石志剛 于景民 屈浩然 孫彥峰 秦 超 徐亞中

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

1 水泥公司袋裝車間現(xiàn)狀

我公司承攬的某水泥公司袋裝車間收塵改造EPC項(xiàng)目。該水泥廠袋裝車間裝包機(jī)長(zhǎng)期以來工作環(huán)境惡劣，無任何粉塵控制措施。揚(yáng)塵是該工段的主要污染源，環(huán)保和安全都無法達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

該廠的水泥袋裝車間共有4條裝車機(jī)（其中2條裝NO.32.5，另2條裝NO.42.5）。由于編織袋質(zhì)量和運(yùn)輸車型等問題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化疊包困難，需要人工進(jìn)行丟包裝車，其揚(yáng)塵點(diǎn)主要在裝車處。因包裝機(jī)灌裝過程中袋內(nèi)的氣體在輸送、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中一直沒有完全釋放出來，經(jīng)操作人員連續(xù)地碼放水泥袋，含塵氣體受擠壓，釋放出粉塵。粉塵向碼包上方、四周及裝車皮帶機(jī)出包溜板后方擴(kuò)散。操作工裝車作業(yè)時(shí)，移動(dòng)皮帶出口和裝運(yùn)車輛車廂底部距離較大，高度距離約為1 m。袋裝水泥在落到車廂里時(shí)，沖擊力較大，而此處無任何粉塵控制措施，產(chǎn)生的揚(yáng)塵是該工段的主要污染源。

改造以期目標(biāo)為裝車位1 m范圍內(nèi)揚(yáng)塵捕集率大于95%；二層崗位揚(yáng)塵≤4 mg/m3；除塵器粉塵排放≤10 mg/Nmm3；符合國家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；執(zhí)行安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2 改造思路

經(jīng)過與業(yè)主商討，為降低改造成本，采用一個(gè)收塵器一拖四的形式，即一個(gè)收塵器對(duì)四個(gè)車道進(jìn)行收塵（正常工作時(shí)只開一個(gè)車道），粉塵經(jīng)收塵器下方鉸刀送入空氣斜槽，然后被送入原包裝機(jī)回灰管回收。

每條車道設(shè)計(jì)三個(gè)收塵點(diǎn)。

第一個(gè)收塵點(diǎn)在裝車碼包的上方區(qū)域設(shè)置3 m×2.5 m傘形集塵罩作為主要收塵點(diǎn)。集塵罩上方接可升降圓管，通過移動(dòng)小車上的卷揚(yáng)機(jī)控制其上下調(diào)節(jié)。升降圓管是由3段卷制焊接直徑約800 mm帶法蘭管道相互嵌套組成，其連接移動(dòng)風(fēng)箱。移動(dòng)風(fēng)箱通過移動(dòng)小車連接固定風(fēng)箱（如圖2所示），固定風(fēng)箱放置裝車道單側(cè)。電氣控制與裝車機(jī)連鎖，啟動(dòng)裝車機(jī)時(shí)收塵器同時(shí)工作。集塵罩在現(xiàn)場(chǎng)碼袋作業(yè)場(chǎng)所上方與除塵器進(jìn)風(fēng)管道連接。集塵罩下部由三面軟橡膠布簾圍成半密封空間，操作人員在其內(nèi)作業(yè)。集塵罩與卸車皮帶斜度聯(lián)動(dòng)，可同步前后移動(dòng)，保證與裝車機(jī)出包溜板尾部保持固定的安全間距（此安全間距可調(diào)）。集塵罩上部可升降出風(fēng)管接移動(dòng)密封罩與固定于樓面上的矩形固定風(fēng)箱連接。此部分作為一個(gè)整體固定在裝車機(jī)上面，并設(shè)置車輪座在裝車機(jī)軌道上隨其一起移動(dòng)，主收塵風(fēng)罩與車輛始終保持一定距離（可調(diào)節(jié)）。這樣降低了粉塵的揚(yáng)塵高度，能使收塵風(fēng)罩最大限度地罩住粉塵，滿足大、中、小型車輛裝車使用。

圖1 頂樓收塵器及風(fēng)管管路布置

圖2 二樓收塵移動(dòng)機(jī)頭、移動(dòng)風(fēng)箱、固定風(fēng)箱及皮帶密封

第二個(gè)收塵點(diǎn)處采用加吸塵罩的形式收集轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶與裝車皮帶因高度差引起的散塵及水泥袋表面的浮灰。

第三個(gè)收塵點(diǎn)在裝車機(jī)平皮帶和花紋皮帶的連接縫隙漏灰點(diǎn)處設(shè)置加裝漏斗及吸塵風(fēng)管。

3 具體實(shí)施方案介紹

因?yàn)槊刻装b機(jī)、裝車機(jī)工藝相同，所以按單套裝車系統(tǒng)敘述解決方案。

3.1 單套裝車機(jī)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況，每套系統(tǒng)加裝裝車機(jī)系統(tǒng)揚(yáng)塵捕捉系統(tǒng)

皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)收塵系統(tǒng)。

裝車機(jī)平皮帶和花紋皮帶的連接縫隙處加裝漏斗。

裝車機(jī)機(jī)頭收塵系統(tǒng)。

管道系統(tǒng)（廢氣輸送系統(tǒng)）。

除塵器系統(tǒng)。

3.2 三個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)

單套裝車機(jī)系統(tǒng)從袋裝水泥皮帶輸送機(jī)開始至裝車，共有3個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn):平面兩臺(tái)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽各1個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)；裝車機(jī)平皮帶和花紋皮帶的連接縫隙處各1個(gè)漏灰點(diǎn)；兩臺(tái)裝車機(jī)機(jī)頭各1個(gè)揚(yáng)塵點(diǎn)。這三處揚(yáng)塵點(diǎn)收塵同時(shí)作業(yè)，其中主要揚(yáng)塵及收塵為裝車機(jī)頭處。

轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽處設(shè)收塵罩，灰塵由直徑500mm風(fēng)管直接接收塵器進(jìn)風(fēng)管（如圖1所示）。裝車機(jī)平皮帶和花紋皮帶的連接縫隙處加裝漏斗及吸塵罩。

上述兩點(diǎn)要達(dá)到最大程度控制裝車機(jī)揚(yáng)塵，必須控制好袋裝水泥清包作業(yè)，實(shí)現(xiàn)裝車時(shí)皮帶機(jī)帶灰和水泥袋帶灰最小化。

裝車機(jī)頭揚(yáng)塵收集裝置，移動(dòng)裝車機(jī)機(jī)頭位置的抽風(fēng)量和吸塵罩的合理設(shè)置是本工段環(huán)保治理的關(guān)鍵。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求和工藝布置的局限性，我們?cè)谘b車機(jī)頭前部設(shè)置了一臺(tái)吸塵罩，吸塵罩裝置可隨裝車機(jī)自動(dòng)上下前后移動(dòng)。

頭部吸塵罩作為主要揚(yáng)塵收集裝置，承擔(dān)80%以上粉塵收集。其主要作用是收集裝車至車廂板上部及裝車位置前部產(chǎn)生的揚(yáng)塵。

頂吸塵罩體布置在裝車機(jī)機(jī)頭前部恰當(dāng)位置，三面采用軟簾圍擋，操作面敞開，吸塵罩規(guī)格為600 mm×2 400 mm。移動(dòng)風(fēng)箱安裝在斜皮帶的機(jī)架上，集塵罩安裝在水泥落包點(diǎn)的上方，這樣才能夠隨著機(jī)架的升降和前后移動(dòng)，達(dá)到落包點(diǎn)揚(yáng)塵的最佳收塵距離。吸塵罩的三向用軟布簾封堵，落包點(diǎn)的揚(yáng)塵是從作業(yè)人員的腿部被吸到集塵罩，不會(huì)飄落到作業(yè)人員的腰部以上，避免現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵對(duì)作業(yè)人員造成健康危害。其圍擋長(zhǎng)度在安裝時(shí)根據(jù)車型來確定。

3.3 管道系統(tǒng)

針對(duì)裝車機(jī)系統(tǒng)的工作特性，固定風(fēng)箱安裝在二樓的地面上。移動(dòng)風(fēng)箱安裝在花紋皮帶的機(jī)架上，隨裝車機(jī)前后移。移動(dòng)風(fēng)管移動(dòng)距離0～11 m。根據(jù)實(shí)際情況按最大移動(dòng)距離設(shè)計(jì)，漏風(fēng)率≤1%。我公司設(shè)計(jì)的固定風(fēng)箱和移動(dòng)風(fēng)箱為軸套連接，整個(gè)收塵系統(tǒng)設(shè)有伸縮軟連接，在使用過程中為零維護(hù)。

每臺(tái)包裝機(jī)系統(tǒng)配置兩套移動(dòng)風(fēng)箱及固定風(fēng)箱裝置（如圖3所示）。

圖3 固定風(fēng)箱裝置

圖4 裝車機(jī)收塵管道布置示意圖

為防止和減少風(fēng)箱集灰，除塵器水平固定風(fēng)箱設(shè)計(jì)風(fēng)速≥25 m/s，收塵管道風(fēng)速取20 m/s。

設(shè)計(jì)人員按照各支管與總管交匯處壓力平衡的原則進(jìn)行系統(tǒng)阻力平衡計(jì)算，確定各支管管徑，且在各支管處都設(shè)有單獨(dú)調(diào)節(jié)閥。

本項(xiàng)目改造采用的單個(gè)固定風(fēng)箱長(zhǎng)度12 m，平放置在移動(dòng)軌道外側(cè)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單獨(dú)特，截面為矩形“凵”，上部以膠帶作為密封部件，在收塵器負(fù)壓下膠帶緊貼在固定風(fēng)箱上部，其與移動(dòng)風(fēng)箱的連接如圖4所示，此種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的移動(dòng)軟管相比阻力小，壽命長(zhǎng)，且易于清灰維修。

3.4 系統(tǒng)收塵風(fēng)量的計(jì)算和確定

3.4.1 Q1裝車機(jī)機(jī)頭吸塵罩口抽風(fēng)量計(jì)算

頂吸罩按半密閉罩設(shè)計(jì)，所需抽風(fēng)量按下式計(jì)算Q=A×V(V選擇2.5～4.5 m/s)，其中A為閉罩開口及縫隙總面積。

本方案中 A=2.2×0.5×110%=1.21 m2，V 選擇3.5 m/s。

Q1=1.21×3.5×3 600=15 246 m3/h

3.4.2 Q2平皮帶與斜皮帶夾角接灰漏斗吸塵口抽風(fēng)量

漏斗吸塵軟管內(nèi)截面為矩形，截面面積約為0.02 m2，風(fēng)速約為 20 m/s,風(fēng)量 Q2為:

Q2=0.02×20×3 600=1 440 m3/h

3.4.3 Q3轉(zhuǎn)彎溜子吸塵罩抽風(fēng)量計(jì)算

該吸塵罩吸塵管內(nèi)徑150 mm，風(fēng)速約為20 m/s，風(fēng)量 Q3為:

Q3=（π×0.152）×20×3 600=5 086 m3/h

合計(jì)收塵總風(fēng)量:

Q=Q1+Q2+Q3=（1 5246+1 440+5 086）=21 772 m3/h

系統(tǒng)阻力:

裝車機(jī)頭負(fù)壓600 Pa、管道423 Pa+彎頭阻力563 Pa、除塵器設(shè)計(jì)阻力1 600 Pa，合計(jì)3 200 Pa。

3.4.4 項(xiàng)目采用的氣箱式脈沖袋收塵器 （型號(hào)PPC96-7）參數(shù)

處理風(fēng)量34 560 m3/h，過濾風(fēng)速0.85 m/min，過濾面積672 m2；

主變頻電機(jī)75 KW，離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量38 000 m3/h，全壓 4 000 Pa；

經(jīng)過此次改造，項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收。我公司設(shè)計(jì)的收塵系統(tǒng)可以有效解決袋裝水泥包裝車間的粉塵問題，除塵效果極好，極大地減少了水泥粉塵的排放，改善了裝車工人的工作環(huán)境，收集的水泥粉塵又重新進(jìn)入包裝機(jī)裝袋，避免了工作人員對(duì)水泥裝車車道頻繁的清理及人工回收散落的水泥的煩瑣，提高了裝車車間的機(jī)械化操作水平，徹底實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)式袋裝水泥裝車的清潔生產(chǎn)。