卸糧坑卸糧粉塵外溢原因及解決辦法研究

◎ 秦 鋒，孫慧男，梁國珍，高楊楊，羅 棟，王 蓉

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

基于糧食綠色倉儲提升行動，建設高標準糧倉是糧食儲備設施的重要任務。需要明確高標準糧倉建設的總體要求、倉房建筑、接發與儲糧工藝、電氣與自控、信息化系統與綜合布線等內容；重點提升倉房建筑、進出倉工藝、綠色儲糧工藝、信息管理系統等技術要求。散糧裝卸作業作為進出倉工藝環節中的重要節點之一，其中針對糧庫倉儲作業揚塵問題，裝卸、輸送、清理等采取防塵措施，優化接發和清理工藝，提升設備性能，推動環保高效作業變得非常重要。此外，國家也越來越重視環保生產和作業，各地政府對污染型生產型企業基本保持零容忍的態度。對于糧食倉儲企業，糧食裝卸過程中產生的粉塵污染尤為嚴重，因此企業非常重視粉塵外溢問題。但是目前卸糧坑卸糧過程中產生的粉塵外溢仍未能得到很好的解決。本文結合實際生產和現場作業情況進行分析，設計開發一種專用吸塵罩，可快速處理不同卸糧點的粉塵，有效控制粉塵外溢，改善卸糧工作環境。

1 卸糧粉塵擴散研究現狀

玉米、小麥、大豆等農作物在收獲、加工、運輸過程中，由于糧食破碎和氣流剪切作用會產生大量不同粒徑的粉塵顆粒[1-2]。隨著我國糧食行業機械化程度的提高，高濃度糧食粉塵污染嚴重威脅著作業人員的健康，可對人體呼吸系統、皮膚、眼睛等造成損害。此外，糧食粉塵會加劇生產儀器機械部件的磨損，影響生產效率和安全。卸糧坑作為糧食倉儲物流中的主要接卸形式，因其結構和配套的車運散糧接卸設施，在糧食接卸過程中會產生大量的糧食粉塵，若不采取除塵措施，最大瞬時粉塵濃度可達1 000 mg·m-3。目前，卸料坑除塵方法主要為密閉吸風法，但由于除塵系統設置不合理、現場卸料環境復雜等原因，導致除塵效果不佳。因此，研究卸糧坑糧食粉塵的產生機理及擴散規律對建立安全有效的除塵系統具有重要的現實意義。

國內外學者針對工業過程產生粉塵的性質及其產生機理和擴散規律進行了一系列的研究[2]。李恩科等[3]、李新宇等[4]、周乃如等[5]對常見糧食粉塵的粒度、堆積密度、真實密度等物理特性進行了一系列的實驗研究，結果表明糧食粉塵粒徑分布廣泛，且符合正態分布規律。此外，糧食粉塵具有較大的空隙率，其真實密度為堆積密度的2～4 倍。李妍妍等[6]認為，飼料卸料坑粉塵的產生主要與物料下落速度、物料排出氣流、除塵吸風量有關。卸料坑內物料下落速度越快，產生的粉塵就越多。李小川等[7-8]認為誘導氣流是影響散料運輸過程中粉塵產生的關鍵因素之一，誘導氣流量大小同溜槽尺寸、傾角等密切相關。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，可有效降低誘導氣流量，從而減少粉塵的產生。COOPER 等[2]、SHEN 等[9]通過實驗對散料自由下落過程中產生的誘導氣流、速度分布、粉塵擴散規律等進行研究，分析誘導氣流量與物料下落速度、質量流量、顆粒密度和大小的關系，得到這些重要參數與誘導氣流之間的量化關系。在工程應用方面，王磊等[10]、陳芳[11]、尹文婧等[12]通過CFD，對工業過程中粉塵污染的擴散機制進行仿真模擬研究，構建氣固兩相流模型。在不同進風風速和抽塵風量的情況下，對粉塵擴散機制、粉塵分布規律、作業內流場變化進行分析解釋，得出安全、高效的除塵抑塵辦法。

2 卸糧坑卸糧及粉塵擴散機理

卸糧坑主體結構位于地面下，地面以上僅有格柵、除塵風管、除塵器及除塵風機。散糧車行駛至格柵正上方后，采用后卸和側卸2 種方式自動卸料，通過倒楔形結構，糧食進入卸糧坑下方的輸送設備內。由于卸糧時糧食流動速度快，瞬間卸下車的糧食受設備產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落入下方的輸送設備內。由于受到車的擾動、風的攪動、落料時氣流反作用，粉塵迅速擴散，大量粉塵滯留在地面以上格柵處，難以被地下的負壓除塵風口收集，造成粉塵四溢，工作環境粉塵濃度大，嚴重影響操作人員的健康及周邊環境。

3 卸糧坑卸糧粉塵外溢原因分析

3.1 敞開式的作業方式

由于散糧車卸糧作業流程和模式的限制，很多糧食倉儲企業卸糧時采用敞開式的作業方式，散糧車前后無有效圍擋，使卸糧坑上的粉塵受到風的擾動導致粉塵外溢。且卸糧時多采用高效快速的卸糧方式，直接導致地面以下的吸風口無法捕捉地面以上形成的揚塵，因此外溢粉塵無法進行集中處理，造成大量粉塵四溢，卸糧現場見圖1。

圖1 卸糧現場照片圖

3.2 除塵方式設計不合理

目前使用較多的除塵方式為沉入式吸塵方式。卸糧時，一部分粉塵在糧流自流作用下經卸糧格柵下部的除塵風網被吸入除塵器內，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，導致粉塵不易集中，易擴散，污染周邊環境。格柵上部除塵風網多位于兩側墻體上，卸糧坑跨度過大容易導致卸料點距離除塵風網吸塵點較遠，風量和風速不足以達到吸塵的作用，造成部分粉塵不易收集。布袋是除塵器的核心部件，由于企業維護不當，造成布袋堵塞，除塵能力下降，導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散。針對散糧車卸糧時的實際情況和卸糧方式，提出抑制粉塵擴散的辦法。根據卸糧時粉塵的擴散路徑特點，開發研究一種適合卸糧坑卸糧的專用吸塵裝置——移動式可調節風量和風向的卸糧坑吸塵罩（圖2）。在不影響卸糧作業的同時，又能有效控制格柵上部粉塵的溢散，起到降塵的作用。

圖2 移動式可調節風量和風向的卸糧坑吸塵罩圖

該裝置配合原有的除塵風網使用，主要用于收集后卸式散糧車尾部粉塵。卸糧時可放于后卸車的尾部，待散糧車到達卸糧坑指定區域后，將該吸塵罩移動至散糧車卸料點，將布袋除塵器吸風軟管連接至吸塵罩尾部，開啟布袋除塵器，調節吸塵罩尾部調節風量裝置及吸塵罩頭部導流裝置，根據現場實際情況調節至最佳除塵狀態，完成除塵作業。

5 結語

本文研發的吸塵罩基于原有的除塵風網，在原有風網的基礎上分出一段支網與吸塵罩端部的吸風軟管連接，吸塵罩前端正對后卸式散糧車尾部，除塵系統風力大，效率高，粉塵收集效果好，裝置成本低、投入小、易維護檢修。