卸糧坑除塵系統改造與效果評價
摘要：隨著近年大型機械化糧庫的建成投產，“四散化”作業方式成為糧食倉儲物流業的主流形式，與之配套的車運散糧接卸設施——卸糧坑也隨之普及。如何安全高效地使用管理好卸糧坑，做好粉塵濃度的監控和處理，預防粉塵爆炸，當是關鍵。中央儲備糧東莞直屬庫有限公司（下稱“東莞直屬庫”）通過全面分析原卸糧坑除塵效果不理想的深層原因，制定出了切實可行的除塵系統整改方案并順利實施，新卸糧坑作業期間周圍5米范圍內粉塵濃度下降90%，滿足了安全要求和環保排放標準，取得良好效果，社會效益顯著。該接卸系統粉塵產生的原因，從設計、設備性能、卸車作業方式、糧食質量、風向因素等方面重新進行了系統性思考。
1、改造方案
1.1 原卸糧坑作業過程及存在的問題
原卸糧坑主體結構位于地面下，地面以上僅格柵、主除塵風管、立式布袋除塵器、除塵風機可見。運糧車駛至格柵正上方自動下料，車料分離，通過倒楔形結構糧食匯聚入刮板機內，由刮板機運送至散糧輸送設備，由于糧堆周邊粉塵濃度大，能見度低，汽車卸下糧食后只能緩速移開卸料點。瞬間卸下車的糧食受設備產量限制緩慢流入刮板機，糧堆被厚厚一層高濃度粉塵籠罩。地面下倒楔形聚料裝置上端緣有兩排吸風口用于收集糧堆周邊的粉塵。受車的擾動、風的攪動，以及落料時氣流反作用下粉塵迅速擴散，大量粉塵滯留在格柵處地面以上難以被地下的負壓除塵風口收集。正常作業時，后一部車駛入卸車位時，高濃度粉塵仍漂浮于格柵上部，大大降低了作業區的能見度，存在粉塵爆炸和卸車作業安全隱患。
數據顯示，卸糧作業時，格柵以下、刮板機上方糧食周邊粉塵濃度可達每立方米20000—100000毫克，格柵以上部位3米范圍以內粉塵濃度達到每立方米200-1500毫克。風力3級時，粉塵可被擴散到半徑100米氛圍，對庫區和辦公區環境構成嚴重破壞。
1.2 問題分析
1.2.1開放式作業方式是導致除塵效果差的直接原因；
原卸糧坑采用的是開放式的除塵方式，即地面以上部分為完全敞開式，四周幾乎沒有可用于聚攏粉塵的擋墻，致使卸車作業時，即使非常微弱的風吹，揚塵就會四處飄散。地面以上揚塵不會隨著糧流往下進入流程或被設于地面以下的吸風口捕捉而去。
1.2.2沉入式的吸風形式是對導致地上部分除塵不力的根本原因；
原設計將吸風口全部沉入地面以下刮板機匯流口的兩側立面墻壁上，所有風口均布成兩排，每排12米長，每米布置直徑15mm的圓形進風口1個，支風道采用等風速變截面的設計理論。觀察發現，卸車作業時，糧流在重力作用下通過格柵進入刮板機匯流斗，再進入刮板機。而粉塵在糧食氣流的沖擊下向四周擴散，在糧流裹挾下（約占粉塵總量的五分之一）進入匯流斗的部分灰塵會被吸風口吸入除塵管網，得到凈化處理，其余部分全部滯留在格柵以上空間，即地面以上部位。該部分粉塵受到糧流、汽車尾氣或自然風的擾動將四處飄散，污染周邊環境。
1.2.3均布式吸風口設計不能很好滿足落料點的重點區域的需求；
原設計將吸風口均布于整個卸糧坑兩側，且每個吸風口沒有單獨的控制閥門，無法做到按需分布，因此，導致卸車落料點附近是風量急需風量不足，遠離落料點的部位風量大，且為除塵無效風量。
1.2.4布袋除塵器性能下降，除塵能力無法滿足；
另外，作為除塵系統心臟的除塵器常年失修，個別布袋已經完全被粉塵粘連堵塞，濾塵能力下降明顯。經檢測，除塵風量大大下降，除塵器進出口壓差明顯加大。
1.3 改造思路
現場勘察，卸糧坑呈東西走向，與兩側的糧倉形成寬度約20米的巷道，容易在卸糧坑上方產生過堂風。卸車過程會瞬間產生大量粉塵，主要成分以泥土和破碎糧食等有機雜質為主，附著力強，容易污染周邊環境。車輛在倒卸糧食時所產生的粉塵在自然風和車輛移動的慣性作用下四處飄散。改造方案是在現有條件下，以集中控制粉塵達到環保要求為目的，同時兼顧改造成本和運行成本最優而進行設計實施。為此，提出了改廣域除塵為集中除塵為設計思路，即在現有的卸糧坑兩側增建圍堵墻，局限粉塵活動范圍。同行，將吸風口進行重新布局，使風量按需進行合理分配，即在落料點加大吸風量，遠離落料點處減少風量或者關閉風門。結果相當于將粉塵集中在狹長的立方體風道中進行除塵。
1.3.1增設擋風墻
根據卸車車輛的規格和實際作業面尺寸，在原卸糧坑上方增設尺寸為12m*4m*7m的固定墻壁，墻壁采用輕質夾板材質，將粉塵控制在一定的范圍內。
1.3.2吸風口改造
擋風墻建成后，根據卸船時落料點的大小、揚塵的區域范圍，初次改造在墻體兩側對開規格為1.2m*0.3m吸風口30個，每側15個，共計30個。單側豎直方向分為三排布置，水平方向每排設有5個通風口。每排風口通過鍍鋅管匯流到支風管，然后將支風管匯流至主風管，連接到除塵器。
1.3.3 吸塵方式改造及布袋除塵器性能修復
調整原設計的吸塵方式。廢除卸糧坑原有的地下兩側的變截面支風管。改成3*5吸風口并匯流至支風道，然后連接至主風道和除塵器。每個進風口增加風門，以便調節風量至按需分配。
全面檢查除塵器，更換報廢布袋，修補磨穿袖口，確保除塵器不漏風、不漏塵，風量達到設計風量。
1.3.4增加感應門，形成相對密閉空間
在車輛駛入卸糧坑的入口處增設自動感應門，當車輛觸發一號感應器時，閘門快速升起，車輛通過閘門駛入卸糧坑后，閘門快速關閉，此時，卸糧坑上方空間呈三面密閉狀態，風從車輛駛出口進入卸糧坑上方空間，將粉塵送入吸風口。
2、改造實施
2.1 除塵器性能恢復
原設計采用兩臺功率為15Kw的立式除塵器，單臺風量為7900-14000立方，兩臺除塵器最大風量為28000 m³/h，實測風量19380m³/h，其中一臺風量為8800m³/h，另一臺為10580m³/h，較設計風量下降12.5—26%。
2.2 除塵器風量驗證
新方案中30個吸風口的總吸風面積為10.8㎡。半封閉空間體積為336 m³，卸車作業每次約60秒，考慮到車輛卸料結束將立即離開卸料區，容易產生空氣擾動，不利于粉塵的吸收。所以按照60秒換氣一次設計，即除塵器的設計風量為336 m³*60次/h即20160 m³/h，與現有除塵器的總風量基本相當。
2.3 吸風口面積確定
單一吸風口的截面積過大，會導致風速較小，吸力不足，不能有效的將進入吸風口的粉塵帶入除塵器內，在支風道內形成堆積塵，無法滿足粉塵防爆要求。對此，通過調整風門大小，使支風道風速足以帶走其中的粉塵為原則。同時通過開閉閥門的數量，調節風口分布區域及除塵管網的風速，滿足除塵總體效果需要。
做法如下：使用膠帶紙將吸風口面積進一步細分，即每個1.2m*0.3m的吸風口改為三個獨立風口：兩個0.2m*0.5m和一個0.2m*0.2 m。改造后的風口規格及數量如下：
規格: 0.2m*0.5m，數量：60個；
規格: 0.2m*0.2 m，數量：30個。
對不同截面積的風口進行風速測試，測試結果如下：
每組吸風口僅開1個0.1㎡的風口時，實測風速： 1.87m/s
每組吸風口僅開兩個0.1㎡風口時，實測風速：0.93 m/s
每組吸風口僅開1個0.04㎡的風口時，實測風速：4.6 m/s
每組吸風口僅開1個0.1㎡和0.04㎡的風口時，實測風速：1.3 m/s
從測試結果看，除塵器在風量變化不大的前提下，吸風口面積越小，風速越大。根據實際卸糧點的位置不同、糧情粉塵含量、水分高低不同等情況，反復調試，最終確定將距離落料點位置最遠的吸風口關閉10個，總的吸塵口數量由30個減少為20個，吸風口總有效面積約為0.8㎡。根據粉塵飄散特性，分別調整各風口的風速，在粉塵濃度最大的位置給予最大的風速，上方和較遠側提供較小的風速。最終測得各吸風口的平均風速為6m/S-9m/S，相當于5級風效果，卸糧點中心部分吸風口吸風風速可達到13m/S,較好地滿足了現場粉塵控制的要求。
通過反復調試，粉塵被包圍在半封閉空間，有效杜絕了自然風的干擾，避免了粉塵擴散。測試結果顯示，上述風量基本滿足半封閉空間除塵的需要，風速和除塵速度基本與卸車速度吻合。
3、效果分析
系統改造完成后運行穩定，通過跟蹤測試粉塵濃度并與改造前進行對比，改造效果達到預期。
改造后卸糧坑周邊5米以外范圍粉塵濃度完全達到國家環保要求標準以內。
4、后期管理與維護
4.1定期保養自動感應門相關組件，確保使用性能；
4.2按需機動調整吸風口風速，定期清理風道積塵；
4.3定期檢查、清理除塵器布袋；
4.4定期檢查除塵器的脈沖噴吹系統等。
4.5由于來糧質量差異，按需調整吸風口的風速除塵效果會更加。
5、結論與心得
5.1 通過試驗看出，上述改造方案是可行的。改造過程有如下體會：一是改造后除塵系統風力大，效率高，粉塵收集效果好。二是成本低，投入小。改造是在原設計的基礎上進行的，通過對吸風方式、風口布置、風速調整做簡單的再設計，即可達到預期，投入成本很少。三是卸船效率提高。通過加裝快速自動控制門，使粉塵能夠在極短的時間內吸收處理完畢，縮短了后車等候時間。四是大大降低了粉塵爆炸的風險，由于集塵效率提高，糧食中的揚塵一定程度上被從糧食里面分離出來，降低了糧食輸送過程的揚塵含量。
5.2 建議增加粉塵濃度在線監控和處理系統，將粉塵爆炸的風險降到最低。
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