求在有限的空間，為多臺混合機供料。實現計量設備的交叉或共用，避免干涉，同時滿足檢修和維護的便利，配料和計量在時間維度也有獨特的要求，實現部分物料的預混合和再計量，在時間維度及流程上可靈活調整。

外在看是一套設備，實則是多套設備在空間和時間合理安排布置而成的有機整體系統，同時不間斷生產兩種或多種砂漿，同時具備兩套或多套干混砂漿生產線功能。

③多主機的綜合成本優勢。多主機的綜合成本優勢體現在土地成本、設備成本和人工成本。

多主機在整體布局緊湊，占地面積小，現在無論大小城市，均是寸土寸金，尤其采用塔樓式多主機結構，設備布局緊湊，占地面積小。不但用戶節約了土地成本，而且節約了國家土地資源。

多主機共用了大量相關設施和設備，特別是鋼結構排架、平臺及儲存料倉，節約了設備投資。

多主機在設備運行中，維護維修人員、操作人員及相關支持人員相對多條獨立生產線也可減少，節約大量人工成本。

多主機干混砂漿生產線原始綜合投資相對單獨投產多條生產線大大降低的設備成本（設備總價低）、土地成本（占地面積小）、運行成本（人員配置少），具有良好的經濟效益。

(3)塔式將是未來最有生命力主流布置形式。塔樓式作為高端干混砂漿生產線的最優布置形式，有利于實現資源綜合利用的最大化，將會成為主流的布置形式。

塔式干混砂漿生產線的核心在于各原料的一次提升，直接提升塔頂各自儲存配料倉，將配料系統、混合系統、出料系統自上而下布置在一個生產主塔內，利用物料的自然流動，順序生產。流程簡潔，布局緊湊，避免階梯式生產線多次提升，大大降低能耗。同時，生產效率大大提高。

3 環保型多主機塔式干混砂漿生產線的推廣應用

環保型多主機塔式干混砂漿生產線的研發是時代發展的客觀要求和市場經濟的現實需求，2007年成功研制國內首臺“雙主機塔式”干混砂漿生產線，可同時生產普通砂漿和特種砂漿。2015年成功研制國內首臺“三主機塔式”干混砂漿生產線，可同時生產普通砂漿和特種砂漿及保溫砂漿。 近年在環保、站型方面持續深入研究，不斷創新，國內已經形成涵蓋雙機型、三機型等多機型若干種型號的系列產品，受到市場的肯定和認可，目前在全國多地推廣應用。

圖1 案例年產30萬+10萬噸環保型雙主機塔式干混砂漿生產線（封裝對比圖）

圖2 案例年產40萬+40萬+5萬噸環保型三主機塔式干混砂漿生產線 （封裝對比圖）

4 環保型多主機塔式干混砂漿生產線的發展趨勢

近年來，國內設備廠家和科研人員在干混砂漿生產線設計中貫徹節能降耗、高效運行、排放處理等環保理念，同時大膽技術創新，多功能智能化的方向飛速發展，推動干混砂漿生產線成套設備更好更快發展。

環保型多主機塔式干混砂漿生產線發展趨勢，是在環保性持續提高、功能更加全面的基礎上，信息技術、互聯網大數據技術等新技術與自動化生產深度融合，進一步具有預測、感知、分析、推理、決策功能，生產運行參數和數據的自主調整、學習進化，實現效率效益最大化，實現初步智能化。