◎郭詩慧，倪圓圓，張琛朕，王 寧

（1.鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001；2.河南鄭州中原國家糧食儲備有限公司，河南 鄭州 450000）

1 糧食粉塵產(chǎn)生的原因

受基本國情影響，目前我國土地流轉(zhuǎn)及高標準農(nóng)田建設還處于初級階段，小地塊、小規(guī)模種植仍是廣大農(nóng)村主要種植形式，從收割、晾曬到運輸再到倉儲尚未做到全程不落地，因此，在原糧的收獲、干燥、轉(zhuǎn)運等環(huán)節(jié)中難免會有各種各樣的雜質(zhì)混入。據(jù)統(tǒng)計，原糧中微細顆粒物質(zhì)如泥灰、沙土、糧粒的表皮等總含量達到0.1%～0.6%，甚至更高。在原糧收獲的同時，受制于脫粒及篩分效率影響，還混有糧食的細碎顆粒和未除凈的殼類等物質(zhì)，這類雜質(zhì)雖然尺寸較大，但仍是一種極易飛揚的污染性物質(zhì)。而且，受糧粒形狀影響，糧粒表面及溝槽中也往往黏附有很多粉塵，在清理及輸送時與設備及管道的摩擦、碰撞作用下脫落形成新的粉塵，且在有落差物料高速下落時攜帶的誘導空氣又易形成正壓，進而加劇粉塵飛揚。所以，原糧的諸多特性決定了糧食儲運過程中粉塵的產(chǎn)生不可避免[1]。

2 糧食粉塵的危害

粉塵飛揚到空氣中，對人體健康、生產(chǎn)、環(huán)境等都會產(chǎn)生重要的影響和危害，在特定條件下甚至會發(fā)生燃燒和爆炸，給安全生產(chǎn)帶來隱患。

糧食粉塵會對一線工作人員的呼吸系統(tǒng)造成危害，粉塵的沉積會引起肺部組織的纖維化病變，進而導致塵肺病的發(fā)生，造成呼吸困難。糧食粉塵外溢會造成操作環(huán)境的惡化，懸浮在空氣中的大粒徑粉塵會在重力作用下自由沉降，附著在設備的表面，影響設備散熱、加速設備老化，而粉塵進入離心風機、羅茨風機及空壓機等動力設備內(nèi)會加速關鍵部件的磨損，使設備性能下降?？諝庵袘腋〉挠袡C可燃粉塵達到一定濃度后遇火源會發(fā)生劇烈的氧化燃燒反應引發(fā)粉塵爆炸。發(fā)生粉塵的燃燒和爆炸是粉塵的最嚴重危害，會造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。因此，為改善作業(yè)環(huán)境、保障一線工作人員身心健康、保證安全生產(chǎn)，必須采取相應措施防止粉塵外溢。

3 糧食粉塵控制措施

3.1 原糧接收工段粉塵控制

3.1.1 港口原糧接收粉塵控制措施

目前國內(nèi)港口散糧卸船所采用的港機設備，除了大型專用港口采用連續(xù)卸船機外，抓斗卸船機和門座式起重機搭配抓斗作業(yè)的形式，因其對貨物及船舶的適應性強、通用性廣而被其余港口碼頭普遍采用。隨著綠色港口概念的提出以及國家對散糧行業(yè)環(huán)保要求越來越嚴，散糧卸船過程中粉塵污染如何控制是散貨碼頭面臨的公共難題。

為解決碼頭散糧卸船及船車直取過程中產(chǎn)生大量粉塵的問題，卸船時可采用綠色環(huán)保的自除塵接糧斗對粉塵進行控制。自除塵接糧斗采用鋼結(jié)構焊接而成（如圖1），其包含上下兩個斗體，上斗體為接料斗，用于和門機等抓斗對接，下斗體主要用于儲存物料及給輸送設備或自卸車供料。上下斗體之間設置格柵及蔽塵裝置，物料從上斗體進入下斗體時蔽塵在重力作用下打開，無物料時蔽塵關閉，防止下料斗粉塵上溢。上料斗設置有除塵器，除塵器為濾袋式除塵器，含塵氣流由濾袋外側(cè)流向內(nèi)側(cè)，粉塵沉積在濾袋外表面，并通過脈沖反吹的方式進行清灰。自除塵接糧斗上可設置光電感應器，當物料抓斗到達漏斗上方5～10 m 時，光電感應自動將信號送至風機起動柜，起動風機，抓斗離開時，自動延時停風機，以達到節(jié)能的目的。

圖1 自除塵接糧斗結(jié)構圖

3.1.2 汽車原糧接收粉塵控制措施

受原糧物流成本影響，一些規(guī)模較大的糧油加工企業(yè)會選擇在港口或碼頭附近園區(qū)建廠，以充分利用水運的價格優(yōu)勢，但絕大部分加工企業(yè)遠離碼頭無水運條件，采用汽運就成為這些企業(yè)原料接收的必要環(huán)節(jié)。因此，汽車卸糧站是整個廠區(qū)原料接收的源頭，也是廠區(qū)中粉塵污染最為嚴重的區(qū)域之一[2]。目前汽車卸糧站主要通過設置格柵蔽塵防止粉塵外逸，設置快速卷簾門形成相對密閉環(huán)境，設置吸風柜加強吸風，采取干霧抑塵等措施進行粉塵控制（如圖2）。

圖2 卸糧坑粉塵控制示意圖

卸糧坑錐斗內(nèi)粉塵可通過設置蔽塵進行圍蔽，再借助錐斗內(nèi)吸風口進行吸風除塵。卸糧坑設置格柵及蔽塵裝置有兩個作用，一是格柵可以過濾掉混在原糧中尺寸較大的土塊、石塊及麻繩等雜質(zhì)，保護輸送設備；二是在卸糧時蔽塵的活動板在糧流的沖擊下自動打開，無糧流時活動板在自身重力作用下自動閉合，形成相對密閉空間，錐斗內(nèi)設置吸風口進行吸風，使錐斗保持微負壓環(huán)境，可以有效防止進糧時錐斗內(nèi)粉塵外溢。

卸糧站地面以上空間則通過車道兩端設置自帶感應的快速卷簾門，當散糧自卸車進入卸糧站后快速卷簾降下，避免因穿堂風導致灰塵向卸糧罩棚外擴散的問題。車輛進入罩棚內(nèi)卸糧坑兩側(cè)的吸風箱開始工作，為保證除塵效果該除塵系統(tǒng)吸風量需滿足一定要求，一般不小于350 m3/min，以保證整個空間內(nèi)的空氣在4～5 分鐘內(nèi)可以置換一次。

近年來，干霧除塵在煤炭行業(yè)尤其是翻車機卸料工段應用較多，目前糧食行業(yè)也在探索中應用，在汽車卸糧坑及碼頭接糧斗均有相關試驗開展。微米級干霧是利用壓縮空氣和水通過超聲波噴嘴把水霧化，形成體積超細的人造霧，水霧的粒徑一般比較小，不大于10 μm，和空氣的接觸面積非常大，且霧化密度相對來說比較高，可以使含塵區(qū)的濕度快速上升，一方面可以對呼吸性粉塵濕潤性所需條件進行改善，另一方面還可以利用云物理學、空氣動力學輸送等原理完成“呼吸性粉塵”的捕集[3]。

微米級干霧抑塵裝置主要由微米級干霧抑塵主機（控制系統(tǒng)）、高壓氣源、水氣分配箱、管道及噴頭組件和自動反沖洗過濾器組成[4]。其具有能在起塵點進行粉塵治理、耗水量小、占地面積小、操作方便等優(yōu)點，未來可在糧食行業(yè)進一步進行研究和試驗。

3.2 輸送環(huán)節(jié)粉塵控制措施

研究結(jié)果表明，散糧進出倉輸送過程中物料內(nèi)微細粒徑顆粒的揚出往往是以下幾種作用的綜合作用結(jié)果：誘導空氣造成的塵化作用、剪切擠壓等造成的塵化作用及物料與空氣的置換作用等。

散裝物料在管道或設備內(nèi)高速流動時，或設備的工作部件在高速運轉(zhuǎn)時，能帶動周圍的空氣隨其運動，這部分運動的空氣稱為誘導空氣。如物料沿溜管快速流下時，產(chǎn)生的誘導空氣具有較高的速度，極容易將物料中的微細顆粒帶出。另外，物料從高處沉降時，物料和空氣之間發(fā)生繞流運動，即物料和空氣之間存在著剪切作用，物料中的細顆?？稍诩羟袣饬鞯淖饔孟嘛w揚到周圍空氣中。物料下落時顆粒疏松，顆粒間充滿了空氣，而當物料落到某一工作面上時，物料顆粒之間的擠壓作用使顆粒間的空氣被瞬間擠出，即以較高的速度從物料堆中沖出，從而將微細顆粒帶出并形成含塵空氣。另外，物料入倉或者進入料斗時，或物料從高處下落時，必將置換出同體積的空氣，這些置換出的空氣具有一定的速度，能帶走物料中的微細粉塵。因此，根據(jù)以上論述，在散糧輸送環(huán)節(jié)采用密閉設備可削弱誘導空氣造成的塵化作用，合理設置溜管降低落差及沖擊力減弱剪切擠壓等造成的塵化作用，對搭接位置進行吸風消除置換作用，就能起到很好的粉塵控制效果。

3.2.1 選用密閉性能好的設備

在散糧輸送過程中，由于工藝輸送設備運行時對物料的各種作用力、設備搭接時物料的落差以及氣流的作用等都會造成散糧中的部分輕質(zhì)粉塵離開物料主流飛揚到空氣中，且物料下落時誘導的大量空氣會在設備內(nèi)部聚集，形成正壓氣流，從而造成設備內(nèi)外的壓力差，于是設備內(nèi)具有一定正壓的含塵氣流就會從密閉不嚴的設備縫隙中逸出，形成粉塵的飛揚和外溢，因此，輸送設備自身及輸送設備搭接位置密閉性能的好壞將直接影響粉塵外溢的多寡。因此，建議選用密閉性能好的輸送設備并做好搭接位置連接管道的密閉性，保證設備內(nèi)部形成一定程度的密閉空間，并在揚塵點一定距離范圍內(nèi)設置吸塵點，使輸送設備保持微負壓狀態(tài)，避免粉塵向外擴散到周邊環(huán)境。

3.2.2 合理布置溜管，降低糧食流速

在設計過程中，要優(yōu)化工藝方案，在滿足工藝需求的前提下，盡量降低搭接高度，減少設備轉(zhuǎn)接點之間的落差，同時根據(jù)輸送物料的具體特性選擇合適的溜管角度，在溜管存在較長的垂直段時增加緩沖斗或溜管緩沖裝置（如圖3），以降低糧流下落過程中的速度和沖擊力，減少粉塵飛揚，同時可以減少物料對溜管及下道設備沖擊延長其使用壽命，避免設備出現(xiàn)跑偏等情況。

3.2.3 合理設置吸風點，加強設備通風除塵

采用密閉性能好的輸送設備可以在一定程度上解決因設備密閉不嚴導致的粉塵從設備縫隙中逸出的情況，但由于物料的誘導及置換作用，也使得輸送設備內(nèi)部氣壓增加。因此，就需要綜合考慮輸送設備的類別及輸送產(chǎn)量，選擇合適的吸塵點位置及吸風量，使設備內(nèi)外氣壓平衡或內(nèi)部氣壓略低于外部氣壓，從根本上解決粉塵外逸的問題。

根據(jù)點吸氣口的空氣流動規(guī)律，吸塵點的設計應遵循以下原則：（1）吸風點應盡可能靠近塵源，使吸塵罩罩口附近有一定速度的氣流作用到粉塵上以將其捕獲。（2）吸塵罩罩口應對著粉塵飛揚的方向，罩口附近的空氣流動方向與粉塵飛揚的方向一致才能使粉塵的捕捉更為容易。（3）設置足夠的吸風量，足夠的吸風量實質(zhì)表現(xiàn)為能夠在罩口附近形成足夠的氣流速度，能將粉塵收集走而無粉塵逸出。罩口風速以不吸走原料為基準，一般對于顆粒原料，速度為3～5 m/s，對于粉狀物料，速度一般不超過3 m/s[5]。根據(jù)試驗，常見輸送設備吸風量的選取可參照表1。

表1 設備吸風量表

雙氣墊皮帶輸送機因其工作原理需要設置風機對氣室供氣，因此，在風網(wǎng)設置及風量選取時需著重考慮均衡這部分氣量，以免吸風量不足達不到預定防塵、控塵效果。

3.3 散糧裝車發(fā)放加抑塵料斗

筒倉側(cè)壁發(fā)放因其完全靠重力自溜出倉，無需額外動力就能完成部分糧食的出倉作業(yè)，具有操作簡便、省力節(jié)能等諸多特點，尤其在中轉(zhuǎn)物流性質(zhì)庫點，其更是能在倉底固定式出倉線的基礎上增加額外發(fā)放點，提高糧食發(fā)放效率進而增加中轉(zhuǎn)量。

傳統(tǒng)側(cè)壁發(fā)放一般僅設置側(cè)壁發(fā)放溜管，散糧在溜管端頭流出后會分散，與汽車及汽車內(nèi)糧面的沖擊作用會使粉塵擴散，給作業(yè)環(huán)境造成較大污染。目前為解決散糧裝車發(fā)放中的粉塵問題，抑塵料斗已經(jīng)在汽車發(fā)放站及筒倉側(cè)壁發(fā)放溜管上得到應用。抑塵料斗（如圖4）自身無需配備動力，糧食在其內(nèi)經(jīng)過后會被擠壓成密實的料柱，使料柱內(nèi)的粉塵無法外溢[6]，從而改善汽車發(fā)放周圍作業(yè)環(huán)境。

圖4 抑塵料斗形式圖

3.4 設置真空清掃系統(tǒng)

真空清掃是利用羅茨風機或者多級離心風機在各支管及主管道上產(chǎn)生負壓，再借助清掃工具吸取地面以及設備表面的粉塵，通過管道輸送到除塵器進行過濾，從而對積塵進行清理、集并，有效防止人工清掃造成二次揚塵及發(fā)生粉塵爆炸時引起二次爆炸。

真空清掃系統(tǒng)主要包括以下部分：清掃工具、清掃軟管、輸送管道、剎克龍、除塵器、羅茨風機或多級離心風機、灰倉及灰散發(fā)設備設施等。真空清掃系統(tǒng)在做好吸風量、輸送濃度的確定、阻力計算及相關防靜電措施后，在實際應用中會起到較好的粉塵清理效果。

3.5 管理措施

散糧作業(yè)過程中雖已采取諸多措施，但無法完全抑制粉塵的擴散，還會有部分粉塵存在于作業(yè)環(huán)境中，又由于進出倉系統(tǒng)有靜電、機械、電氣火花以及明火等潛在的點火源，系統(tǒng)存在粉塵爆炸的危險，加上散糧作業(yè)在時間上具有一定的連續(xù)性，為粉塵爆炸提供了連鎖反應的條件，發(fā)生系統(tǒng)爆炸的風險大大增加。因此，生產(chǎn)經(jīng)營單位的管理人員應當加強散糧作業(yè)中的安全檢查，制定比較全面的安全生產(chǎn)規(guī)章制度，及時清理輸送設備及倉房、工作塔等墻面、地面上的積塵，保持倉房整潔、干凈。相關操作人員應持證上崗，并定期進行崗位培訓，透徹理解粉塵爆炸的本質(zhì)，有著防火防爆的基本知識。定期對除塵系統(tǒng)進行巡查，掌握除塵系統(tǒng)工作狀態(tài)，測量粉塵濃度，除塵效果不佳時及時進行檢修。

3.6 其他措施

3.6.1 設置粉塵濃度在線監(jiān)測

為彌補除塵系統(tǒng)人工巡查不及時的缺點，可在作業(yè)系統(tǒng)增設粉塵濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)，對作業(yè)環(huán)境中總粉塵濃度及可吸入粉塵濃度進行實時監(jiān)測及遠程管理。該系統(tǒng)由粉塵濃度檢測儀、多功能智能監(jiān)控主機通過相關通信方式與監(jiān)控調(diào)度中心連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互傳，通過光散射及其他原理對總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度進行檢測，能準確及時地顯示當前作業(yè)場所粉塵濃度，指導安全生產(chǎn)。

3.6.2 除塵系統(tǒng)與工藝系統(tǒng)聯(lián)動設計

除塵系統(tǒng)和工藝系統(tǒng)應做聯(lián)動設計，工藝系統(tǒng)設備開啟之前，先啟動除塵系統(tǒng)5～10min，與作業(yè)系統(tǒng)相關的工藝設備關機后，除塵系統(tǒng)的設備應延遲8～15min 再關機。

4 結(jié)語

出于環(huán)境保護、對從業(yè)人員的人文關懷及安全生產(chǎn)等諸多方面因素考慮，國家及行業(yè)對散糧作業(yè)環(huán)保要求會越來越高，粉塵控制逐漸得到生產(chǎn)運營單位、設計單位、科研單位及相關設備生產(chǎn)廠家的重視。相信隨著跨界合作越來越頻繁，其他行業(yè)對粉塵控制的理念及相關措施也會越來越多的應用到散糧行業(yè)，給粉塵控制帶來更多的選擇。