上海外經(jīng)集團(tuán)控股有限公司 上海 200032

1 研究背景

由上海外經(jīng)集團(tuán)控股有限公司牽頭承建的伊朗德黑蘭北部高速公路項(xiàng)目一期工程位于德黑蘭北部山區(qū)，全長(zhǎng)32 km，有大量的橋梁、隧道、涵洞等混凝土結(jié)構(gòu)工程，混凝土設(shè)計(jì)方量達(dá)102 萬(wàn)m3，水泥消耗量34 萬(wàn)t，施工高峰期平均日消耗水泥量超過(guò)500 t。

由于伊朗當(dāng)?shù)厮嘭浽炊倘惫?yīng)不穩(wěn)定，無(wú)法按照施工進(jìn)度要求進(jìn)行供應(yīng)，因此需要設(shè)置大型倉(cāng)儲(chǔ)以調(diào)節(jié)供應(yīng)。另外，從水泥廠到項(xiàng)目起點(diǎn)的運(yùn)輸條件較好，也適合大型車(chē)輛運(yùn)輸；而項(xiàng)目起點(diǎn)到現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)工點(diǎn)的運(yùn)輸條件較差，只適合小型車(chē)輛運(yùn)輸。因此，為了運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)合理，需要設(shè)置中轉(zhuǎn)倉(cāng)儲(chǔ)。

我們?cè)陧?xiàng)目起點(diǎn)處安裝了8 個(gè)水泥筒倉(cāng)，每個(gè)筒倉(cāng)能儲(chǔ)300 t水泥，總儲(chǔ)存能力為2 400 t，以達(dá)到調(diào)節(jié)供應(yīng)和中轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)哪康摹?/p>

2 水泥筒倉(cāng)傳統(tǒng)排氣方案的不足

傳統(tǒng)水泥筒倉(cāng)的工作原理如圖1所示[1]。即水泥通過(guò)壓力空氣輸送進(jìn)入筒倉(cāng)，筒倉(cāng)內(nèi)的空氣再通過(guò)頂部的排氣孔排放到筒倉(cāng)外。由于水泥進(jìn)倉(cāng)過(guò)程中，筒倉(cāng)內(nèi)的水泥和氣體混合在一起，所以在排氣孔里需要安裝過(guò)濾網(wǎng)，把水泥粉塵過(guò)濾掉，空氣排放到筒倉(cāng)外[2]。當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)吸附水泥飽和而遭堵塞時(shí)，為了防止倉(cāng)內(nèi)壓力不斷上升而引起爆炸，在倉(cāng)頂設(shè)置防爆閥。當(dāng)筒倉(cāng)內(nèi)壓力過(guò)高時(shí)空氣會(huì)沖破防暴閥排入大氣。但這種傳統(tǒng)工藝存在如下不足。

圖1 傳統(tǒng)水泥筒倉(cāng)工作原理示意

（a）需要經(jīng)常維護(hù)。由于水泥筒倉(cāng)頂部排氣孔內(nèi)的過(guò)濾網(wǎng)在吸附水泥粉塵后會(huì)堵塞，需經(jīng)常派專(zhuān)人進(jìn)行檢查和更換。檢查和更換濾網(wǎng)時(shí)需要專(zhuān)人爬到筒倉(cāng)頂上操作，存在高空作業(yè)安全隱患；同時(shí)，經(jīng)常性的檢查和更換過(guò)濾網(wǎng)也增加了維護(hù)成本。

（b）浪費(fèi)水泥、污染空氣。傳統(tǒng)的排氣方案雖然在筒倉(cāng)頂部安裝了過(guò)濾網(wǎng)，但是還是有一部分水泥粉塵會(huì)穿過(guò)濾網(wǎng)排放到筒倉(cāng)外的大氣中。特別是當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)使用一段時(shí)間吸附了水泥粉塵后，過(guò)濾能力就不斷降低，排放到筒倉(cāng)外的水泥量就會(huì)不斷增加，排氣性能不斷減弱，甚至造成阻塞，導(dǎo)致倉(cāng)內(nèi)氣體沖破防爆閥直接排到大氣中。這不僅造成水泥浪費(fèi)，更嚴(yán)重的是污染空氣，致使周邊的土壤硬化，破壞周邊的植被生長(zhǎng)。

3 基本原理和排氣路徑

新型排氣方案的基本原理是利用相鄰的筒倉(cāng)來(lái)回收前一個(gè)筒倉(cāng)排放的空氣進(jìn)行沉淀，然后往下一個(gè)相鄰?fù)矀}(cāng)再次排放、再次沉淀，直到最后一個(gè)筒倉(cāng)。最后一個(gè)筒倉(cāng)排放的氣體再經(jīng)過(guò)空氣清潔罐中的水進(jìn)行過(guò)濾，使排放到大氣中的空氣得到徹底清潔。

根據(jù)上述基本原理，用壓力空氣向筒倉(cāng)內(nèi)泵入水泥時(shí)，筒倉(cāng)內(nèi)的空氣將向相鄰的筒倉(cāng)排放，因此，傳統(tǒng)的筒倉(cāng)頂部的排氣孔和過(guò)濾網(wǎng)都不需要了，取而代之的是用倒V形的連通管道將相鄰的2 個(gè)筒倉(cāng)連接起來(lái)，即泵送水泥的筒倉(cāng)通過(guò)該連通管向相鄰的筒倉(cāng)排放空氣。

排氣路徑可以分為2 類(lèi)，一類(lèi)是單向排放，如圖2所示。由于排氣路徑越長(zhǎng)，排放的水泥空氣混合氣體沉淀的次數(shù)越多，最終排放的氣體中水泥粉塵的含量越少，因此，1#、2#、3#筒倉(cāng)泵送水泥時(shí)將關(guān)閉0#清潔罐的排氣閥門(mén)，打開(kāi)9#清潔罐的排氣閥門(mén)，空氣將通過(guò)連通管向右邊的相鄰?fù)矀}(cāng)排放，最終從9#清潔罐排入大氣。同理， 6#、7#、8#筒倉(cāng)泵送水泥時(shí)將關(guān)閉9#清潔罐的排氣閥門(mén)，打開(kāi)0#清潔罐的排氣閥門(mén)，空氣將向左邊的相鄰?fù)矀}(cāng)排放，最終從0#清潔罐排入大氣。

圖2 筒倉(cāng)相互回收單向排氣路徑示意

第二類(lèi)是雙向排氣，如圖3所示。當(dāng)向中間的水泥筒倉(cāng)泵送水泥時(shí)，將0#和9#清潔罐的排氣閥門(mén)都打開(kāi)，采用雙向排放空氣，空氣同時(shí)從0#和9#清潔罐排放到大氣中。因?yàn)殡p向排氣可以降低排放的氣流速度，因此水泥粉塵的沉淀效果更加明顯。3#、4#、5#、6#筒倉(cāng)泵送水泥時(shí)都可以采用雙向排氣方式。當(dāng)多個(gè)筒倉(cāng)同時(shí)在泵送水泥工作時(shí)，應(yīng)該安排在3#、4#、5#、6#筒倉(cāng)工作，此時(shí)更適宜采用雙向排氣方式。

圖3 筒倉(cāng)相互回收雙向排氣路徑示意

4 空氣清潔罐的原理

空氣清潔罐結(jié)構(gòu)如圖4所示，其原理就是將帶有水泥粉塵的空氣導(dǎo)入水中，用水清洗空氣中的粉塵?？諝馇鍧嵐迌?nèi)預(yù)先裝水，當(dāng)最后一個(gè)筒倉(cāng)排出的空氣直接排入罐內(nèi)的水中，氣流中的水泥粉塵被水清洗留在水中，清潔空氣再通過(guò)排氣管排放到罐外大氣中。

圖4 空氣清潔罐結(jié)構(gòu)

5 水泥筒倉(cāng)新型排氣方案的實(shí)踐檢驗(yàn)

我們?cè)诘潞谔m北部高速公路項(xiàng)目起點(diǎn)處設(shè)置了水泥中轉(zhuǎn)站，安裝有8 個(gè)水泥筒倉(cāng)。

在試運(yùn)行期間向1#筒倉(cāng)泵送200 t水泥后，檢查2#筒倉(cāng)中沉淀的水泥粉塵約有2 kg，而在3#筒倉(cāng)底部卻幾乎看不到有沉淀的水泥粉塵。這說(shuō)明水泥筒倉(cāng)相互回收排放的方案只要有2 個(gè)筒倉(cāng)以上組合就可以使用，當(dāng)然，多個(gè)筒倉(cāng)組合的空氣清潔效果會(huì)更好。

本工程經(jīng)過(guò)3年多的運(yùn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，在沒(méi)有任何維修保養(yǎng)的情況下，筒倉(cāng)的工作狀態(tài)一直處于完好狀態(tài)，罐底部沒(méi)有明顯的水泥淤積。實(shí)踐表明該新型排氣方案具有明顯的優(yōu)越性，其體現(xiàn)在包括免維護(hù)、無(wú)水泥損耗、零污染排放等。

6 結(jié)語(yǔ)

利用相互回收原理研制的水泥筒倉(cāng)新型排氣方案，經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行表明，只要有2 個(gè)筒倉(cāng)組合就可以實(shí)現(xiàn)相互回收達(dá)到無(wú)污染排放的目的，多個(gè)筒倉(cāng)組合實(shí)現(xiàn)多級(jí)回收效果將更好。

3年多的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明：水泥筒倉(cāng)相互回收的新型排氣方案具有免維護(hù)、無(wú)水泥損耗、排放零污染等優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于各類(lèi)建筑工地、商品混凝土生產(chǎn)廠、水泥廠等儲(chǔ)存散裝水泥的設(shè)施都具有很高的實(shí)用價(jià)值。