◎ 秦 鋒，孫慧男，梁國珍，高楊楊，羅 棟，王 蓉

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

基于糧食綠色倉儲提升行動，建設高標準糧倉是糧食儲備設施的重要任務。需要明確高標準糧倉建設的總體要求、倉房建筑、接發(fā)與儲糧工藝、電氣與自控、信息化系統(tǒng)與綜合布線等內(nèi)容；重點提升倉房建筑、進出倉工藝、綠色儲糧工藝、信息管理系統(tǒng)等技術要求。散糧裝卸作業(yè)作為進出倉工藝環(huán)節(jié)中的重要節(jié)點之一，其中針對糧庫倉儲作業(yè)揚塵問題，裝卸、輸送、清理等采取防塵措施，優(yōu)化接發(fā)和清理工藝，提升設備性能，推動環(huán)保高效作業(yè)變得非常重要。此外，國家也越來越重視環(huán)保生產(chǎn)和作業(yè)，各地政府對污染型生產(chǎn)型企業(yè)基本保持零容忍的態(tài)度。對于糧食倉儲企業(yè)，糧食裝卸過程中產(chǎn)生的粉塵污染尤為嚴重，因此企業(yè)非常重視粉塵外溢問題。但是目前卸糧坑卸糧過程中產(chǎn)生的粉塵外溢仍未能得到很好的解決。本文結(jié)合實際生產(chǎn)和現(xiàn)場作業(yè)情況進行分析，設計開發(fā)一種專用吸塵罩，可快速處理不同卸糧點的粉塵，有效控制粉塵外溢，改善卸糧工作環(huán)境。

1 卸糧粉塵擴散研究現(xiàn)狀

玉米、小麥、大豆等農(nóng)作物在收獲、加工、運輸過程中，由于糧食破碎和氣流剪切作用會產(chǎn)生大量不同粒徑的粉塵顆粒[1-2]。隨著我國糧食行業(yè)機械化程度的提高，高濃度糧食粉塵污染嚴重威脅著作業(yè)人員的健康，可對人體呼吸系統(tǒng)、皮膚、眼睛等造成損害。此外，糧食粉塵會加劇生產(chǎn)儀器機械部件的磨損，影響生產(chǎn)效率和安全。卸糧坑作為糧食倉儲物流中的主要接卸形式，因其結(jié)構(gòu)和配套的車運散糧接卸設施，在糧食接卸過程中會產(chǎn)生大量的糧食粉塵，若不采取除塵措施，最大瞬時粉塵濃度可達1 000 mg·m-3。目前，卸料坑除塵方法主要為密閉吸風法，但由于除塵系統(tǒng)設置不合理、現(xiàn)場卸料環(huán)境復雜等原因，導致除塵效果不佳。因此，研究卸糧坑糧食粉塵的產(chǎn)生機理及擴散規(guī)律對建立安全有效的除塵系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。

國內(nèi)外學者針對工業(yè)過程產(chǎn)生粉塵的性質(zhì)及其產(chǎn)生機理和擴散規(guī)律進行了一系列的研究[2]。李恩科等[3]、李新宇等[4]、周乃如等[5]對常見糧食粉塵的粒度、堆積密度、真實密度等物理特性進行了一系列的實驗研究，結(jié)果表明糧食粉塵粒徑分布廣泛，且符合正態(tài)分布規(guī)律。此外，糧食粉塵具有較大的空隙率，其真實密度為堆積密度的2～4 倍。李妍妍等[6]認為，飼料卸料坑粉塵的產(chǎn)生主要與物料下落速度、物料排出氣流、除塵吸風量有關。卸料坑內(nèi)物料下落速度越快，產(chǎn)生的粉塵就越多。李小川等[7-8]認為誘導氣流是影響散料運輸過程中粉塵產(chǎn)生的關鍵因素之一，誘導氣流量大小同溜槽尺寸、傾角等密切相關。通過減小輸送過程中散體物料的分散度和物料與空氣的接觸面積，可有效降低誘導氣流量，從而減少粉塵的產(chǎn)生。COOPER 等[2]、SHEN 等[9]通過實驗對散料自由下落過程中產(chǎn)生的誘導氣流、速度分布、粉塵擴散規(guī)律等進行研究，分析誘導氣流量與物料下落速度、質(zhì)量流量、顆粒密度和大小的關系，得到這些重要參數(shù)與誘導氣流之間的量化關系。在工程應用方面，王磊等[10]、陳芳[11]、尹文婧等[12]通過CFD，對工業(yè)過程中粉塵污染的擴散機制進行仿真模擬研究，構(gòu)建氣固兩相流模型。在不同進風風速和抽塵風量的情況下，對粉塵擴散機制、粉塵分布規(guī)律、作業(yè)內(nèi)流場變化進行分析解釋，得出安全、高效的除塵抑塵辦法。

2 卸糧坑卸糧及粉塵擴散機理

卸糧坑主體結(jié)構(gòu)位于地面下，地面以上僅有格柵、除塵風管、除塵器及除塵風機。散糧車行駛至格柵正上方后，采用后卸和側(cè)卸2 種方式自動卸料，通過倒楔形結(jié)構(gòu)，糧食進入卸糧坑下方的輸送設備內(nèi)。由于卸糧時糧食流動速度快，瞬間卸下車的糧食受設備產(chǎn)量和卸糧坑格柵下糧速度的限制，卸糧坑上部的糧堆不能及時落入下方的輸送設備內(nèi)。由于受到車的擾動、風的攪動、落料時氣流反作用，粉塵迅速擴散，大量粉塵滯留在地面以上格柵處，難以被地下的負壓除塵風口收集，造成粉塵四溢，工作環(huán)境粉塵濃度大，嚴重影響操作人員的健康及周邊環(huán)境。

3 卸糧坑卸糧粉塵外溢原因分析

3.1 敞開式的作業(yè)方式

由于散糧車卸糧作業(yè)流程和模式的限制，很多糧食倉儲企業(yè)卸糧時采用敞開式的作業(yè)方式，散糧車前后無有效圍擋，使卸糧坑上的粉塵受到風的擾動導致粉塵外溢。且卸糧時多采用高效快速的卸糧方式，直接導致地面以下的吸風口無法捕捉地面以上形成的揚塵，因此外溢粉塵無法進行集中處理，造成大量粉塵四溢，卸糧現(xiàn)場見圖1。

圖1 卸糧現(xiàn)場照片圖

3.2 除塵方式設計不合理

目前使用較多的除塵方式為沉入式吸塵方式。卸糧時，一部分粉塵在糧流自流作用下經(jīng)卸糧格柵下部的除塵風網(wǎng)被吸入除塵器內(nèi)，另一部分粉塵在卸糧過程中糧流的沖擊反彈作用下，滯留在格柵上部，這部分粉塵容易受外界氣流的擾動，導致粉塵不易集中，易擴散，污染周邊環(huán)境。格柵上部除塵風網(wǎng)多位于兩側(cè)墻體上，卸糧坑跨度過大容易導致卸料點距離除塵風網(wǎng)吸塵點較遠，風量和風速不足以達到吸塵的作用，造成部分粉塵不易收集。布袋是除塵器的核心部件，由于企業(yè)維護不當，造成布袋堵塞，除塵能力下降，導致處理粉塵效果不佳。

4 卸糧坑卸糧粉塵外溢控制方法

卸糧坑粉塵外溢的主要原因是格柵以上的粉塵擴散。針對散糧車卸糧時的實際情況和卸糧方式，提出抑制粉塵擴散的辦法。根據(jù)卸糧時粉塵的擴散路徑特點，開發(fā)研究一種適合卸糧坑卸糧的專用吸塵裝置——移動式可調(diào)節(jié)風量和風向的卸糧坑吸塵罩（圖2）。在不影響卸糧作業(yè)的同時，又能有效控制格柵上部粉塵的溢散，起到降塵的作用。

圖2 移動式可調(diào)節(jié)風量和風向的卸糧坑吸塵罩圖

該裝置配合原有的除塵風網(wǎng)使用，主要用于收集后卸式散糧車尾部粉塵。卸糧時可放于后卸車的尾部，待散糧車到達卸糧坑指定區(qū)域后，將該吸塵罩移動至散糧車卸料點，將布袋除塵器吸風軟管連接至吸塵罩尾部，開啟布袋除塵器，調(diào)節(jié)吸塵罩尾部調(diào)節(jié)風量裝置及吸塵罩頭部導流裝置，根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)節(jié)至最佳除塵狀態(tài)，完成除塵作業(yè)。

5 結(jié)語

本文研發(fā)的吸塵罩基于原有的除塵風網(wǎng)，在原有風網(wǎng)的基礎上分出一段支網(wǎng)與吸塵罩端部的吸風軟管連接，吸塵罩前端正對后卸式散糧車尾部，除塵系統(tǒng)風力大，效率高，粉塵收集效果好，裝置成本低、投入小、易維護檢修。