葉維林 葉 威 李鈺志 蘇 勇 林賢臣 羅 慧 汪珉卿 葉婉婉 夏常月 周 超 葉青松 章 早

[1 湖北葉威(集團)糧油機械有限公司 448124] [2 湖北葉威(集團)糧食有限公司糧油研究院 448124]

糧食入庫主要包括卸糧、輸送、清雜、裝倉、補倉等過程，傳統(tǒng)入倉工藝中，糧食在各環(huán)節(jié)運輸過程中不可避免產(chǎn)生粉塵，導致糧庫入庫現(xiàn)場“揚塵滿天飛”現(xiàn)象屢見不鮮,對現(xiàn)場工作人員的身體健康造成嚴重威脅，也對庫區(qū)周邊環(huán)境帶來較大污染。同時，通過對糧庫作業(yè)現(xiàn)場粉塵實測，發(fā)現(xiàn)粉塵濃度最高能達147 mg/m3[1]，高濃度粉塵污染周圍環(huán)境，同時對作業(yè)人員健康帶來危害。

針對以上問題，在確保單作業(yè)線產(chǎn)量不低于80 t/h的條件下，對移動式高效環(huán)保原糧入倉技術(shù)進行研究，成功實現(xiàn)入庫現(xiàn)場粉塵濃度低于20 mg/m3。對原有入庫作業(yè)線進行升級改造或替換，采用環(huán)保設(shè)備，包括環(huán)保高效無塵單邊橋、環(huán)保高效無塵卸糧車、環(huán)保無塵輸送設(shè)備(輸送機、裝倉機、補倉機)、環(huán)保高效無塵清理篩等，該套設(shè)備已在荊門北郊國家糧食儲備庫等多個糧庫成功進行現(xiàn)場試驗，試驗結(jié)果表明該套設(shè)備在抑制粉塵方面效果良好。

1 材料和方法

1.1 糧食入倉流程

散裝原糧車輛→糧食接卸環(huán)節(jié)→糧食輸送環(huán)節(jié)→糧食清理環(huán)節(jié)→入倉輸送環(huán)節(jié)→入倉。

1.2 升級改造方法

由于我國糧食儲備倉絕大部分為高大平房倉，糧食入倉基本采用移動組合式多套設(shè)備進行敞開式作業(yè)，為此針對糧食入庫作業(yè)線上各環(huán)節(jié)設(shè)備環(huán)保、除塵、安全、衛(wèi)生進行研究，改變傳統(tǒng)敞開無序的排放作業(yè)模式，采用集清理、風選、集塵、密閉回收為一體的工作模式,各環(huán)節(jié)設(shè)備根據(jù)實際情況進行具體改造。實現(xiàn)糧食入倉單作業(yè)線現(xiàn)場粉塵濃度控制在20 mg/m3以下，產(chǎn)量不低于原輸送線產(chǎn)能指標。

1.3 糧食接卸環(huán)節(jié)

以往散糧卸車環(huán)節(jié)，采用單邊卸車，人工和卸糧機結(jié)合的作業(yè)方式，由于卸糧機作業(yè)面有限，且糧食在自然流空至三分之二時會停止流動，存在卸糧不干凈、效率低下、人工鏟扒揚塵大等問題。為保證散糧卸車環(huán)節(jié)的環(huán)保高效無塵，針對作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題，對單邊橋與卸糧車進行技術(shù)改進研發(fā)。

1.3.1 單邊橋技術(shù)改造 根據(jù)糧食顆粒的散落特性，結(jié)合TRIZ技術(shù)中的空間維數(shù)原理和連續(xù)有益作用原理，進行了方案創(chuàng)新。研發(fā)出高效卸車系統(tǒng)，通過引入移動組合式單邊升降技術(shù)，車輛在卸糧時一側(cè)前后輪駛上單邊橋，通過單邊液壓不斷調(diào)整車輛傾斜度，使車廂底板形成一定水平夾角，車輛傾斜度增加，傾向卸糧機，加快卸糧流度，使糧食加速自然流至四分之一，提高了工作效率，減少了人工作業(yè)，降低了勞動強度,減少現(xiàn)場揚塵。圖1為環(huán)保高效無塵單邊橋。

圖1 環(huán)保高效無塵單邊橋

通過單邊橋的液壓升降系統(tǒng)，控制器可協(xié)調(diào)第一橋體和第二橋體下方的所有升降頂同時同步等速上下移動，調(diào)節(jié)升降頂?shù)淖畲蟾叨?，使得一般?guī)格的運糧車輛的傾斜角度不超過10°，避免車輛一側(cè)升高過度導致車輛側(cè)翻，確保了卸糧作業(yè)安全,單邊橋設(shè)備具備多個輔助輪方便收納移動行走。

1.3.2 卸糧車技術(shù)改造 運糧車將糧食傾斜流落在卸糧車的過程中，糧食經(jīng)過移動和震動會產(chǎn)生大量揚塵，卸糧作為平房倉入庫過程的第一個環(huán)節(jié)，需嚴格控制粉塵的吸納處理。實際作業(yè)過程中，由于卸糧車的?？课恢谩⑿都Z區(qū)域各不相同，傳統(tǒng)固定式或分體式除塵裝置不能很好滿足使用需求。因此，在卸糧車上增加除塵裝置，該裝置使用吸風罩覆蓋整個卸糧車上方，利用防塵風機通過管道輸送，可有效收集卸糧過程中出現(xiàn)的粉塵，便于進行集中處理。

在輸送帶的抖動和卸糧斗除塵裝置的共同作用下，可去除散糧攜帶的部分粉塵，收集飛散在空氣中粉塵的同時，從源頭減少糧食中粉塵含量，實現(xiàn)了卸糧過程的高效環(huán)保。圖2為環(huán)保高效無塵卸糧車。

圖2 環(huán)保高效無塵卸糧車

1.4 糧食輸送環(huán)節(jié)

1.4.1 輸送機技術(shù)改造 傳統(tǒng)糧食輸送機的清選除塵，一般使用風機向清選倉的除塵口通入高壓風，以達到吹出粉塵雜質(zhì)的目的，該方法氣固分離效果差，且吹出的粉塵雜質(zhì)收集難度大，容易被氣流吹起而引起二次污染。基于空氣動力學原理，結(jié)合TRIZ技術(shù)中的隔離原理和連續(xù)有益作用原理，首先進行了輸送機抑塵改造，增加了進料抑塵罩、密封進料抑塵罩，出料密閉罩(見圖3)，實現(xiàn)了揚塵的密閉收集。然后進行了清選除塵改造。研發(fā)的輸送機清選除塵裝置包括清選倉、A擋板、B擋板、氣固分離管、風機、集塵管(見圖4)，設(shè)有除塵口的清選倉安裝在輸送機的頂端，清選倉的進料口與輸送機的岀料口相通,清選倉內(nèi)壁上的A擋板和B擋板與清選倉內(nèi)壁分別形成角度α和β，0°≤α、β≤120°，在除塵口加設(shè)氣固分離管(包括直通管、螺旋葉片、內(nèi)膽和錐度圓管)、集塵管及粉塵收集裝置。散糧由進料口進入后落入料斗中，揚塵經(jīng)沉降室中的隔板阻擋、減速、沉降并隨著散糧落入輸送帶中，有效抑制了進料過程中的揚塵；散糧通過輸送帶輸送至清選倉，通過A擋板和B擋板的導向作用，使糧食沿著遠離除塵口的一邊下落到生產(chǎn)線下一環(huán)節(jié)，而帶粉塵雜質(zhì)的氣流則被氣固分離管吸入，并通過螺旋通道導向引導成旋轉(zhuǎn)氣流，氣流中的粉塵雜質(zhì)依靠離心力作用貼著氣固分離管的錐度圓管內(nèi)壁運動，然后通過集塵管分離出來，并最終收集到收集裝置中，氣固分離后的潔凈氣流則通過出風口直接排到大氣中。

圖3 環(huán)保高效無塵輸送機

注：1.輸送機 2.清選倉 2-1.除塵口 3.A擋板 4.B擋板 5.氣固分離管 6.風機 7.集塵管 8.進風口 9.出風口 10.卸塵口 11.連接管 12.收集裝置圖4 環(huán)保高效無塵輸送機清選除塵裝置

1.5 糧食清理環(huán)節(jié)

1.5.1 清理篩技術(shù)改造 對清理篩的各項技術(shù)進行整合，研制高效環(huán)保無塵清理中心，集振動篩選、比重風選、二元沉降、絞龍閉風收集分離、脈沖除塵、回收為一體，與卸糧機、進出料輸送機相結(jié)合，確保入倉線全線無塵。如圖5所示，卸糧機、進料輸送機工作時，產(chǎn)生的灰塵先被抑塵罩控制，通過輸送機清選除塵裝置進行集塵處理，到達集塵器1再次收集沉降。進料輸送機向清理中心進料時產(chǎn)生的灰塵可由抑塵罩控制，輸送機清選除塵裝置一次除塵，再通過集塵器2收集沉降。當糧食通過振動篩選、比重風選后，篩選過的糧食通過下料輸送機入倉，產(chǎn)生的灰塵可被抑塵罩控制，由集塵器3收集沉降。通過比重風選、二元沉降系統(tǒng)、絞龍閉風收集系統(tǒng)后，使糧食、輕雜、灰塵螺旋分離，輕雜向下沉降，灰塵向上，由集塵罩通過集塵風道被脈沖除塵器收集，經(jīng)過多次抑塵、降塵、集塵處理后，可達到清理篩周邊作業(yè)現(xiàn)場空氣粉塵含量小于10 mg/m3，大幅改善糧食入倉作業(yè)環(huán)境。

圖5 環(huán)保高效無塵清理篩

1.6 糧食入倉輸送環(huán)節(jié)

1.6.1 掛架裝倉機技術(shù)改造 糧食經(jīng)過高效環(huán)保清理篩后，糧食中的雜質(zhì)與粉塵已被高度清理，清理環(huán)節(jié)現(xiàn)場粉塵濃度低于8 mg/m3，糧食再次經(jīng)過環(huán)保除塵輸送機后，到達糧食掛架輸送機與裝倉機，此時糧食產(chǎn)生粉塵的濃度已降至極低，所以在該環(huán)節(jié)無需配備相關(guān)的除塵裝置，應(yīng)更多注重輸送作業(yè)效率。傳統(tǒng)裝置在裝倉過程中，需要不斷進行移動調(diào)整，配套輸送機也要隨之挪動，此時必須停止作業(yè)，費時費力，工作效率低。

技術(shù)改造時結(jié)合TRIZ技術(shù)中的分割原理和連續(xù)有益作用原理，進行了功能創(chuàng)新發(fā)明。通過掛架裝置關(guān)聯(lián)隨行輸送、裝倉設(shè)備，將輸送機設(shè)置為上、下兩個輸送單元，并為輸送機和裝倉機配置升降、伸縮、轉(zhuǎn)向、俯仰系統(tǒng)，能夠快速、便捷地調(diào)整位置和高度，在轉(zhuǎn)盤中部設(shè)置通孔，使伸縮轉(zhuǎn)向輸送機輸送的糧食落入掛架輸送機時始終位于第一輸送帶的中央,防止糧食從第一輸送單元的兩側(cè)掉落,糧食從位于上方的第二輸送單元運輸至位于下方的第一輸送單元，再掉落至裝倉機的第三輸送單元，大幅擴大了作業(yè)范圍，設(shè)備進行移動調(diào)整時無需頻繁停機中斷作業(yè)，提高了工作效率，省時又省力。

注:1.進料斗 2.轉(zhuǎn)向伸縮輸送機 3.伸縮導軌 4.轉(zhuǎn)軸 5.料斗 6.回轉(zhuǎn)盤 7.伸縮移動小車 8.掛架輸送機 9.移動輪 10.掛架器 11.匯集斗 12.掛架轉(zhuǎn)向頭 13.集料斗 14.掛架 15.升降頂 16.裝倉輸送機 17.移動機架 18.轉(zhuǎn)向器 19.轉(zhuǎn)向驅(qū)動支架 20.驅(qū)動總成 21.升降導輪 22.掛架輸送機移動輪 23.轉(zhuǎn)向伸縮輸送機移動輪圖6 環(huán)保高效掛架裝倉機

2 結(jié)果與分析

2.1 應(yīng)用測試

為檢驗該套原糧入倉裝備的實際作業(yè)效果，分別在荊門市東寶區(qū)革集糧食儲備庫、荊門北郊國家糧食儲備庫、荊門余嶺糧食儲備庫各進行10次入倉現(xiàn)場試驗，試驗的入倉方式為二篩稻谷原糧入倉。

2.2 檢驗儀器

便攜式粉塵檢測儀(600 s)。

2.3 檢測點

A～G粉塵濃度檢測點設(shè)在入糧、出糧口、設(shè)備連接處、或粉塵濃度較高處。I、H檢測點為距離清理篩15 m處，檢測點分布見圖7。

圖7 粉塵檢測點

2.4 檢測方法

在檢測點1 m范圍內(nèi)的上、下、左、右四個方位進行粉塵濃度檢測，每3 min檢測1次，數(shù)據(jù)結(jié)果取平均值。

2.5 檢測結(jié)果

檢測結(jié)果見表1～表3。

表1 荊門市東寶區(qū)革集糧食儲備庫試驗紀錄

移動式高效環(huán)保原糧入倉成套裝備試驗紀錄序號粉塵檢測點及平均粉塵濃度(mg/m3)ABCDEFGHI入倉含雜率(%)產(chǎn)量(t/h)116.0213.1213.069.577.136.534.951.091.740.4891218.6113.7912.919.987.835.823.3431.210.7281315.7713.1512.888.227.234.853.112.41.220.78103418.7715.2813.848.066.434.044.161.410.780.58110515.3716.9713.688.498.136.914.481.461.440.54107618.2613.2312.939.538.996.564.32.130.890.62105717.9915.8313.267.556.254.694.291.851.760.4998818.9114.1712.519.787.424.594.161.221.630.6690916.7615.3612.547.817.675.523.941.561.050.66811016.3514.1114.559.768.494.093.41.891.520.61117合計17.2814.513.218.877.565.364.011.81.320.6198

表2 荊門北郊國家糧食儲備庫試驗紀錄

移動式高效環(huán)保原糧入倉成套裝備試驗紀錄序號粉塵檢測點及平均粉塵濃度(mg/m3)ABCDEFGHI入倉含雜率(%)產(chǎn)量(t/h)116.715.6512.317.37.054.573.422.981.060.49100217.8615.2914.027.588.956.583.992.21.520.59105317.7113.7613.089.288.756.823.572.250.540.53103415.2615.4614.269.36.695.393.002.020.940.7289515.315.2613.887.568.576.593.381.210.860.62100618.8515.0512.448.826.25.594.812.841.510.46114717.8613.2412.737.817.754.063.842.911.630.5791815.3113.2612.487.927.096.654.521.761.70.62109918.9415.7812.268.037.66.213.851.791.780.501071015.2814.2112.159.896.525.673.361.250.920.43110合計16.914.6712.978.347.515.813.772.121.240.55103

表3 荊門余嶺糧食儲備庫試驗紀錄

移動式高效環(huán)保原糧入倉成套裝備試驗紀錄序號粉塵檢測點及平均粉塵濃度(mg/m3)ABCDEFGHI入倉含雜率(%)產(chǎn)量(t/h)115.5214.5512.227.377.985.743.382.81.690.53102217.7514.7414.349.016.645.743.651.770.870.58106315.3916.5212.298.226.335.513.201.601.410.4990417.2214.914.109.356.435.873.272.110.550.7385517.9413.7213.207.738.875.584.691.841.070.4090616.8516.3412.277.186.645.284.162.380.750.42111717.6113.2112.729.898.764.273.621.391.700.4498816.8114.7512.378.066.085.853.401.100.710.62120918.7115.8612.599.966.626.604.432.921.760.661031016.1413.3513.378.576.735.003.101.581.420.4187合計16.9914.7912.948.537.515.543.691.941.190.5299

3 結(jié)論與討論

綜合三個庫區(qū)現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，使用該套原糧入倉裝備進行二篩作業(yè)后，原糧含雜率<1%,各檢測點粉塵濃度均不高于20 mg/m3，且設(shè)備稻谷產(chǎn)量為100 t/h,滿足糧食高效無塵清理、快速出入倉的要求。從粉塵濃度測試數(shù)據(jù)可以看出，原糧卸車環(huán)節(jié)粉塵濃度最高高達18.94 mg/m3，通過各環(huán)節(jié)高效除塵設(shè)備的層層抑塵、降塵、除塵、集塵，在G檢測點入倉時粉塵濃度已降低至小于5 mg/m3，H、I兩個檢測點數(shù)據(jù)表明，此環(huán)節(jié)糧食產(chǎn)生的粉塵濃度逐漸降低至接近空氣中粉塵濃度水平。

該套原糧入倉裝備，不僅消除了庫區(qū)對周邊產(chǎn)生的粉塵污染，還可以避免作業(yè)環(huán)境因粉塵濃度過高對工作人員產(chǎn)生的健康危害，符合國家綠色環(huán)保儲糧的技術(shù)要求，有利于保障儲糧安全。