粉碎系统脉冲除尘器布袋滤料规格的选择

■王红根 金 楠 王红英*

（1.江西省农业机械研究所，江西南昌 330044；2.中国农业大学工学院，北京 100083）

粉碎是饲料加工的重要工序之一，据统计，约有60%～70%的饲料原料需要粉碎处理[1-2]，饲料的粉碎粒度对饲料的消化利用、动物生产性能和动物胃肠道健康均有显著影响[3-4]。

粉碎系统主要包括锤片式粉碎机、脉冲除尘器和输送设备[5]。粉碎系统的动力消耗约占全厂总动力消耗的30%～50%（特种水产料最高超过60%）[6]。影响锤片式粉碎机粉碎效率的因素有被粉碎物料的特性、粉碎机结构特征和除尘器负压吸风效果等[7]。

脉冲除尘器作为粉碎系统的重要组成部分，影响着粉碎机的效率，其作用一方面是提供负压吸风，增强粉碎物料通过筛板能力，提高粉碎效率、减少能耗；另一方面起到除尘作用，降低粉碎机出风口粉尘排放浓度，减少环境污染。脉冲除尘器布袋滤料的不同规格限制了除尘器效能的发挥。因此，本文研究脉冲除尘器滤料规格对粉碎机粉碎能耗及粉尘排放浓度的影响，为粉碎系统脉冲除尘器布袋滤料规格的选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验仪器

粉碎系统配置：SFSP132×65F型锤片式粉碎机（江苏牧羊集团有限公司）；LNGM63A型脉冲布筒除尘器（江苏牧羊集团有限公司，Φ120×2 000×84个布筒，过滤面积为63 m2）；6-30-7C型离心风机（中国江苏丹徒区粮油机械修造厂，转速为2 020 r/min，风压为3 400～4 000 Pa，风量为6 000～7 000 m3/h）。

粉尘排放浓度测量仪器：FC-4型粉尘采样仪（北京市劳动保护科学研究所）；丙纶纤维滤膜（直径40 mm）（北京市劳动保护科学研究所）；XSE105DU电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；玻璃干燥器（上海垒固仪器有限公司）。

1.2 试验材料

2种脉冲除尘器布袋滤料，材料为涤纶针刺毡，单位面积质量分别为450 g/m2和500 g/m2；粉碎原料为玉米；所测含尘空气样品取自粉碎机出风口处。

1.3 试验方法

1.3.1 粉碎能耗测算

在饲料厂配合料生产车间选择2台粉碎机，正常单班生产时间内，粉碎机粉碎原料均为玉米，粉碎机筛片孔径配置为Φ2.5 mm，粉碎电流为210 A，统计生产前后电能表示数、粉碎机运行时间、粉碎产量，以每台粉碎机为单位，按式（1）、（2）计算粉碎机吨料电耗和粉碎净产能。分别测量2种脉冲除尘器布袋滤料更换前后的粉碎能耗数据。

式中：W——吨料电耗[(kW·h)/t]；

S1——生产前电能表示数(kW·h)；

S2——生产后电能表示数(kW·h)；

L——粉碎产量(t)。

式中：N——粉碎净产能(t/h)；

L——粉碎产量(t)；

T1——粉碎机空转停机时间(h)；

T2——粉碎机开机总时长(h)。

1.3.2 粉尘排放浓度测量

粉碎机出风口粉尘排放浓度按国家职业卫生标准GBZ/T 192.1—2007执行[8]。滤膜装夹前，将滤膜置于玻璃干燥器内干燥2 h；将干燥器内取出的滤膜分别称量和编号，并装夹在采样仪上；将装好滤膜的粉尘采样仪在呼吸带高度以20 L/min的流量采集15 min空气样品；采样后，将取下的滤膜接尘面朝里对折两次，置于自封袋内室温下运输和保存；采样后的滤膜称量前也要置于玻璃干燥器内2 h；按式（3）计算粉尘排放浓度。

式中：Cm——粉尘排放浓度(mg/m3)；

m2——采样后的滤膜质量(mg)；

m1——采样前的滤膜质量(mg)；

Q——采样流量(L/min)；

t——采样时间(min)。

1.4 数据处理

试验过程中，采用标准方法对粉尘排放浓度进行4次测量，取测量平均值作为最终结果。所有试验数据使用Excel 2010进行统计，使用SPSS 19.0统计软件进行统计分析及显著性分析。

2 结果与讨论

2.1 粉碎系统

饲料粉碎系统主要包括以下设备：锤片粉碎机、喂料器、脉冲除尘器和输送设备，图1为饲料粉碎系统示意图。

图1 粉碎系统示意图[9]

影响粉碎系统设备效率和成本消耗的因素有很多，在以往的研究中发现，被粉碎物料的物理特性、粉碎机粉碎室的形状和宽度、锤片的排列形式、锤片数量、筛片孔径、筛片包角和锤筛间隙等均有显著影响[7]。实践证明，配置有效的脉冲除尘器吸风系统，粉碎产量可提高15%以上。脉冲除尘器的负压吸风作用还可以改善粉碎机工作性能，带走粉碎过程中产生的温度和湿度，达到降低物料温湿度的作用。

2.2 脉冲除尘器滤料规格

GB 12625—1990袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件和环境保护行业标准HJ/T 324—2006袋式除尘器用滤料[10-11]，对脉冲除尘器的滤料规格、命名原则、加工方式、滤料强度和滤料透气度等技术参数进行了规范。

涤纶针刺毡滤料是目前比较常用的脉冲除尘器布袋滤料，在选购和使用中通常将单位面积质量（g/m2）参数作为区分不同规格滤料的指标。表1列出某厂家生产的部分涤纶针刺毡滤料相关技术参数。从表中可以看到，滤料的名称是根据单位面积质量来命名的，布筒过滤面积相同的条件下，由于单位面积质量不同，从而导致滤料厚度和透气性不同。在除尘器所配备的离心风机风量与风压一定的情况下，滤料透气性越好，负压吸风效果越好，被粉碎原料越易透过粉碎机筛片，但粉碎粉尘也更易透过滤料排放到室外环境中[12]。

表1 涤纶针毡刺滤料技术参数

2.3 滤料规格对粉碎能耗和粉尘排放浓度的影响

在编号为202和222的2台粉碎机上，分别测算脉冲除尘器布筒安装ZCN450和ZCN500两种型号滤料时的粉碎能耗和粉碎机出风口粉尘排放浓度。表2为粉碎效率与粉碎能耗统计表，由表2可知，当被粉碎原料均为玉米时，2台粉碎机的粉碎电流也均相同为210 A。编号为202的粉碎机，当滤料由ZCN500换为ZCN450时，粉碎净产能提高了8.02%，吨料电耗降低了23.23%；编号为222的粉碎机，当滤料由ZCN500换为ZCN450时，粉碎净产能提高了9.99%，吨料电耗降低了20.48%。由此可见，当粉碎系统脉冲除尘器布袋滤料换为透气性更好的材料时，粉碎能耗会相应降低、净产能增加。

表2 粉碎效率与粉碎能耗统计

表3为粉碎机出风口粉尘排放浓度统计表，编号为202的粉碎机，滤料规格对粉碎机粉尘排放浓度有显著影响(P＜0.05)，使用ZCN450滤料要比ZCN500滤料粉尘排放浓度高2倍；而编号为222的粉碎机，滤料规格对粉尘排放浓度无显著影响(P＞0.05)。值得注意的是，在使用相同滤料、粉碎同种原料时，2台粉碎机间的粉尘排放浓度差异极大，可能与设备的使用状态有关，本研究未做深入分析。

表3 粉碎机出风口粉尘排放浓度

我国现行针对饲料企业粉尘和粉尘防爆相关标准中规定，排放物粉尘最高容许浓度为120 mg/m3[13]。在本研究中，使用2种脉冲除尘器滤料，粉尘排放浓度均远低于国家标准中的最高限值，故还可以选用单位面积质量更小、透气性更好的滤料。

3 结论

①在本研究中，滤料规格对粉碎机出风口粉尘排放浓度有明显影响，使用ZCN450滤料最高粉尘排放浓度为21.617 mg/m3，随着滤料单位面积质量减小、透气性增强，粉尘排放浓度增大，但未超过国家标准中的最高限值。

②粉碎系统脉冲除尘器布袋滤料选用ZCN450要比ZCN500增加粉碎净产能8%以上，降低粉碎能耗20%以上，综合考虑粉尘排放浓度和粉碎机效能等因素，本研究选择ZCN450滤料用于粉碎系统脉冲除尘器。

③饲料粉碎系统脉冲除尘器的作用以负压吸风为主、除尘为辅，因此，针对脉冲除尘器滤料规格的选择问题，在保证粉碎机出风口粉尘排放浓度不超标的前提下，应尽量选择单位质量面积小、透气性强的滤料规格，以提高粉碎效率、降低粉碎能耗。