孫成壇，陳其軍，耿虎

（徐州徐工施維英機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

混凝土攪拌樓除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫成壇，陳其軍，耿虎

（徐州徐工施維英機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

在大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的助推下，對(duì)混凝土的大量需求，使得混凝土生產(chǎn)機(jī)械得到空前的發(fā)展并日趨成熟。但是，在環(huán)保問題越來越受到重視的今天，控制混凝土生產(chǎn)過程中的粉塵排放成為困擾混凝土機(jī)械生產(chǎn)廠家的一大難題。本文從混凝土攪拌樓的生產(chǎn)工藝流程中分析粉塵來源，闡述除塵器的選型計(jì)算原則，對(duì) HLS180 型混凝土攪拌樓的除塵系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

混凝土攪拌樓；除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)；除塵器

1 混凝土攪拌樓生產(chǎn)工藝流程

混凝土攪拌設(shè)備按照傳統(tǒng)的分類方法可分為一階式（攪拌樓）和二階式（攪拌站）。

混凝土攪拌樓為一階式攪拌設(shè)備，其特點(diǎn)是骨料一次提升到樓內(nèi)料倉，然后垂直自落進(jìn)行計(jì)量，計(jì)量后垂直自落進(jìn)入攪拌主機(jī)。（圖1）

圖1 一階式攪拌設(shè)備（攪拌樓）

混凝土攪拌樓將砂、石、水泥、摻合料、水、外加劑等原材料按一定的比例進(jìn)行強(qiáng)制混合攪拌成混凝土，其原材料按物理性狀可分成骨料、粉料和液料三個(gè)部分，生產(chǎn)工藝流程如圖2 所示。

圖2 混凝土攪拌樓分系統(tǒng)工藝流程

2 混凝土攪拌樓的粉塵來源

混凝土攪拌樓在生產(chǎn)過程中，粉塵主要來自以下四個(gè)方面：

（1）砂石骨料提升進(jìn)入樓內(nèi)料倉的過程，圖3 中 ① ②③ 階段；

（2）粉料原材料進(jìn)入粉料倉存儲(chǔ)的過程，圖3 中 ⑥ 階段；

（3）砂石骨料以及粉料進(jìn)入計(jì)量斗的過程，圖3 中 ④⑦ 階段；

（4）計(jì)量斗中的原材料進(jìn)入攪拌主機(jī)的過程，圖3 中⑤ ⑧ 階段。

圖3 混凝土攪拌樓粉塵來源

3 除塵設(shè)備的選型及過濾面積計(jì)算

3.1 除塵設(shè)備的選型

混凝土攪拌樓的除塵設(shè)備在選型過程中一般遵循以下原則：明確除塵目標(biāo)→確定除塵方式→除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

混凝土攪拌樓的除塵系統(tǒng)一是防止生產(chǎn)過程中的粉塵擴(kuò)散到大氣中污染環(huán)境，二是改善攪拌樓內(nèi)工作環(huán)境，所以要根據(jù)實(shí)際工況選擇合適的除塵方式。一般情況下，粉料倉除塵器使用振動(dòng)清灰的被動(dòng)式除塵器，其他除塵器選用脈沖清灰的主動(dòng)除塵器。

3.2 除塵設(shè)備的過濾面積

除塵器的過濾面積按以下公式計(jì)算：

其中：K——安全系數(shù)，一般取 1.2～1.4；

Q——空氣流量，m3/s；

M——投放物料的體積，m3；

T——物料投放的時(shí)間，s；

V——過濾速率，m/min。

混凝土攪拌樓用除塵器一般選用聚酯濾芯，過濾速率為1.2m/min。

4 HLS180 型混凝土攪拌樓除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照粉塵產(chǎn)生的各個(gè)階段（見圖3）將攪拌樓除塵系統(tǒng)分為樓內(nèi)料倉除塵系統(tǒng)、粉料倉除塵系統(tǒng)、主機(jī)及計(jì)量除塵系統(tǒng)三個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)。

4.1 樓內(nèi)料倉除塵系統(tǒng)

① 階段，裝載機(jī)將砂石料裝入皮帶機(jī)受料斗時(shí)，會(huì)有揚(yáng)塵產(chǎn)生。

除塵目標(biāo)：防止粉塵擴(kuò)散污染空氣。

除塵方式：建設(shè)全封閉的砂石料場，將皮帶機(jī)受料斗納入其內(nèi)部，防止裝載機(jī)填料時(shí)粉塵擴(kuò)散。

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)：無。

② ③ 階段，皮帶機(jī)將砂石料輸送至攪拌樓頂部后，拋入可旋轉(zhuǎn)的分料器，分料器通過旋轉(zhuǎn)定位將砂石料引導(dǎo)拋入樓內(nèi)料倉（圖4），這兩個(gè)過程都會(huì)產(chǎn)生較大的揚(yáng)塵。

圖4 分料器分料示意圖

除塵目標(biāo)：改善攪拌樓內(nèi)工作環(huán)境（攪拌樓整體封閉，內(nèi)部粉塵不容易擴(kuò)散到外部空氣中）。

除塵方式：配備脈沖清灰式主動(dòng)除塵器，營造負(fù)壓系統(tǒng)，控制粉塵擴(kuò)散。

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖見圖5。

圖5 樓內(nèi)料倉除塵系統(tǒng)方案圖

（1）除塵器安裝在樓內(nèi)料倉（砂倉）之上，可使收集到的灰塵達(dá)到一定的重量后自動(dòng)打開重力閥 G 卸入砂倉。

（2）收塵管道設(shè)兩路，管道一通往皮帶機(jī)頭部防塵罩，營造防塵罩內(nèi)負(fù)壓系統(tǒng)并吸收 ② 階段的揚(yáng)塵，管道二設(shè)四個(gè)吸塵入口，入口處裝有自動(dòng)控制閥 F1、F2、F3、F4，分別通往四個(gè)骨料倉，分料器往料倉投料時(shí)，自動(dòng)打開該料倉的吸塵口閥門，同時(shí)關(guān)閉其它料倉吸塵口閥門，營造料倉內(nèi)的負(fù)壓系統(tǒng)并吸收 ③ 階段的揚(yáng)塵。

（3）除塵器的過濾面積計(jì)算（砂石料密度 1.4t/m3，HLS180 型混凝土攪拌樓皮帶機(jī)輸送量 500t/h）：

考慮到皮帶機(jī)往分料器投料時(shí)產(chǎn)生的揚(yáng)塵，以及防塵罩和料倉不能做到完全密閉，該除塵器過濾面積要成倍加大，以加大處理風(fēng)量，營造負(fù)壓系統(tǒng)，防止粉塵擴(kuò)散。

該子系統(tǒng)采用脈沖清灰式主動(dòng)除塵器，過濾面積為15m2。

4.2 粉料倉除塵系統(tǒng)

⑥ 階段，水泥、摻合料等粉料在粉料運(yùn)輸車氣力輸送的條件下進(jìn)入粉料倉存儲(chǔ)，粉料倉內(nèi)部空氣壓力升高，需要泄壓，泄壓的過程必然會(huì)帶出粉塵。

除塵目標(biāo)：防止粉塵外泄污染空氣。

除塵方式：采用振動(dòng)清灰式被動(dòng)除塵器攔截泄壓過程的粉塵。

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)見圖6。

圖6 粉料倉除塵系統(tǒng)方案圖

計(jì)算該工況下的除塵器過濾面積時(shí)主要以粉料運(yùn)輸車的風(fēng)量而定，一般為每小時(shí) 600～1300m3。

該子系統(tǒng)采用 4 臺(tái)（HLS180 攪拌樓一般配備 4 個(gè)粉料倉）振動(dòng)清灰式被動(dòng)除塵器，過濾面積為 24m2。

4.3 主機(jī)及計(jì)量除塵系統(tǒng)

在整個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)，計(jì)量系統(tǒng)配料時(shí)不會(huì)向主機(jī)投料，向主機(jī)投料時(shí)計(jì)量系統(tǒng)不會(huì)在配料，因此配料時(shí) ④ ⑦ 過程和向主機(jī)投料時(shí) ⑤ ⑧ 過程可通過系統(tǒng)的自動(dòng)化控制使用同一臺(tái)除塵器，除塵器過濾面積取較大值，除塵系統(tǒng)方案見圖7。

圖7 主機(jī)及計(jì)量除塵系統(tǒng)方案圖

攪拌樓設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期 60s，其中計(jì)量系統(tǒng)向主機(jī)投料15s，攪拌 30s，卸料 15s，允許計(jì)量系統(tǒng)配料的時(shí)間等于攪拌時(shí)間與卸料時(shí)間之和 45s，一般攪拌樓設(shè)計(jì)配料時(shí)間為 35s。

4.3.1 計(jì)量系統(tǒng)配料階段

除塵目標(biāo)：吸收骨料配料產(chǎn)生的粉塵，改善攪拌樓內(nèi)部工作環(huán)境；釋放粉料計(jì)量斗（密封）內(nèi)的正壓力，攔截泄壓帶出的粉塵。

除塵方式：配備脈沖清灰式主動(dòng)除塵器，營造微負(fù)壓系統(tǒng)，控制粉塵擴(kuò)散。

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

（1）HLS180 型攪拌樓生產(chǎn)一盤料需要的原材料體積為 4.5m3，配料時(shí)間為 35s，所需的除塵器的過濾面積計(jì)算如下：

（2）使用通風(fēng)管將粉料計(jì)量斗和骨料計(jì)量斗聯(lián)通，骨料和粉料配料時(shí)產(chǎn)生的粉塵均通過骨料計(jì)量斗的除塵入口吸收。

（3）配料時(shí)閥門 F5 打開，同時(shí)閥門 F6 關(guān)閉。

4.3.2 向主機(jī)投料階段

除塵目標(biāo)：減少主機(jī)蓋內(nèi)壁粘料，縮短人工清理周期，釋放主機(jī)內(nèi)的正壓力，以免影響下一盤次計(jì)量，攔截泄壓帶出的粉塵。

除塵方式：配備脈沖清灰式主動(dòng)除塵器，營造微負(fù)壓系統(tǒng)，控制粉塵擴(kuò)散，吸收粉塵。

除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

（1）計(jì)量系統(tǒng)向主機(jī)投料時(shí)間為 15s，該階段所需的除塵器的過濾面積計(jì)算如下：

（2）向主機(jī)投料時(shí)閥門 F6 打開，同時(shí)閥門 F5 關(guān)閉。

通過對(duì)比配料階段和向主機(jī)投料階段所需除塵器過濾面積的大小，主機(jī)及計(jì)量除塵系統(tǒng)采用脈沖清灰式主動(dòng)除塵器，過濾面積為 20m2。通過系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，配料階段打開閥門 F5 關(guān)閉閥門 F6，對(duì) ④ ⑦ 過程進(jìn)行除塵；向主機(jī)投料階段，打開閥門 F6 關(guān)閉閥門 F5，對(duì) ⑤ ⑧ 過程進(jìn)行除塵。每盤次向主機(jī)投料結(jié)束后啟動(dòng)螺旋輸送機(jī) 15s，將收集到的粉塵送至主機(jī)內(nèi)部。

綜上，HLS180 型攪拌樓需配備 1 臺(tái) 15m2的脈沖清灰式主動(dòng)除塵器，4 臺(tái) 24m2的振動(dòng)清灰式被動(dòng)除塵器和 1 臺(tái) 20m2的脈沖清灰式主動(dòng)除塵器。

5 結(jié)論

（1）混凝土攪拌樓除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為樓內(nèi)料倉除塵系統(tǒng)、粉料倉除塵系統(tǒng)、主機(jī)及計(jì)量除塵系統(tǒng)三個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）根據(jù)使用工況，粉料倉除塵系統(tǒng)宜采用振動(dòng)清灰式被動(dòng)除塵系統(tǒng)。

（3）基于工藝流程，配料階段與向主機(jī)投料階段共用同一臺(tái)除塵設(shè)備。

［通訊地址］江蘇省徐州市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)桃山路 29 號(hào) 徐州徐工施維英機(jī)械有限公司（221000）

孫成壇（1989—），助理工程師，目前從事混凝土攪拌樓的研究。