移动式高效环保原粮入仓装备技术研究*

叶维林 叶 威 李钰志 苏 勇 林贤臣 罗 慧 汪珉卿 叶婉婉 夏常月 周 超 叶青松 章 早

[1 湖北叶威(集团)粮油机械有限公司 448124] [2 湖北叶威(集团)粮食有限公司粮油研究院 448124]

粮食入库主要包括卸粮、输送、清杂、装仓、补仓等过程，传统入仓工艺中，粮食在各环节运输过程中不可避免产生粉尘，导致粮库入库现场“扬尘满天飞”现象屡见不鲜,对现场工作人员的身体健康造成严重威胁，也对库区周边环境带来较大污染。同时，通过对粮库作业现场粉尘实测，发现粉尘浓度最高能达147 mg/m3[1]，高浓度粉尘污染周围环境，同时对作业人员健康带来危害。

针对以上问题，在确保单作业线产量不低于80 t/h的条件下，对移动式高效环保原粮入仓技术进行研究，成功实现入库现场粉尘浓度低于20 mg/m3。对原有入库作业线进行升级改造或替换，采用环保设备，包括环保高效无尘单边桥、环保高效无尘卸粮车、环保无尘输送设备(输送机、装仓机、补仓机)、环保高效无尘清理筛等，该套设备已在荆门北郊国家粮食储备库等多个粮库成功进行现场试验，试验结果表明该套设备在抑制粉尘方面效果良好。

1 材料和方法

1.1 粮食入仓流程

散装原粮车辆→粮食接卸环节→粮食输送环节→粮食清理环节→入仓输送环节→入仓。

1.2 升级改造方法

由于我国粮食储备仓绝大部分为高大平房仓，粮食入仓基本采用移动组合式多套设备进行敞开式作业，为此针对粮食入库作业线上各环节设备环保、除尘、安全、卫生进行研究，改变传统敞开无序的排放作业模式，采用集清理、风选、集尘、密闭回收为一体的工作模式,各环节设备根据实际情况进行具体改造。实现粮食入仓单作业线现场粉尘浓度控制在20 mg/m3以下，产量不低于原输送线产能指标。

1.3 粮食接卸环节

以往散粮卸车环节，采用单边卸车，人工和卸粮机结合的作业方式，由于卸粮机作业面有限，且粮食在自然流空至三分之二时会停止流动，存在卸粮不干净、效率低下、人工铲扒扬尘大等问题。为保证散粮卸车环节的环保高效无尘，针对作业过程中出现的问题，对单边桥与卸粮车进行技术改进研发。

1.3.1 单边桥技术改造 根据粮食颗粒的散落特性，结合TRIZ技术中的空间维数原理和连续有益作用原理，进行了方案创新。研发出高效卸车系统，通过引入移动组合式单边升降技术，车辆在卸粮时一侧前后轮驶上单边桥，通过单边液压不断调整车辆倾斜度，使车厢底板形成一定水平夹角，车辆倾斜度增加，倾向卸粮机，加快卸粮流度，使粮食加速自然流至四分之一，提高了工作效率，减少了人工作业，降低了劳动强度,减少现场扬尘。图1为环保高效无尘单边桥。

图1 环保高效无尘单边桥

通过单边桥的液压升降系统，控制器可协调第一桥体和第二桥体下方的所有升降顶同时同步等速上下移动，调节升降顶的最大高度，使得一般规格的运粮车辆的倾斜角度不超过10°，避免车辆一侧升高过度导致车辆侧翻，确保了卸粮作业安全,单边桥设备具备多个辅助轮方便收纳移动行走。

1.3.2 卸粮车技术改造 运粮车将粮食倾斜流落在卸粮车的过程中，粮食经过移动和震动会产生大量扬尘，卸粮作为平房仓入库过程的第一个环节，需严格控制粉尘的吸纳处理。实际作业过程中，由于卸粮车的停靠位置、卸粮区域各不相同，传统固定式或分体式除尘装置不能很好满足使用需求。因此，在卸粮车上增加除尘装置，该装置使用吸风罩覆盖整个卸粮车上方，利用防尘风机通过管道输送，可有效收集卸粮过程中出现的粉尘，便于进行集中处理。

在输送带的抖动和卸粮斗除尘装置的共同作用下，可去除散粮携带的部分粉尘，收集飞散在空气中粉尘的同时，从源头减少粮食中粉尘含量，实现了卸粮过程的高效环保。图2为环保高效无尘卸粮车。

图2 环保高效无尘卸粮车

1.4 粮食输送环节

1.4.1 输送机技术改造 传统粮食输送机的清选除尘，一般使用风机向清选仓的除尘口通入高压风，以达到吹出粉尘杂质的目的，该方法气固分离效果差，且吹出的粉尘杂质收集难度大，容易被气流吹起而引起二次污染。基于空气动力学原理，结合TRIZ技术中的隔离原理和连续有益作用原理，首先进行了输送机抑尘改造，增加了进料抑尘罩、密封进料抑尘罩，出料密闭罩(见图3)，实现了扬尘的密闭收集。然后进行了清选除尘改造。研发的输送机清选除尘装置包括清选仓、A挡板、B挡板、气固分离管、风机、集尘管(见图4)，设有除尘口的清选仓安装在输送机的顶端，清选仓的进料口与输送机的岀料口相通,清选仓内壁上的A挡板和B挡板与清选仓内壁分别形成角度α和β，0°≤α、β≤120°，在除尘口加设气固分离管(包括直通管、螺旋叶片、内胆和锥度圆管)、集尘管及粉尘收集装置。散粮由进料口进入后落入料斗中，扬尘经沉降室中的隔板阻挡、减速、沉降并随着散粮落入输送带中，有效抑制了进料过程中的扬尘；散粮通过输送带输送至清选仓，通过A挡板和B挡板的导向作用，使粮食沿着远离除尘口的一边下落到生产线下一环节，而带粉尘杂质的气流则被气固分离管吸入，并通过螺旋通道导向引导成旋转气流，气流中的粉尘杂质依靠离心力作用贴着气固分离管的锥度圆管内壁运动，然后通过集尘管分离出来，并最终收集到收集装置中，气固分离后的洁净气流则通过出风口直接排到大气中。

图3 环保高效无尘输送机

注：1.输送机 2.清选仓 2-1.除尘口 3.A挡板 4.B挡板 5.气固分离管 6.风机 7.集尘管 8.进风口 9.出风口 10.卸尘口 11.连接管 12.收集装置图4 环保高效无尘输送机清选除尘装置

1.5 粮食清理环节

1.5.1 清理筛技术改造 对清理筛的各项技术进行整合，研制高效环保无尘清理中心，集振动筛选、比重风选、二元沉降、绞龙闭风收集分离、脉冲除尘、回收为一体，与卸粮机、进出料输送机相结合，确保入仓线全线无尘。如图5所示，卸粮机、进料输送机工作时，产生的灰尘先被抑尘罩控制，通过输送机清选除尘装置进行集尘处理，到达集尘器1再次收集沉降。进料输送机向清理中心进料时产生的灰尘可由抑尘罩控制，输送机清选除尘装置一次除尘，再通过集尘器2收集沉降。当粮食通过振动筛选、比重风选后，筛选过的粮食通过下料输送机入仓，产生的灰尘可被抑尘罩控制，由集尘器3收集沉降。通过比重风选、二元沉降系统、绞龙闭风收集系统后，使粮食、轻杂、灰尘螺旋分离，轻杂向下沉降，灰尘向上，由集尘罩通过集尘风道被脉冲除尘器收集，经过多次抑尘、降尘、集尘处理后，可达到清理筛周边作业现场空气粉尘含量小于10 mg/m3，大幅改善粮食入仓作业环境。

图5 环保高效无尘清理筛

1.6 粮食入仓输送环节

1.6.1 挂架装仓机技术改造 粮食经过高效环保清理筛后，粮食中的杂质与粉尘已被高度清理，清理环节现场粉尘浓度低于8 mg/m3，粮食再次经过环保除尘输送机后，到达粮食挂架输送机与装仓机，此时粮食产生粉尘的浓度已降至极低，所以在该环节无需配备相关的除尘装置，应更多注重输送作业效率。传统装置在装仓过程中，需要不断进行移动调整，配套输送机也要随之挪动，此时必须停止作业，费时费力，工作效率低。

技术改造时结合TRIZ技术中的分割原理和连续有益作用原理，进行了功能创新发明。通过挂架装置关联随行输送、装仓设备，将输送机设置为上、下两个输送单元，并为输送机和装仓机配置升降、伸缩、转向、俯仰系统，能够快速、便捷地调整位置和高度，在转盘中部设置通孔，使伸缩转向输送机输送的粮食落入挂架输送机时始终位于第一输送带的中央,防止粮食从第一输送单元的两侧掉落,粮食从位于上方的第二输送单元运输至位于下方的第一输送单元，再掉落至装仓机的第三输送单元，大幅扩大了作业范围，设备进行移动调整时无需频繁停机中断作业，提高了工作效率，省时又省力。

注:1.进料斗 2.转向伸缩输送机 3.伸缩导轨 4.转轴 5.料斗 6.回转盘 7.伸缩移动小车 8.挂架输送机 9.移动轮 10.挂架器 11.汇集斗 12.挂架转向头 13.集料斗 14.挂架 15.升降顶 16.装仓输送机 17.移动机架 18.转向器 19.转向驱动支架 20.驱动总成 21.升降导轮 22.挂架输送机移动轮 23.转向伸缩输送机移动轮图6 环保高效挂架装仓机

2 结果与分析

2.1 应用测试

为检验该套原粮入仓装备的实际作业效果，分别在荆门市东宝区革集粮食储备库、荆门北郊国家粮食储备库、荆门余岭粮食储备库各进行10次入仓现场试验，试验的入仓方式为二筛稻谷原粮入仓。

2.2 检验仪器

便携式粉尘检测仪(600 s)。

2.3 检测点

A～G粉尘浓度检测点设在入粮、出粮口、设备连接处、或粉尘浓度较高处。I、H检测点为距离清理筛15 m处，检测点分布见图7。

图7 粉尘检测点

2.4 检测方法

在检测点1 m范围内的上、下、左、右四个方位进行粉尘浓度检测，每3 min检测1次，数据结果取平均值。

2.5 检测结果

检测结果见表1～表3。

表1 荆门市东宝区革集粮食储备库试验纪录

移动式高效环保原粮入仓成套装备试验纪录序号粉尘检测点及平均粉尘浓度(mg/m3)ABCDEFGHI入仓含杂率(%)产量(t/h)116.0213.1213.069.577.136.534.951.091.740.4891218.6113.7912.919.987.835.823.3431.210.7281315.7713.1512.888.227.234.853.112.41.220.78103418.7715.2813.848.066.434.044.161.410.780.58110515.3716.9713.688.498.136.914.481.461.440.54107618.2613.2312.939.538.996.564.32.130.890.62105717.9915.8313.267.556.254.694.291.851.760.4998818.9114.1712.519.787.424.594.161.221.630.6690916.7615.3612.547.817.675.523.941.561.050.66811016.3514.1114.559.768.494.093.41.891.520.61117合计17.2814.513.218.877.565.364.011.81.320.6198

表2 荆门北郊国家粮食储备库试验纪录

移动式高效环保原粮入仓成套装备试验纪录序号粉尘检测点及平均粉尘浓度(mg/m3)ABCDEFGHI入仓含杂率(%)产量(t/h)116.715.6512.317.37.054.573.422.981.060.49100217.8615.2914.027.588.956.583.992.21.520.59105317.7113.7613.089.288.756.823.572.250.540.53103415.2615.4614.269.36.695.393.002.020.940.7289515.315.2613.887.568.576.593.381.210.860.62100618.8515.0512.448.826.25.594.812.841.510.46114717.8613.2412.737.817.754.063.842.911.630.5791815.3113.2612.487.927.096.654.521.761.70.62109918.9415.7812.268.037.66.213.851.791.780.501071015.2814.2112.159.896.525.673.361.250.920.43110合计16.914.6712.978.347.515.813.772.121.240.55103

表3 荆门余岭粮食储备库试验纪录

移动式高效环保原粮入仓成套装备试验纪录序号粉尘检测点及平均粉尘浓度(mg/m3)ABCDEFGHI入仓含杂率(%)产量(t/h)115.5214.5512.227.377.985.743.382.81.690.53102217.7514.7414.349.016.645.743.651.770.870.58106315.3916.5212.298.226.335.513.201.601.410.4990417.2214.914.109.356.435.873.272.110.550.7385517.9413.7213.207.738.875.584.691.841.070.4090616.8516.3412.277.186.645.284.162.380.750.42111717.6113.2112.729.898.764.273.621.391.700.4498816.8114.7512.378.066.085.853.401.100.710.62120918.7115.8612.599.966.626.604.432.921.760.661031016.1413.3513.378.576.735.003.101.581.420.4187合计16.9914.7912.948.537.515.543.691.941.190.5299

3 结论与讨论

综合三个库区现场试验结果表明，使用该套原粮入仓装备进行二筛作业后，原粮含杂率<1%,各检测点粉尘浓度均不高于20 mg/m3，且设备稻谷产量为100 t/h,满足粮食高效无尘清理、快速出入仓的要求。从粉尘浓度测试数据可以看出，原粮卸车环节粉尘浓度最高高达18.94 mg/m3，通过各环节高效除尘设备的层层抑尘、降尘、除尘、集尘，在G检测点入仓时粉尘浓度已降低至小于5 mg/m3，H、I两个检测点数据表明，此环节粮食产生的粉尘浓度逐渐降低至接近空气中粉尘浓度水平。

该套原粮入仓装备，不仅消除了库区对周边产生的粉尘污染，还可以避免作业环境因粉尘浓度过高对工作人员产生的健康危害，符合国家绿色环保储粮的技术要求，有利于保障储粮安全。