◎ 陳 旭，隨 賽，孫慧男，高 蘭

（鄭州中糧科研設(shè)計院有限公司，河南 鄭州 450001）

目前，我國土地流轉(zhuǎn)及高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)尚處于初級階段，小地塊、小規(guī)模種植仍是廣大農(nóng)村的主要種植形式，從收割、晾曬到運(yùn)輸，再到倉儲，尚未全程落地。因此，在原糧的收獲、干燥、轉(zhuǎn)運(yùn)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(xì)顆粒物質(zhì)，如泥灰、沙土、糧粒的表皮等總含量達(dá)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(xì)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(yáng)的污染性物質(zhì)。此外，受糧粒形狀影響，糧粒表面及溝槽中也往往粘附有很多粉塵，清理及輸送時在設(shè)備及管道的摩擦、碰撞作用下脫落形成新的粉塵，物料高速流動時帶動空氣流動從而形成正壓，進(jìn)而加劇粉塵飛揚(yáng)。所以，原糧的諸多特性導(dǎo)致糧食儲運(yùn)過程中粉塵的產(chǎn)生不可避免[1]。

目前，“四散化”的糧食物流效率高、環(huán)節(jié)少、成本低，已經(jīng)成為散糧物流的主要方式，配套的各種散糧接卸、流通、清理等設(shè)備逐漸普及[2]?，F(xiàn)有平房倉在散糧運(yùn)輸入倉時，主要有接卸車、運(yùn)送、除雜、抑塵幾個步驟，因為需要人工參與作業(yè)線的搭拆，為減少工作量，各設(shè)備之間往往采用開放式搭接，均未采取有效的抑塵措施，特別是糧食高速流動且有落差的地方，經(jīng)常是灰塵漫天[3]。根據(jù)研究，在平房倉采用散糧入倉作業(yè)時，如不采取有效防塵手段，其接卸糧處有時粉塵濃度能達(dá)到500 mg·m-3，輸送環(huán)節(jié)設(shè)備搭接處粉塵濃度時常高于200 mg·m-3，雜質(zhì)去除設(shè)備處粉塵濃度經(jīng)常超過150 mg·m-3[4]。

糧食粉塵內(nèi)含有有機(jī)物顆粒和無機(jī)物顆粒，長時間在谷物粉塵內(nèi)工作，會吸入大量粉塵，從而引起塵肺、肺泡炎、慢性咽炎等支氣管病。同時，谷物粉塵對人的肝臟、皮膚、血液、眼睛也有很大的影響，甚至?xí)鹣嚷殬I(yè)病[5]。

糧食粉塵在明火狀態(tài)下具有可燃性，在糧食的轉(zhuǎn)運(yùn)、存儲、裝卸和深加工過程中，都會產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵在遇到明火且濃度達(dá)到一定程度的情況下會發(fā)生爆炸，粉塵爆炸不僅會影響企業(yè)生產(chǎn)，還會造成重大的財產(chǎn)損失和人員傷亡[6]。

近年，政府持續(xù)加大力度改善環(huán)境，打造“綠水青山就是金山銀山”“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”等環(huán)保明信片。鑒于此，許多科研院所、糧機(jī)生產(chǎn)企業(yè)大力研發(fā)、生產(chǎn)、改進(jìn)平房倉入倉抑塵設(shè)備，并在平房倉入倉作業(yè)時將設(shè)備運(yùn)至糧庫現(xiàn)場使用[7]。為檢驗設(shè)備改造情況和粉塵抑制效果，先在一些大型糧庫針對不同糧食品種，進(jìn)行平房倉散糧入倉作業(yè)線改造前后粉塵效果測試，并對檢測結(jié)果進(jìn)行對比分析。

1 平房倉散糧入倉作業(yè)粉塵現(xiàn)狀

平房倉散糧入倉作業(yè)線不僅長，而且設(shè)備多，且各設(shè)備的搭接落差處，極易在揚(yáng)塵點(diǎn)產(chǎn)生粉塵飛揚(yáng)的情況。特別在散糧接卸、運(yùn)輸、除雜、除塵環(huán)節(jié)等位置會產(chǎn)生粉塵漫天的情況。

1.1 入倉卸車環(huán)節(jié)

散糧運(yùn)輸車底開2排3～4個卸糧口，在散糧運(yùn)輸過程中，用插板將卸糧口關(guān)閉。在轉(zhuǎn)運(yùn)到卸糧地點(diǎn)時，先在散糧車旁擺放卸糧輸送機(jī)，散糧運(yùn)輸車搭接活動溜槽，溜槽底部與卸糧輸送機(jī)連接，可以根據(jù)卸糧輸送機(jī)高低調(diào)節(jié)溜槽角度。待設(shè)備連接準(zhǔn)備完畢后，打開插板，糧食在重力作用下，沿著溜槽自流入輸送機(jī)后進(jìn)行輸送。在此過程中，根據(jù)需要的流量大小，可以自行調(diào)節(jié)插板的開啟寬度。在糧食自流卸車過程中，由于糧食流動沖擊輸送機(jī)，且糧食流動速度遠(yuǎn)大于粉塵和雜質(zhì)的速度，導(dǎo)致粉塵與糧食分離，而粉塵又比較輕，在空氣流動的情況下，粉塵和雜質(zhì)都會隨風(fēng)飄動，現(xiàn)場往往是塵土飛揚(yáng)。在糧食無法自流后，由倉儲工人進(jìn)入散糧車，采用鐵鍬、扒具、掃把等工具，將散落在散糧車底無法自流的糧食手動推入散糧運(yùn)輸車底部的卸糧口，此時灰塵飛揚(yáng)最為嚴(yán)重。如圖1所示。

圖1 改造前散糧卸車環(huán)節(jié)圖

1.2 入倉輸送環(huán)節(jié)

當(dāng)前，輸送環(huán)節(jié)采用傾斜移動式皮帶機(jī)搭接的方式，沒有采取有效抑塵措施。糧食粉塵是一種流動性較差的顆粒物，它在高速運(yùn)轉(zhuǎn)和物料飛拋的過程中很容易與糧食分離，成為懸浮顆粒匯集的粉塵[8]，作業(yè)現(xiàn)場往往像“沙塵暴”一樣，如圖2所示。

圖2 改造前散糧輸送環(huán)節(jié)圖

1.3 入倉清理環(huán)節(jié)

在清理環(huán)節(jié)，糧食通過輸送機(jī)高速飛入清理設(shè)備，此時，由于糧食運(yùn)行速度較快，會造成糧食與粉塵、秸稈等雜質(zhì)的分離，粉塵質(zhì)量小而懸浮在空氣中，輸送機(jī)與清理設(shè)備之間無任何連接和防護(hù)，再加上空氣流動，導(dǎo)致該處成為灰塵的主要產(chǎn)生點(diǎn)之一。之后，進(jìn)入清理篩篩體的糧食，經(jīng)過勻料機(jī)構(gòu)分配將糧食均勻分布在上篩面上，篩板不斷振動，物料不斷發(fā)生分級，沒有通過上層篩孔的大型雜質(zhì)和通過下層篩孔的小型雜質(zhì)，均通過傾斜篩板的不斷振動從大小出雜口排出篩體，自由落體進(jìn)入下方收集袋[9]。由于大小出雜口與收集袋之間未進(jìn)行密閉銜接，造成輕質(zhì)雜質(zhì)和谷物粉塵隨風(fēng)飄搖，清理設(shè)備的出雜口也是灰塵易產(chǎn)生的地方，如圖3所示。

圖3 改造前清理環(huán)節(jié)圖

1.4 入倉除塵環(huán)節(jié)

考慮到降低能耗以及工作量的情況下，許多平房倉散糧入倉作業(yè)線上未配備除塵設(shè)施，或僅清理設(shè)施上有自帶的旋風(fēng)及沙克龍除塵器，不會單獨(dú)配備除塵器來抑制現(xiàn)場粉塵。這些自帶除塵器不僅噪聲大，而且除塵效率不高，甚至有些沙克龍除塵器還把收集到的粉塵又通過上排口直接排放到設(shè)備上部，導(dǎo)致作業(yè)現(xiàn)場塵土飛揚(yáng)，如圖4所示。

圖4 改造前除塵環(huán)節(jié)圖

2 平房倉散糧入倉作業(yè)線粉塵抑制改造方案

2.1 卸車環(huán)節(jié)改造

針對以上問題，本研究對散糧卸車環(huán)節(jié)進(jìn)行如下改造：①在卸糧溜槽位置增加吸塵罩，吸塵罩將溜槽全覆蓋，讓糧食在吸塵罩內(nèi)部沿溜槽自流。②糧食在高速流動中不斷沖擊卸糧輸送機(jī)的皮帶，致使糧食與粉塵分離，揚(yáng)塵位置集中在卸糧輸送機(jī)遠(yuǎn)離散糧車的一邊，在吸塵罩上遠(yuǎn)離卸糧車的一端增設(shè)吸塵口，吸塵口連接軟風(fēng)管與脈沖除塵器主風(fēng)管對接，在除塵器開啟后管內(nèi)形成負(fù)壓，將粉塵通過軟管吸入除塵器，從而減少粉塵外溢飛揚(yáng)的情況，如圖5所示。

圖5 改造后卸車環(huán)節(jié)圖

2.2 輸送環(huán)節(jié)改造

本研究對輸送環(huán)節(jié)進(jìn)行以下改造：在輸送機(jī)、進(jìn)出料端均增加吸塵密閉罩。①在輸送機(jī)與輸送機(jī)搭接處采用密閉罩加布筒的方式全密封搭接，并在吸塵罩上開口增設(shè)吸塵口，確保糧食從密閉罩內(nèi)部通過布筒全密閉運(yùn)輸?shù)较乱慌_輸送機(jī)，使物料在全密閉環(huán)境內(nèi)拋送，所有連接處采用加設(shè)密封條或箍筋的方式密封，盡量減少粉塵外泄。②開設(shè)的吸塵口加設(shè)一段硬管焊接以方便布筋軟管連接，軟管連接通過箍筋扎緊的方式，一端固定在焊接管上，另一端固定在除塵器副管上，除塵器開機(jī)運(yùn)行后管內(nèi)形成負(fù)壓吸塵，將粉塵收集到除塵器內(nèi)。③在密閉罩上便于觀察的地方增設(shè)檢修口，檢修門采用可視化有機(jī)玻璃，便于觀察內(nèi)部糧食流動情況。輸送機(jī)中間段未被密閉罩覆蓋的部位，加設(shè)輸送機(jī)密閉罩，確保糧食全程密閉輸送，如圖6所示。

2.3 清理環(huán)節(jié)改造

本研究對清理環(huán)節(jié)進(jìn)行以下改造：清理篩與傾斜輸送機(jī)搭接處增設(shè)輸送機(jī)密閉罩和布筒，布筒軟管連接全覆蓋清理篩入料口，在密閉罩上開設(shè)吸塵孔通過軟管連接除塵器。①大小雜質(zhì)出料口均增設(shè)雜質(zhì)接料密閉罩，確保所有雜質(zhì)出料口全部被密閉罩覆蓋，密閉罩下方采用箍筋或麻繩固定收集袋。其中，密閉罩下方的出料口根據(jù)收集袋高度確定，確保所有雜質(zhì)從離開清理篩到進(jìn)入收集袋全密閉落下，盡量減少與外部環(huán)境的接觸。②密閉罩盡可能采用透明材料，如此便能在收集袋內(nèi)雜質(zhì)收集滿后，及時觀察并更換收集袋，從而避免因為雜質(zhì)堵塞造成停機(jī)。③清理篩內(nèi)部物料振動分級處增加密閉吸塵通道，該通道通過軟管與除塵器連接，通過除塵器負(fù)壓收集清理篩內(nèi)部的粉塵和輕雜，確保糧食從進(jìn)入清理篩到雜質(zhì)和糧食離開清理設(shè)備全密閉運(yùn)行，并有除塵器收集粉塵，具體如圖7所示。

圖7 改造后清理環(huán)節(jié)圖

2.4 除塵環(huán)節(jié)改造

本研究除塵環(huán)節(jié)進(jìn)行以下改造：①在清理設(shè)備上將原有的沙克龍除塵器或者無除塵器的清理篩進(jìn)行改進(jìn)，增設(shè)除塵效率更高的脈沖布袋除塵器。②在風(fēng)機(jī)處加設(shè)消聲器，該種改造不僅可以提升除塵效率，還可以進(jìn)一步降低設(shè)備噪聲。由于脈沖式布袋除塵不僅可防止粉塵堵塞濾袋，而且可以實現(xiàn)不間斷除塵，大幅提升除塵效率[10]，且布袋可以重復(fù)利用，降低使用成本。③在接卸車、輸送等環(huán)節(jié)加設(shè)移動式脈沖除塵器，除塵器主風(fēng)管分出多個支管與設(shè)備搭接處的密閉罩連接，在糧食全密閉運(yùn)輸?shù)耐瑫r，所有糧食落差處有負(fù)壓吸附粉塵和輕質(zhì)雜質(zhì)，具體如圖8所示。

圖8 改造后除塵環(huán)節(jié)圖

3 粉塵檢測方法與測試點(diǎn)

3.1 檢測方法

本次檢測試驗，采用CCZ-1000型粉塵濃度測量儀進(jìn)行粉塵檢測，將粉塵測量儀機(jī)架固定在地面上，調(diào)節(jié)粉塵測量儀吸塵口，使吸塵口的高度在距離地面1.5 m處，距離待檢測設(shè)備1 m處。通過設(shè)備自帶程序抽取一定時間的含塵氣體，潔凈的空氣通過濾膜，而粉塵遺留在已知質(zhì)量的濾膜上，采樣前后濾膜的質(zhì)量會有所增加，通過設(shè)備自帶軟件，計算出一定體積內(nèi)粉塵的質(zhì)量，從而得出粉塵濃度（mg·m-3）。

3.2 測塵點(diǎn)的選擇

測塵點(diǎn)主要選擇在產(chǎn)生粉塵較大位置，分別為散糧車與卸糧機(jī)搭接處A點(diǎn)、卸糧機(jī)與傾斜輸送機(jī)搭接處B點(diǎn)、第一清理篩入料口及出雜口處C點(diǎn)、第一清理篩出料與傾斜輸送機(jī)搭接處D點(diǎn)、第二清理篩入料口及出雜口處E點(diǎn)，共5個檢測點(diǎn)，如圖9所示。若散糧為一篩作業(yè)時，對A、B、C、D點(diǎn)進(jìn)行檢測；若散糧為兩篩作業(yè)時，對A、B、C、D、E點(diǎn)進(jìn)行檢測。

圖9 粉塵濃度檢測位置圖

4 改造前后結(jié)果與分析

為檢驗散糧入倉粉塵抑制改造效果，在夏糧收購入倉階段，分別對一篩作業(yè)和兩篩作業(yè)進(jìn)行改造前后粉塵濃度檢測對比。

4.1 一篩作業(yè)粉塵改造前后對比

以小麥為原糧進(jìn)行一篩作業(yè)，對改造前后M1和M2作業(yè)線分別在A、B、C、D處進(jìn)行粉塵測試，M1和M2作業(yè)線處理量分別為54.9 t·h-1和43.7 t·h-1。具體檢測結(jié)果見表1和表2。

表1 M1入倉作業(yè)粉塵濃度檢測結(jié)果表

表2 M2入倉作業(yè)粉塵濃度檢測結(jié)果表

由表1可知，設(shè)備改造前后A點(diǎn)粉塵濃度由105.80 mg·m-3下降到18.60 mg·m-3，下降幅度為82.42%；B點(diǎn)粉塵濃度由64.23 mg·m-3下降到10.68 mg·m-3，下降幅度為83.37%；C點(diǎn)粉塵濃度由57.84 mg·m-3下降到2.63 mg·m-3，下降幅度為95.45%；D點(diǎn)粉塵濃度由72.51 mg·m-3下降到6.06 mg·m-3，下降幅度為91.64%。其中，C點(diǎn)下降比例最大，A點(diǎn)下降比例最小，綜上粉塵濃度下降比例達(dá)82.42%～95.45%。由以上數(shù)據(jù)，可知粉塵抑制改造效果顯著。

由表2可知，設(shè)備改造前后A點(diǎn)粉塵濃度由64.27 mg·m-3下降到17.82 mg·m-3，下降幅度為72.27%；B點(diǎn)粉塵濃度由42.75 mg·m-3下降到4.76 mg·m-3，下降幅度為88.87%；C點(diǎn)粉塵濃度由38.71 mg·m-3下降到4.06 mg·m-3，下降幅度為89.51%；D點(diǎn)粉塵濃度由25.16 mg·m-3下降到2.23 mg·m-3，下降幅度為91.14%。其中，D點(diǎn)下降比例最大，A點(diǎn)下降比例最小，綜上粉塵濃度下降比例達(dá)72.27%～91.14%。由以上數(shù)據(jù)可知，粉塵抑制改造效果顯著。

M1和M2入倉作業(yè)線數(shù)據(jù)對比分析中，小麥水分均為13.0%，原糧雜質(zhì)分別為1.1%和0.9%，差距不大。M1和M2入倉作業(yè)線均采用散糧運(yùn)輸車底部開孔，通過插板調(diào)節(jié)流量，糧食通過溜槽自流卸車，在無法自流后采用人工卸糧的方式。由于M1和M2入倉作業(yè)線散糧車底部插板開放大小以及卸糧工人數(shù)量不同，導(dǎo)致M1和M2入倉作業(yè)線稻谷處理量不同，分別為26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。M2入倉作業(yè)線的稻谷處理量大于M1入倉作業(yè)線，導(dǎo)致M2入倉作業(yè)線的4個測試點(diǎn)改造前后粉塵濃度均比M1入倉作業(yè)線低，這說明在同等條件下，處理量大小對現(xiàn)場粉塵濃度影響很大，即處理量越大現(xiàn)場粉塵濃度越大。

4.2 兩篩作業(yè)粉塵改造前后對比

以稻谷為原糧進(jìn)行兩篩作業(yè)，對改造前后N1和N2作業(yè)線分別在A、B、C、D、E處進(jìn)行粉塵測試，N1和N2作業(yè)線處理量分別為26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。具體檢測結(jié)果見表3和表4。

表3 N1入倉作業(yè)線粉塵濃度檢測結(jié)果表

表4 N2入倉作業(yè)線粉塵濃度檢測結(jié)果表

根據(jù)表3可知，設(shè)備改造前后A點(diǎn)粉塵濃度由46.78 mg·m-3下降到6.70 mg·m-3，下降幅度為85.68%；B點(diǎn)粉塵濃度由48.75 mg·m-3下降到3.82 mg·m-3，下降幅度為92.16%；C點(diǎn)粉塵濃度由32.78 mg·m-3下降到2.02 mg·m-3，下降幅度為93.84%；D點(diǎn)粉塵濃度由29.78 mg·m-3下降到2.14 mg·m-3，下降幅度為92.81%；E點(diǎn)粉塵濃度由19.26 mg·m-3下降到1.22 mg·m-3，下降幅度為93.67%。其中，C點(diǎn)下降比例最大，A點(diǎn)下降比例最小，綜上粉塵濃度下降比例達(dá)85.68%～93.84%。由以上數(shù)據(jù)可知，粉塵抑制改造效果顯著。

根據(jù)表4可知，設(shè)備改造前后A點(diǎn)粉塵濃度由120.45 mg·m-3下降到8.36 mg·m-3，下降幅度為93.06%；B點(diǎn)粉塵濃度由78.95 mg·m-3下降到5.71 mg·m-3，下降幅度為92.77%；C點(diǎn)粉塵濃度由64.88 mg·m-3下降到5.60 mg·m-3，下降幅度為91.37%；D點(diǎn)粉塵濃度由59.78 mg·m-3下降到13.87 mg·m-3，下降幅度為76.80%；E點(diǎn)粉塵濃度由56.42 mg·m-3下降到6.27 mg·m-3，下降幅度為88.89%。其中，A點(diǎn)下降比例最大，D點(diǎn)下降比例最小，綜上粉塵濃度下降比例達(dá)76.80%～93.06%。由以上數(shù)據(jù)可知，粉塵抑制改造效果顯著。

N1和N2入倉作業(yè)線數(shù)據(jù)對比分析中，稻谷水分為13.8%和13.4%，原糧雜質(zhì)分別為1.1%和1.4%，差距不大。M1和M2入倉作業(yè)線均采用散糧運(yùn)輸車底部開孔，通過插板調(diào)節(jié)流量，糧食通過溜槽自流卸車，在無法自流后采用人工卸糧的方式。由于N1和N2入倉作業(yè)線散糧車底部插板開放大小以及卸糧工人數(shù)量不同，導(dǎo)致N1和N2入倉作業(yè)線稻谷處理量不同，分別為26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。N2入倉作業(yè)線的稻谷處理量大于N1入倉作業(yè)線，導(dǎo)致N2入倉作業(yè)線的5個測試點(diǎn)改造前后粉塵濃度均比N1入倉作業(yè)線低，這說明在同等條件下，處理量大小對現(xiàn)場粉塵濃度影響很大，即處理量越大現(xiàn)場粉塵濃度越大。

5 結(jié)論

本研究對平房倉散糧入倉作業(yè)線進(jìn)行粉塵抑制改造，粉塵濃度由改造前的19.62～120.45 mg·m-3，降低至1.22～18.60 mg·m-3，粉塵濃度下降比例達(dá)72.27%～95.45%，粉塵濃度明顯下降，改造效果顯著。其中，處理量對平房倉散糧入倉作業(yè)線粉塵濃度影響很大，在同等條件下，處理量越大現(xiàn)場粉塵越大。該種散糧入倉作業(yè)線設(shè)備抑塵改造方法，基本上解決了平房倉散糧入倉現(xiàn)場粉塵漫天飛舞的現(xiàn)象，不僅保護(hù)了環(huán)境，而且減少了粉塵危害，更降低了粉塵爆炸的可能性。

6 前景展望

平房倉散糧入倉作業(yè)作為糧食收儲的重要環(huán)節(jié)，在堅持打造“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”“以人為本”的背景下，入倉作業(yè)粉塵抑制改造如火如荼地進(jìn)行中，該種粉塵抑制改造效果明顯，不僅可以大幅度改善作業(yè)環(huán)境，而且對人體的危害明顯減小，幾乎可杜絕密封爆炸的可能性。綜上所述，平房倉散糧入倉作業(yè)粉塵抑制改造不僅切實可行，而且具有推廣實用價值。