卸粮棚除尘系统的工程设计及机电安装要点

2020-10-23马文杰田高鹏

粮食加工 2020年6期

马文杰，郝鹏，田高鹏

（无锡东谷工程科技有限公司，江苏无锡 214191）

随着物流形式的多元化，如何有效地降低物流成本已成为粮食加工企业越来越重视的问题，原料与产品物流费用的支出直接影响到整个企业的利润。一部分规模较大粮食加工厂建在码头或港口的周边，拥有成本较低的水运优势。但大部分的粮食加工企业距离码头港口较远或者周围完全没有水运或铁路的条件。使用汽车进行周转就成为这些远离便利交通条件的加工厂接收原料的必须环节，目前较大的粮食加工企业都设有一个以上车位的汽车卸粮接收系统，接收来自水运码头或火车转运的粮食原料，或者本地直接采购的粮食原料。汽车卸粮点是整个厂区的原料源头，也是整个厂区中灰尘污染最严重的区域，卸粮棚通风除尘系统的好坏将直接影响整个厂区甚至周围环境的质量。

1 汽车卸粮装置及除尘系统中常见的一些问题

1.1 需人工在卸粮坑上灰尘环境下清理残余粮食

由于钢格栅铺设方式的问题，卸粮车在卸粮后要有专门的清理人员对每一车残留在地面上的尾粮进行清理。其造成的危害：首先，在卸船、卸火车或者是集中收粮的时候要求定时定量的完成卸粮工作，每一车都要进行清理就影响了卸车的效率；其次，清理残粮的工人处在灰尘浓度较高的区域工作，大大增加罹患尘肺病的风险，虽然工作时都带有防尘的呼吸装置，但依然对工人的健康有较大伤害；再次，转运粮食的货车相对较大，在卸粮棚内行车时存在一定的盲区，对清理尾粮的工作人员的人身安全造成较大隐患。

1.2 卸粮棚在卸粮时容易形成穿堂风[3]

目前较大的加工厂都建在距城市中心较远的区域，况且卸粮点都是设在厂区的角落或当地常年主导风向的下风口处，但考虑到周围比较空旷且有较为宽阔的行车道路，加上卸粮棚通道狭长易形成较大的穿堂风，卸粮时穿堂风携带大量灰尘外溢。近则在厂区内的角落沉降堆积，遇到潮气或雨水就会发霉、发酵产生恶臭；远则可能飘至厂区以外的区域，对周边环境造成很大的影响。

1.3 除尘装置不能同时兼顾上下吸风

卸粮坑的除尘系统多为单独地坑上方吸风或单独的锥斗内吸风，不能实现上下吸风除尘的功能，使原本设置的除尘设施未能达到理想的除尘效果，无法将粉尘最大幅度地控制在源头。

1.4 扬起的灰尘无法进行有效地主动沉降和收集

一部分粉尘可能无法被除尘系统吸风吸走，一旦扬起就只能靠其自动沉降，无法使其有目的性的沉降并收集。针对以上现存的几个问题，从卸粮棚的建筑设计、通风除尘系统工艺的设计及机电安装非标件制作的关键要点进行改进，达到减少人工工作量、阻止灰尘外溢的目的。

2 卸粮棚的建筑设计

2.1 在满足功能的前提下尽可能降低卸粮棚的高度

以双车位的卸粮棚为例，目前用于转运的车辆多数都具备自卸功能；同时部分加工厂为达到较长车辆能沿长度方向翻转的目的也设置了液压翻板卸车装置。一个卸粮棚最高处沿高12.6 m，局部沿高8.0 m，两个卸车位总宽度为12.0 m，此高度既可满足长度不大于13.5 m 的自卸车也可以满足一台荷载100 t 的液压翻板使用（如图1 和图2）。同时结合厂区的车辆实际情况可适当调整卸粮棚的建筑尺寸，在满足使用功能的前提下节约投资。

图1 卸粮棚主视图

图2 卸粮棚俯视图

2.2 防止在卸粮过程中形成穿堂风

在汽车的入口和出口处设置快速感应的电动卷帘门[1]（如图3、图4），车辆在卸粮棚内卸粮过程中入口和出口处卷帘门关闭。对地坑锥斗内及地坑上方同时采用吸风除尘的方式，每分钟可置换约360 m3的空气，待司机卸粮完成并启动车辆准备驶出时卸粮棚内尾部的含尘空气基本已经得到了置换。此时，前一辆车向出口驶出，后一辆车自进口驶入，如此循环，有效解决了卸粮过程中因穿堂风导致灰尘向卸粮棚外扩散的问题。

图3 卸粮棚侧视图

图4 卸粮棚剖视图

2.3 外观与功能协调匹配

加工厂内建造的卸粮棚一般只是起到接收原粮的作用，所以多数是采用建造速度快成本较低的钢结构形式。在卸粮棚的四周间断设置采光带，即使入口和出口的卷帘门完全关闭后，棚内的亮度在白天同样可以满足正常工作的需要。

2.4 在建筑合适的位置设置百叶窗补风口

在物料卸下的瞬间，钢格栅上方的含尘气流以卸粮点为中心向周围扩散，如果有一部分气流不能被吸风装置捕捉，含尘空气就向上扬起（如图5）。此时在卷帘门上方设置百叶窗作为向卸粮棚内补风的进风通道，棚内除尘系统的开启使卸粮棚内处于负压状态，虽然整个卸粮棚并不是处于完全密封，但棚外的气流通过百叶窗进入棚内比其它路径阻力小，多数的补风将从百叶窗进入棚内。进入棚内的风向与棚内扬尘的方向相反（如图6），因此外部进入的气流携带扬尘被吸入除尘系统，达到快速降尘目的。

图5 未被捕捉的灰尘扬起的方向

图6 百叶窗进风方向

3 除尘系统中非标件的制作要点

卸粮棚除尘系统由钢格栅、活页避尘装置、吸风箱、风网管道、脉冲除尘器、离心风机等组成（如图9）。虽然卸粮棚除尘系统的组成大同小异，但不同的细节组合对最终产生的效果有很大的差别，特别是针对一些一旦建成就无法更改的土建结构，在项目建设时就需要充分考虑。

3.1 行车支撑梁下沉设计，使钢格栅上无原料残留

钢格栅的各项参数均是根据行车的最大荷载经过专业计算而得的，但在钢格栅非标件设计和制作时仍要关注一些关键细节，否则将会对其使用造成不便。

目前大多数的钢格栅设置在留有砌口的混凝土梁上，或者虽然将梁设置在了钢格栅下方，但与梁同等宽度的部位直接用钢板覆盖。这样使得每一辆车在卸粮之后有一定量的物料残留（如图7），不及时清理就影响到后续车辆的行驶，这时需要至少一个工人去清理梁上残存的物料，待清理完成后下一辆车才能就位继续卸粮。

图7 梁面上的物料残留

对卸粮坑及钢格栅在制作时加以改进，将支撑汽车行走的大梁下沉到钢格栅以下，钢格栅满铺于整个地坑上，且在大梁上钢格栅内部加设钢板做成45°淌料板（如图8），保证物料不在梁面上堆积，这样整个卸粮坑区域上不会有影响车辆通行的残存物料，后面车辆在无须清理的情况下就直接就位卸粮。整个过程仅需司机一人进行操作就可完成，除特殊情况外不需要其他人的帮助和参与，只需要在整批物料接收完毕后对现场做最后的清理，这样既提高卸车的效率又减少了人工用量。

图8 支撑梁下沉并加设淌料板

3.2 在地坑侧面设置与锥斗相连的垂直吸风道

钢格栅下方设置活页避尘装置；在汽车开始翻转倾倒时物料瞬间流入相对密封的卸粮坑内，会造成地坑内的空气被压缩[2]，但考虑到活页避尘装置并非完全密封，或者有少许物料将活页板撑开没有落下，卸粮坑内被压缩的空气会以较高的速度从这些活页板缝隙中冲出，形成了扬程更高的扬尘，这样就使得活页避尘装置丧失了其本身应当发挥的闭尘作用。

在卸粮坑的两侧设置与锥斗相通的吸风通道（如图9），直接通过此通道吸走锥斗内的含尘气流，使气流在卸粮坑内会被压缩，卸粮坑内反而处于一种负压状态。同时借助旁边混凝土梁的遮挡，即使物料把卸粮坑锥斗填满也不至于从两侧的垂直吸风通道被吸走。

图9 地坑侧面吸风装置气流流动图

3.3 制作可上下同时吸风的吸风箱

每个卸车位设置8 个吸风箱[3]，单个吸风箱有4个吸风口（如图10），1 号吸风口吸锥斗内的含尘空气；2、3、4 号吸风口吸钢格栅以上的含尘空气，且这四个吸风口可根据实际需要来调节吸风口的大小。卸粮开始后物料逐渐将地坑锥斗填满，相当于关闭了1 号吸风口。由于装车、卸车及运输的原因使车内物料发生了不同程度的分级，每辆车的尾料也是含尘含杂最多的部分，此时堆积的物料高出了钢格栅，倾倒的灰尘从粮堆上扬起，此时全部的风将从2、3、4 号的吸风口吸入，三个口根据吸风箱所处卸粮坑的位置和吸风口自身高低的不同而调节不同尺寸的吸风口，采取不同风速的方式进行更好的除尘；每个独立吸风箱总风量为2 750 m3/h，每个车位设置8个吸风箱，系统总风量为22 000 m3/h；2、3、4 号吸风口的高度调整为30～50 mm（长度为1 000 mm），吸风口的风速可平均调为8～5 m/s；含尘的气流沿设定的管道进入除尘器和离心风机，将过滤后的合格空气排到室外，收集的灰尘进行集中处理。