■王紅根 金 楠 王紅英*

（1.江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，江西南昌 330044；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京 100083）

粉碎是飼料加工的重要工序之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有60%～70%的飼料原料需要粉碎處理[1-2]，飼料的粉碎粒度對(duì)飼料的消化利用、動(dòng)物生產(chǎn)性能和動(dòng)物胃腸道健康均有顯著影響[3-4]。

粉碎系統(tǒng)主要包括錘片式粉碎機(jī)、脈沖除塵器和輸送設(shè)備[5]。粉碎系統(tǒng)的動(dòng)力消耗約占全廠總動(dòng)力消耗的30%～50%（特種水產(chǎn)料最高超過(guò)60%）[6]。影響錘片式粉碎機(jī)粉碎效率的因素有被粉碎物料的特性、粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)特征和除塵器負(fù)壓吸風(fēng)效果等[7]。

脈沖除塵器作為粉碎系統(tǒng)的重要組成部分，影響著粉碎機(jī)的效率，其作用一方面是提供負(fù)壓吸風(fēng)，增強(qiáng)粉碎物料通過(guò)篩板能力，提高粉碎效率、減少能耗；另一方面起到除塵作用，降低粉碎機(jī)出風(fēng)口粉塵排放濃度，減少環(huán)境污染。脈沖除塵器布袋濾料的不同規(guī)格限制了除塵器效能的發(fā)揮。因此，本文研究脈沖除塵器濾料規(guī)格對(duì)粉碎機(jī)粉碎能耗及粉塵排放濃度的影響，為粉碎系統(tǒng)脈沖除塵器布袋濾料規(guī)格的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)儀器

粉碎系統(tǒng)配置：SFSP132×65F型錘片式粉碎機(jī)（江蘇牧羊集團(tuán)有限公司）；LNGM63A型脈沖布筒除塵器（江蘇牧羊集團(tuán)有限公司，Φ120×2 000×84個(gè)布筒，過(guò)濾面積為63 m2）；6-30-7C型離心風(fēng)機(jī)（中國(guó)江蘇丹徒區(qū)糧油機(jī)械修造廠，轉(zhuǎn)速為2 020 r/min，風(fēng)壓為3 400～4 000 Pa，風(fēng)量為6 000～7 000 m3/h）。

粉塵排放濃度測(cè)量?jī)x器：FC-4型粉塵采樣儀（北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所）；丙綸纖維濾膜（直徑40 mm）（北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所）；XSE105DU電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）；玻璃干燥器（上海壘固儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)材料

2種脈沖除塵器布袋濾料，材料為滌綸針刺氈，單位面積質(zhì)量分別為450 g/m2和500 g/m2；粉碎原料為玉米；所測(cè)含塵空氣樣品取自粉碎機(jī)出風(fēng)口處。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 粉碎能耗測(cè)算

在飼料廠配合料生產(chǎn)車(chē)間選擇2臺(tái)粉碎機(jī)，正常單班生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)，粉碎機(jī)粉碎原料均為玉米，粉碎機(jī)篩片孔徑配置為Φ2.5 mm，粉碎電流為210 A，統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)前后電能表示數(shù)、粉碎機(jī)運(yùn)行時(shí)間、粉碎產(chǎn)量，以每臺(tái)粉碎機(jī)為單位，按式（1）、（2）計(jì)算粉碎機(jī)噸料電耗和粉碎凈產(chǎn)能。分別測(cè)量2種脈沖除塵器布袋濾料更換前后的粉碎能耗數(shù)據(jù)。

式中：W——噸料電耗[(kW·h)/t]；

S1——生產(chǎn)前電能表示數(shù)(kW·h)；

S2——生產(chǎn)后電能表示數(shù)(kW·h)；

L——粉碎產(chǎn)量(t)。

式中：N——粉碎凈產(chǎn)能(t/h)；

L——粉碎產(chǎn)量(t)；

T1——粉碎機(jī)空轉(zhuǎn)停機(jī)時(shí)間(h)；

T2——粉碎機(jī)開(kāi)機(jī)總時(shí)長(zhǎng)(h)。

1.3.2 粉塵排放濃度測(cè)量

粉碎機(jī)出風(fēng)口粉塵排放濃度按國(guó)家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GBZ/T 192.1—2007執(zhí)行[8]。濾膜裝夾前，將濾膜置于玻璃干燥器內(nèi)干燥2 h；將干燥器內(nèi)取出的濾膜分別稱(chēng)量和編號(hào)，并裝夾在采樣儀上；將裝好濾膜的粉塵采樣儀在呼吸帶高度以20 L/min的流量采集15 min空氣樣品；采樣后，將取下的濾膜接塵面朝里對(duì)折兩次，置于自封袋內(nèi)室溫下運(yùn)輸和保存；采樣后的濾膜稱(chēng)量前也要置于玻璃干燥器內(nèi)2 h；按式（3）計(jì)算粉塵排放濃度。

式中：Cm——粉塵排放濃度(mg/m3)；

m2——采樣后的濾膜質(zhì)量(mg)；

m1——采樣前的濾膜質(zhì)量(mg)；

Q——采樣流量(L/min)；

t——采樣時(shí)間(min)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)過(guò)程中，采用標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)粉塵排放濃度進(jìn)行4次測(cè)量，取測(cè)量平均值作為最終結(jié)果。所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及顯著性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 粉碎系統(tǒng)

飼料粉碎系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：錘片粉碎機(jī)、喂料器、脈沖除塵器和輸送設(shè)備，圖1為飼料粉碎系統(tǒng)示意圖。

圖1 粉碎系統(tǒng)示意圖[9]

影響粉碎系統(tǒng)設(shè)備效率和成本消耗的因素有很多，在以往的研究中發(fā)現(xiàn)，被粉碎物料的物理特性、粉碎機(jī)粉碎室的形狀和寬度、錘片的排列形式、錘片數(shù)量、篩片孔徑、篩片包角和錘篩間隙等均有顯著影響[7]。實(shí)踐證明，配置有效的脈沖除塵器吸風(fēng)系統(tǒng)，粉碎產(chǎn)量可提高15%以上。脈沖除塵器的負(fù)壓吸風(fēng)作用還可以改善粉碎機(jī)工作性能，帶走粉碎過(guò)程中產(chǎn)生的溫度和濕度，達(dá)到降低物料溫濕度的作用。

2.2 脈沖除塵器濾料規(guī)格

GB 12625—1990袋式除塵器用濾料及濾袋技術(shù)條件和環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ/T 324—2006袋式除塵器用濾料[10-11]，對(duì)脈沖除塵器的濾料規(guī)格、命名原則、加工方式、濾料強(qiáng)度和濾料透氣度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了規(guī)范。

滌綸針刺氈濾料是目前比較常用的脈沖除塵器布袋濾料，在選購(gòu)和使用中通常將單位面積質(zhì)量（g/m2）參數(shù)作為區(qū)分不同規(guī)格濾料的指標(biāo)。表1列出某廠家生產(chǎn)的部分滌綸針刺氈濾料相關(guān)技術(shù)參數(shù)。從表中可以看到，濾料的名稱(chēng)是根據(jù)單位面積質(zhì)量來(lái)命名的，布筒過(guò)濾面積相同的條件下，由于單位面積質(zhì)量不同，從而導(dǎo)致濾料厚度和透氣性不同。在除塵器所配備的離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量與風(fēng)壓一定的情況下，濾料透氣性越好，負(fù)壓吸風(fēng)效果越好，被粉碎原料越易透過(guò)粉碎機(jī)篩片，但粉碎粉塵也更易透過(guò)濾料排放到室外環(huán)境中[12]。

表1 滌綸針氈刺濾料技術(shù)參數(shù)

2.3 濾料規(guī)格對(duì)粉碎能耗和粉塵排放濃度的影響

在編號(hào)為202和222的2臺(tái)粉碎機(jī)上，分別測(cè)算脈沖除塵器布筒安裝ZCN450和ZCN500兩種型號(hào)濾料時(shí)的粉碎能耗和粉碎機(jī)出風(fēng)口粉塵排放濃度。表2為粉碎效率與粉碎能耗統(tǒng)計(jì)表，由表2可知，當(dāng)被粉碎原料均為玉米時(shí)，2臺(tái)粉碎機(jī)的粉碎電流也均相同為210 A。編號(hào)為202的粉碎機(jī)，當(dāng)濾料由ZCN500換為ZCN450時(shí)，粉碎凈產(chǎn)能提高了8.02%，噸料電耗降低了23.23%；編號(hào)為222的粉碎機(jī)，當(dāng)濾料由ZCN500換為ZCN450時(shí)，粉碎凈產(chǎn)能提高了9.99%，噸料電耗降低了20.48%。由此可見(jiàn)，當(dāng)粉碎系統(tǒng)脈沖除塵器布袋濾料換為透氣性更好的材料時(shí)，粉碎能耗會(huì)相應(yīng)降低、凈產(chǎn)能增加。

表2 粉碎效率與粉碎能耗統(tǒng)計(jì)

表3為粉碎機(jī)出風(fēng)口粉塵排放濃度統(tǒng)計(jì)表，編號(hào)為202的粉碎機(jī)，濾料規(guī)格對(duì)粉碎機(jī)粉塵排放濃度有顯著影響(P＜0.05)，使用ZCN450濾料要比ZCN500濾料粉塵排放濃度高2倍；而編號(hào)為222的粉碎機(jī)，濾料規(guī)格對(duì)粉塵排放濃度無(wú)顯著影響(P＞0.05)。值得注意的是，在使用相同濾料、粉碎同種原料時(shí)，2臺(tái)粉碎機(jī)間的粉塵排放濃度差異極大，可能與設(shè)備的使用狀態(tài)有關(guān)，本研究未做深入分析。

表3 粉碎機(jī)出風(fēng)口粉塵排放濃度

我國(guó)現(xiàn)行針對(duì)飼料企業(yè)粉塵和粉塵防爆相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，排放物粉塵最高容許濃度為120 mg/m3[13]。在本研究中，使用2種脈沖除塵器濾料，粉塵排放濃度均遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的最高限值，故還可以選用單位面積質(zhì)量更小、透氣性更好的濾料。

3 結(jié)論

①在本研究中，濾料規(guī)格對(duì)粉碎機(jī)出風(fēng)口粉塵排放濃度有明顯影響，使用ZCN450濾料最高粉塵排放濃度為21.617 mg/m3，隨著濾料單位面積質(zhì)量減小、透氣性增強(qiáng)，粉塵排放濃度增大，但未超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的最高限值。

②粉碎系統(tǒng)脈沖除塵器布袋濾料選用ZCN450要比ZCN500增加粉碎凈產(chǎn)能8%以上，降低粉碎能耗20%以上，綜合考慮粉塵排放濃度和粉碎機(jī)效能等因素，本研究選擇ZCN450濾料用于粉碎系統(tǒng)脈沖除塵器。

③飼料粉碎系統(tǒng)脈沖除塵器的作用以負(fù)壓吸風(fēng)為主、除塵為輔，因此，針對(duì)脈沖除塵器濾料規(guī)格的選擇問(wèn)題，在保證粉碎機(jī)出風(fēng)口粉塵排放濃度不超標(biāo)的前提下，應(yīng)盡量選擇單位質(zhì)量面積小、透氣性強(qiáng)的濾料規(guī)格，以提高粉碎效率、降低粉碎能耗。