捕获扬尘：真空输送机的作用

多恩·彭德尔顿｜文 张微明｜译

多数情况下，人们听到扬尘（fugitive dust）这个术语，想到的就是可燃扬尘。然而，扬尘只是一种夹杂在空气中的微粒物质（通常因为风或人而被扰动）。可吸入粉尘颗粒肉眼看不见，普遍认为其大小为10 微米或更小。所有有害的可吸入粉尘中，人们最关注二氧化硅，大概是因为很多产品都有二氧化硅，它几乎存在于所有行业，并且可导致不可治愈的肺部疾病，甚至死亡。硅石在食品、药品中常被用作防结块剂，在金属粉末、油漆和涂料的配方中也会被用作补充剂。

当然，在这些行业里，可吸入粉尘危害并非只有二氧化硅暴露。食品调味剂、精细金属粉末和活性药物成分也含有一些物质，吸入后对人体有毒。甚至一些惰性可吸入粉尘还能对人体产生刺激。

整体来看，监管部门倾向于使用封闭系统，将其用作一种工程控制手段，以减轻人工倾倒或转移物料期间暴露在可吸入粉尘中。真空输送机将粉尘从源头到目的地的整个过程控制在封闭的系统中，防止粉尘逃逸到作业环境。

相比于人工物料输送，真空输送系统本质上更安全、也更有效。很多工厂使用真空输送系统的最常见原因包括满足日益增高的需求，减轻人体工效学、坠落和扬尘危害，还有人是为了回收昂贵的材料，并通过精确输送材料提高产品质量。

无论出于什么目的，使用真空输送机来输送粉末和散装固体确实能提高安全性，改善室内空气质量，并通过适当的设计提高安全底线。

真空输送机的效益

真空输送机由五个基本部件组成。虽然整个系统相对简单，但与专门研究真空技术的厂商合作，再加上技术本身的作用，就能在设备交付之前判断出并解决掉一些潜在问题。公司都喜欢以不同的方式做事，因此在真空输送方面也没有统一方法。系统的具体部件都是根据用户的目标和材料来决定的。

经验丰富的真空输送技术专家，可以根据他们储备的知识去设计系统，避免无谓的重复，浪费时间。他们能为作业场所提供不同的选择，让企业确定自己想实现的自动化水平并计算对应的投资回报率。

自动化程度高，其前期成本也高，但长远来看，由于减少了劳动力成本，或提高了每小时的生产批次，同时自动化系统消除了人体工效学和安全问题以及相关的事故成本，最终自动化的成本是会降低的。产品质量也是潜在影响因素，因为这会减少浪费并提高客户满意度。

案例

下面的案例显示了真空输送机会如何根据客户需求去解决常见行业问题。

值得注意的是，处理药物粉末、二氧化硅、铅、石棉、铍、六价铬和其他可吸入粉尘时，真空输送系统要使用两层滤芯的HEPA 过滤器，0.3 微米颗粒的过滤效率为99.97%。

比如，某面条生产企业从原来处理50 磅（约22.68 千克）一袋的面粉，转为处理2 000 磅(约907.18 千克)一袋的面粉时，等于每周要将20 吨非常精细的面粉从料斗通过喂料机输送到搅拌机，面对这样的任务，基于压力的传送装置就无法满足公司需求了。

在基于压力的系统中，物料被推到输送线上，如果系统有任何泄漏，粉尘就会扩散到环境中，造成作业场所混乱，工人也面临粉尘危害。使用真空输送机时，物料被抽进输送线，如果发生泄漏，也是在内部，粉尘也会封闭在系统内。

这家面条生产商的主要目的是适应新的袋子，消除工人爬到大料斗上手动填料的作业需求，防止滑倒和跌倒，也避免让人接触到可吸入粉尘。

而新系统是以压缩空气为动力的真空输送装置，用卸货机来匹配超级大的面粉袋，直接将精细的面粉送入系统，无需人工劳作，也不产生灰尘。

该系统确实能减少作业场所清理的工作量，但该面条生产商说最主要的收益来自于安全和效率。他们注意到了新系统的其他好处，它占地面积小，没了电动马达，噪声降低了，也减少了用电成本。

以压缩空气为动力的真空输送机，是物料输送最经济、最节能的方法。根据文丘里原理，系统在没有电机或移动部件的情况下产生真空，做到了本质安全。没有移动部件或电机，意味着设备不产生热量，也不会发生故障，所以使用寿命更长。为面条生产商设计的真空输送系统相当简单，但是要将量更少、颗粒更微小的成分输送到加工容器中需要更多的工程。

如果要向加工容器中添加少量的微小颗粒物，传统上要手工抓取和测量，特别是在制药行业。手工舀取活性药物成分会让工人暴露在有害药物粉尘中，其后果就不只是职业性肺部疾病了。批量称重或多成分处理，有四十多年的历史，但由于监管释放的信息混乱，制药业迟迟没有采用。随着美国食品和药物管理局不断澄清法规，越来越多的药品加工企业开始用这项技术来保护工人健康并实现精确的配方控制。

设计复杂的真空输送系统可以用最先进的控制技术，采用失重法或增重法，测量多种成分。例如，可以将5 种微量成分同时送到输送线，用管道将整个输送线连起来，将成分从散装袋中传送到进料器，再通过输送线进入混合器中。

另一种计量方面的应用是通过失重测量将微量物料送到称重配料斗内，称重配料斗直接悬挂在混合器上方，阀门打开，原料直接进入到工艺中。人工将粉末和散装固体装入搅拌机，是所有行业公认的危险操作，虽然食品、制药或化学应用中使用的材料有很大不同，但基本的真空输送技术是相同的。

一些生产企业可能无法完全消除人工处理物料，但真空输送器的创造性应用提供了新的解决方案，可以将风险最小化。某家涂料制造商为了提高安全性，并领先于不断上涨的原材料成本，引进了真空输送系统，其主要目标是把集尘器捕获的材料返回到工艺中，回收昂贵的成分，再通过确保流入工艺过程的配料重量来保持产品质量。

这家涂料生产商每批次大约要处理3 000 磅（约1 360 千克）粉末。集尘器收集了人工倾倒材料时产生的粉尘，存在容器内。

涂料配方中含有多种精细粉末，其中最具挑战性的是二氧化钛，有黏性、易堵塞。没有经过优化的系统，集尘装置可能会发生故障。

虽然机械输送机也能把捕获的物料输送到混合器中，其前期成本也比真空输送机低，但现有设备在维护和安装上容易遇到问题，更小的占地面积和更低的维护需求超越了之前节省的所有成本。集尘器和真空输送系统结合使用，能形成一个零废物系统，操作员也无须佩戴呼吸器。

处理对人体有毒的金属粉末时，用封闭式加工系统消除可吸入粉尘危害变得尤为重要。增材制造因物料的可燃性、可吸入性和皮肤接触危害（以及与重材料相关的肌肉骨骼损伤），迅速成为职业安全健康领域的焦点。

最近，一家混合增材制造技术的原始设备制造商尝试将筛分过程自动化，以改善自己工厂的作业环境，并还将这项技术作为辅助设备提供给其客户。从设计上看，金属回收系统相当简单，但由于增材制造使用的金属粉末细小、偏重，会产生粉尘，有的还具有反应性，因此要特别了解材料性质才能建立安全、有效的真空输送系统。

这项应用的独特之处在于，生产企业希望将粉末回收到原来的容器中，以达到库存控制和人体工效学方面的目的，而这就需要更多的设计。有了这个系统，生产企业可以实现其安全目标，比预期节省更多的成本，以前需要两名操作员工作一个半小时，现在只需要一名操作员工作仅四分钟。虽然操作员仍然可以选择佩戴呼吸器，但对于这项任务来说，已经没有必要了。

全封闭式真空输送系统的固有特性改善了室内空气质量，也提高了生产效率和安全底线。安