浅谈汽车卸粮坑粉尘综合防治措施

◎张琛朕，郭诗慧，夏永星，杨迎亚

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001）

粮食行业，汽车卸粮坑除尘效果不佳的问题存在已久，加上近年来快速卸粮设施如液压翻板卸车装置、集装箱专用卸粮装置及自卸车等普及，瞬间卸粮速度越来越快，导致卸粮坑除粉尘更加难以控制，国内现在对环保要求越来越严格，如何解决卸粮坑除尘问题已成为行业痛点及难点。

本文综合分析了现有汽车卸粮坑直接粉尘防治措施、辅助粉尘防治措施等优缺点及改进建议，并对工程设计做法、各种直接除尘及辅助除尘设施及设备等提出改进建议，以期达到最好的除尘效果。

1 直接粉尘防治措施及特点

1.1 卸粮坑地面上吸风除尘措施

现阶段，汽车卸粮坑地面上除尘，多采用吸风柜、吸风罩（含移动式吸风罩、固定式吸风罩）、插入式除尘器（含单机插入式除尘器、多台集并式插入式除尘器）等形式，实际应用时，有采用上述单种形式的工况，也有组合以上多种形式的工况[1]。

（1）吸风柜一般放置在卸粮车道两侧，采用多台设施并排布置在卸粮区域，以达到除尘效果。但是，吸风柜吸尘有效距离很小，吸尘口风速较小，且实际运用时，吸风设施与车辆间距离很难把控，太远的话基本没有吸尘效果，太近的话，汽车通行及人工操作又很不方便。

（2）吸风罩可设置在卸粮车道上侧或者后侧，由于比较轻巧，多采用移动或者伸缩形式，可在风管直管、弯头等位置设置轴向活动旋转节、径向活动旋转节，设置可伸缩节，或者设置有柔性可伸缩挡边的吸风罩辅助装置等，以在除尘时尽量靠近尘，增加除尘效果。但这种形式往往造价较高，且长期应用一段时间后，可靠性能往往会不同程度下降，只能作为局部薄弱环节的辅助吸风。

（3）插入式除尘器一般放置在卸粮车道两侧，采用多台设施并排布置，在汽车卸粮时以达到除尘效果。其吸风效果与吸风柜、吸风罩类似。唯一不同的是插入式除尘器的灰杂需要回流至卸粮斗内，按照灰杂回流方式，其可分为带关风器和不带关风器2种形式。不带关风器的插入式除尘器下部直接与卸粮斗连接，由于滤尘布袋上的灰杂需要经过高压气源反吹，然后回流至卸粮斗内，在反吹气源卸灰瞬间，卸粮坑容易冒灰，除尘器侧面与下部同时进风，风量比较分散，效果比较一般。带关风器稍微好一点，但也无法规避吸尘有效距离小、吸风口风速小的缺点。

1.2 卸粮坑锥斗内吸风除尘措施

现阶段，汽车卸粮坑锥斗内吸风除尘，多采用预制吸风道、后装吸风罩等形式，在实际应用时，有采用上述单种形式的工况，也有组合以上多种形式的工况。

（1）预制吸风道。多采用混凝土预制风道，可设置较大的吸风量，吸风效果较好，由于灰尘在风道内风速降低后容易沉积，风道每运行一段时间后，需要人工对吸风道进行清灰，吸风道的盖板需要做成活动式或者单独设置人孔，以方便人工开启清灰。该吸风道吸风效果较好，但长时间运转后，风道人工清灰比较麻烦。

（2）后装吸风罩。在锥斗内后装吸风罩，吸风罩需要设置挡粮板：①防止长期进粮磨损吸风罩。②防止粮食距离吸尘罩太近被吸走。这种形式一般为单点式吸风，吸风量一般不大，主要作用是在卸粮斗内形成负压防止粉尘外溢速度过快，实际效果一般，且使用效果与活页避尘装置及卸粮坑都存在较大关联性。

1.3 其他粉尘防治措施

除以上直接粉尘防治措施外，还有静电除尘、湿法除尘等直接粉尘防治措施。

（1）静电除尘。静电除尘原理是含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积分离。因粮食粉尘具有可燃性，可能会引起粉尘爆炸危险。因此，静电除尘几乎没有在粮食行业应用。

（2）湿法除尘。湿法除尘主要分为喷水抑尘技术、喷油抑尘技术、化学降尘剂抑尘技术等。由于粮食的卫生要求及存储安全水分要求，只有喷水抑尘技术中的干雾除尘，可应用在粮食行业，其是介于干式除尘和湿式之间的除尘方法，需要将水雾化成微米级颗粒，喷射覆盖尘源，达到抑尘效果，由于需要微量加水，技术上还需要进一步试验论证，安全性方面尚需要做大量长期的研究论证，可能是未来除尘的一个发展方向[2]。

2 辅助粉尘防治措施及特点

2.1 活页避尘装置

活页避尘装置，多安装在卸粮钢格栅下部，其原理与地漏类似，主要用于防止粮食进入卸粮斗后，从斗内形成向外的反向气流，防止粉尘快速外溢。卸粮时，避尘活页在粮流重力冲击下开启，无粮流时，在自重作用下活页自动关闭，以达到阻隔含尘气体外溢的目的。

活页避尘装置实际应用时，大多效果较差，分析主要有以下几方面原因。

（1）由于粮食中普遍存在一定量的灰杂，大部分厂家的活页避尘装置没有使用防尘轴承，甚至没有轴承，多数活页在使用一段时间后，避尘活页会出现开闭困难问题，根本起不到防尘效果。因此，建议避尘活页配置密闭防尘式轴承或其他可靠装置。

（2）因避尘活页关闭后无重力调节装置或关闭吸附装置等，多数活页闭合后仍会有一个缝隙，且在使用一段时间后缝隙可能会变大，达不到气密效果，灰杂往往会顺着缝隙迅速外溢。因此，建议避尘活页设置压力调节装置或者关闭后吸附装置。

（3）由于总体投资限制，卸粮坑土建基坑深度往往比较浅，造成卸粮斗斗容不足，卸粮后，粮食会穿过活页避尘堆积到地面以上，粮堆堆积到避尘位置上部以后，活页避尘无法关闭，因此起不到任何作用。

2.2 快速软帘卷门

快速软帘卷门属于辅助除尘措施。多安装在卸粮罩棚的进出口两侧。为了保障卸粮速度及产量，同时保证防尘效果，该装置需要快速开启和关闭。实际应用时，如果设计及招标没有控制好，会安装普通卷帘门，开启和关闭十分缓慢，为保证卸粮速度，双侧卷帘门会处于常开状态，且卸粮车道前后均为道路，极易形成穿堂风，灰杂在穿堂风作用下飞扬极快，除尘设施完全起不到作用。因此，建议设置开闭速度≥0.8 m/s的快速软帘卷门，以确保达到卸粮速度及产量的同时，达到一定的辅助防尘效果[3]。

2.3 风幕、伸缩折叠式辅助吸风罩

风幕、伸缩折叠式辅助吸风罩等属于辅助除尘措施，主要用于解决吸风罩吸风时，从周边而并非尘源区域进入吸风罩的吸风量，即无效吸风量。实际运用时，可在卸粮区域后侧和上侧等区域，设置多道风幕或者伸缩折叠式辅助吸风罩，以防止粉尘迅速外溢到吸尘罩有效吸风范围之外，减小吸尘区域空间，同时加大吸风装置吸入含尘空气的比例，以增加除尘效果。

3 粉尘综合防治措施

汽车卸粮坑粉尘防治是一个行业难点，这其中既有除尘原理上的缺陷，也有行业特点造成的问题，不是单一方式就能解决的。在实际应用中，应采用多种粉尘防治措施相结合的形式，并在实践应用中不断改进创新，才能达到最理想的效果。建议从以下几方面对工程设计、粉尘直接防治措施、粉尘辅助防治措施等进行优化及改造升级。

3.1 直接粉尘防治措施

（1）卸粮坑区域双侧，采用吸风、送风组合式吸风柜。对于汽车卸粮坑卸粮时产生的粉尘，常规设计主要采用吸风柜、吸尘罩及插入式除尘器等进行负压抽吸，将飞扬在附近空气中的粉尘抽吸到除尘系统中，达到除尘目的。这些装置都可简化为被动粉尘捕捉原理中的点汇吸风口，吸风量Q=4πr2ν，也就是说吸风量一定时，距离吸风口外某截面上的空气流速v与该截面到点吸风口的距离r的平方成反比，即随着到吸风口距离的增加，截面上的气流速度将迅速衰减，吸尘效果迅速衰减，实际运用时，在距离吸风口1倍直径处，空气流动速度基本接近为0。而实际卸粮车道轴线宽度多为5~6 m。因此，实际应用时的除尘吸风效果很差[4]。

与吸风效果不同，送风气流风速随着距离的增加则衰减较慢，影响距离较远，可达到30倍管径处。因此，建议车辆卸粮坑区域双侧，采用吸风、送风组合式吸风柜（图1）。即在卸粮车道一侧采用送风喷吹口，在车道另外一侧设置相对应的吸风口，以引导含尘气体有序流动，增加直接吸风设置的影响范围及效果，达到较好的除尘效果。

图1 吸风、送风组合式吸风柜

（2）卸粮坑区域后侧，设置可移动式吸风罩。汽车卸粮时，在卸粮坑区域两侧设置吸风设施后，卸粮坑后侧仍会存在较多的粉尘飞逸现象，建议在车道后侧设置可旋转移动式吸风罩（图2）。不作业时，吸风罩旋转到车道两侧，以方便汽车通行；作业时，吸风罩旋转到卸粮坑正后侧，以尽量贴近尘源，从而尽量减少灰杂从车辆后侧外溢。

图2 车道后侧设置可旋转移动式吸风罩

在吸风柜上方汇集竖向风管上设置轴向360°旋转装置，在吸风罩底部设置万向轮，以方便来车及卸载时移动及旋转吸风罩。在车道后侧设置可移动式吸风罩的方法，适合作业不是很频繁的卸粮工况。

（3）对卸粮锥斗吸风道做法进行改进升级。卸粮锥斗内，需要设置吸风道，以在卸粮斗内形成负压：①防治粉尘快速外溢。②利用卸粮锥斗的上部受限空间，可吸走纯度很高的含尘量气体，吸尘效率较高。对现有锥斗内吸风道做法的缺陷进行改进升级（图3），建议吸风道底板设置为倾斜状态，下侧设置回流口，在吸风道侧面设置吸风口，并对吸风口上方钢格栅进行封闭处理，防止吸风口吸走粮食，对于极限状态吸走的粮食，可在主风道内沉积并回流至粮堆，对风道内悬浮的杂质，也可在主风道内沉积后，通过回流口回流至卸粮坑内。对锥斗内吸风道进行改进升级后，既保证了吸风效果，又避免长时间运转后人工清理风道的工作量[5]。

图3 卸粮锥斗吸风道改进升级

3.2 辅助除尘措施

（1）采取快速软卷帘门、风幕、伸缩折叠辅助吸风罩等封闭及隔风措施。由于汽车卸粮车道作业空间往往较大，加上液压翻板卸车装置、集装箱专用卸粮装置及自卸车等普及，快速卸粮时飞逸的粉尘往往具有一定的初速度。因此仅凭负压捕捉很难吸收飞扬的粉尘，吸尘效果很差。在开敞空间内，成倍增加吸风量的情况下，吸风效果变化不是很大，需要加强对车道等的隔离及密封，建议在车道进出口两侧设置快速软卷帘门（或风幕）等，且快速软卷帘门的开闭速度≥0.8 m/s。在卸粮车道后方及上方，可使用伸缩折叠辅助吸风罩或多道风幕形成隔风屏障，以限制粉尘扩散，并在有限空间内完成对粉尘的捕捉及处理，增加吸风效果（图4）。

图4 卸粮车道设置快速软卷帘门、风幕、伸缩折叠辅助吸风罩等

此种车道后侧设置隔风屏障的做法，适合作业较频繁的卸粮工况。

（2）对活页避尘装置进行改进。建议对活页避尘装置进行改进，在活页上增加重力调节装置或闭合吸附装置，改进后，卸粮时要求粮食能够快速通过，无粮食通过时，活页避尘装置能够迅速关闭，防止瞬间卸粮后，反向气流导致粉尘快速外溢。活页避尘装置闭合时，以活页上仍需留存少量的粮食为准。但需要注意，如更换粮食品种时，需要对活页上留存的粮食进行人工清理。

（3）建议加大卸粮斗斗容。如果卸粮坑斗容较少，卸粮后，实际粮食会在卸粮坑地面上形成尖堆，几乎所有活页避尘装置是开启状态，无法关闭及被粮食覆盖。因此，避尘装置和坑斗内负压吸尘几乎起不到任何作用，瞬间卸粮造成的反方向气流会带着灰杂瞬间扬起，对于卸粮坑地面上两侧靠负压临近吸风除尘装置来说，几乎起不到作用。

建议增大汽车卸粮坑斗容，每车道斗容至少能装下1车粮食，且在卸载后锥斗内的粮堆最高点应低于活页下沿。只有这样设计，活页避尘才能达到避尘效果，可明显增强锥斗内吸风及地面上吸风的效果。

（4）引导含尘气体流向吸尘设置。卸粮坑在采取以上直接粉尘防治措施及辅助粉尘防治措施后，还可通过设计，引导含尘气体流向吸尘设置。

具体做法是，卸粮坑上钢格栅卸粮装置采用满铺，活页避尘局部铺设，可在需要引流的地方，留出缝隙，引导含尘空气通过预设的缝隙有序外溢，在预设缝隙上方贴临设计除尘装置，以达到良好的除尘效果。

如在卸粮坑车道两侧及后侧上方设置吸风柜及吸风罩的位置，预设狭长缝隙，则含有活页避尘装置的区域的含尘气体不容易外溢，而在预设的无活页避尘装置缝隙区域（图5）的含尘气体在此处外溢后可直接被吸风柜或者吸风罩就近捕捉吸走，吸风效果较好。

图5 引导含尘气体流向吸尘设置

4 结论

汽车卸粮坑处的粉尘综合防治，仅靠单一方法很难达到理想的状态，需要针对不同散粮车型特点及不同卸粮工况特点等，采取最适合的直接粉尘防治措施及辅助粉尘防治措施。实际运用过程中，也需要根据粉尘控制原理及现场使用效果，不断对各种工程设计细节及做法、各种除尘及辅助除尘设施及设备等进行迭代升级，以期达到理想的除尘效果，为作业人员提供一个良好的作业环境，并对环境保护作出一定的贡献。