淺談水泥工業用帶式輸送機的綠色設計

黃 蘭

（四川大學錦城學院，四川 成都 611731）

引言

在現代化水泥工業企業中，原料、燃料、半成品（生料、熟料）和成品（水泥）需要經輸送設備輸送，保證生產的連續性。帶式輸送機適應能力強，是常見的連續輸送設備，廣泛應用于水泥工業的多個環節，包括礦山、破碎、包裝、喂料、計量及堆取料等場合，具有效率高、運輸距離長、動力消耗低、結構簡單、經濟適用、工作平穩可靠和操作方便等優點［1］。帶式輸送機在轉運和輸送粉粒狀物料的過程中，易造成揚塵，有時物料也可能從皮帶側邊灑落而產生粉塵，污染環境，危害健康。本文介紹了帶式輸送機在粉塵控制方面的綠色設計方法、技術和措施，為減少粉塵污染，建設以人為本、與環境和諧的水泥工廠提供借鑒。

1 綠色設計概念和原則

綠色設計又稱為生態設計、環境設計、環境意識設計、環境友好設計等，是指借助產品生命周期中與產品相關的各類信息（技術信息、環境協調性信息、經濟信息），利用模塊化設計、并行設計等各種先進的設計理論，使設計出的產品具有先進的技術性、良好的環境協調性以及合理的經濟性的一種系統設計方法［2］。綠色設計必須考慮環境效益，盡量減少對環境的破壞，向資源利用合理化、廢棄物產生少量化、對環境無污染或少污染的方向發展。同時，綠色設計還應考慮要為企業控制成本和提高效益。

綠色設計的原則中有很重要的兩點是零污染原則和技術先進原則。

1）零污染原則：設計時實施“預防為主、治理為輔”的環保策略，充分考慮如何消除污染源，從根本上防止污染。

2）技術先進原則：采用先進的技術，以獲得最佳生態經濟效益。

2 水泥工業用帶式輸送機的綠色設計

世界水泥技術發展趨勢是以節約能源、節省資源和環境保護為中心，進行清潔生產和高效集約化生產，加強水泥生態化技術研究與開發，逐步減少天然資源和天然能源的消耗，最大程度減少環境污染，最大限度接收消納工業廢棄物和城市垃圾等，使水泥工業達到與環境友好、相容、和諧共存。《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB 4915－2013）規定，水泥工業企業的物料處理、輸送、裝卸、儲存過程應當封閉，對塊石、粘濕物料、漿料以及車船裝卸料過程也可采取其它有效抑塵措施，控制顆粒物無組織排放［3］。

2.1 粉塵的產生與危害

水泥生產給環境帶來的主要是大氣污染，污染物以（煙）粉塵為主。水泥生產幾乎每道工序都伴隨著粉塵的產生及排放，有組織排放是指從熱力設備和通風設備排氣筒排放的（煙）粉塵，無組織排放是指物料在裝卸、運輸、堆存過程中自由散發出來的粉塵。在皮帶輸送中存在開放式輸送揚塵和輸送過程中物料的灑落。水泥廠粉塵塵粒小，分散度高，長期吸入大量細微粉塵并在肺內留易得塵肺病，還會引起結膜炎、角膜炎、皮炎、鼻炎等疾病，極大的危害著人類健康。

2.2 減少揚塵的設計

在設計帶式輸送機時，為了減少粉塵飛揚，特別是在物料轉運點需要考慮防塵措施，以下幾方面應引起注意。

1）輸送速度。在保證輸送量的前提下，不易選擇過高的輸送速度，可考慮適當降低帶速，增加輸送帶寬度。

2）物料下落高度。不宜過高，否則容易引起粉塵飛揚，設計時采用盡可能低的下落高度，例如在轉運點，可把兩臺帶式輸送機的頭尾輪放在聯合鋼支架上，從而降低下落高度；物料應沿著輸送帶的前行方向進料，還要盡可能避免物料直接垂直下落。

3）設置密封罩。可在皮帶輸送機的進料區段設置密閉的防塵罩，防塵罩要足夠長，以便將揚塵部分整個密封起來，從結構上有效防塵粉塵污染［4］。

2.3 收塵設備的選擇與安裝

選擇與帶式輸送機相匹配的收塵設備，同時加強操作管理。在揚塵點安裝袋式收塵器，一般將幾個揚塵點集中收塵。皮帶輸送機屬開放式輸送方式，可采用單機式脈沖袋式收塵器，收塵后直接排至皮帶上［5］。袋式收塵器是一種利用有機纖維或無機纖維過濾布將含塵氣體中的固體粉塵捕集而分離出來的一種高效收塵設備，收塵效率高，運行穩定，能滿足嚴格的環保要求。盡量選用統一型號、不同規格的收塵器，可降低備件數量，便于管理，降低維護成本。此外，還要做好定期保養風機、潤滑管理和濾袋更換等維護工作，保證收塵設備穩定高效運行，從而提高水泥廠粉塵控制的效果。

2.4 管狀帶式輸送機的應用

管狀帶式輸送機是在通用帶式輸送機的基礎上發展起來的一種新型帶式輸送機，輸送帶被正多邊形（通常為正六邊形）托輥組強制卷成圓管形，將物料密閉在輸送帶管內。輸送帶從進料段開始，由平形變成U形，再經過渡段逐漸變成圓管形，再逐漸過渡到U形、平形后卸料。在承載和回程段輸送帶都可成圓管形，有效避免粉塵飛揚。國內管狀帶式輸送機研究始于20世紀80年代初期，其托輥組結構有多種形式，如3托輥、6托輥和8托輥等。

圓管帶式輸送機的優點如下。

1）清潔運輸。輸送帶邊緣搭接在一起，形成管狀，物料不灑落，不飛揚，不泄漏，防塵效果顯著，同時也防止了管外雜質混入被輸送物料中，實現了無害化環保運輸。

2）大傾角運輸。普通帶式運輸機傾角一般可達18°左右。管狀帶式輸送機將物料包在輸送帶中，物料和輸送帶的表面摩擦力增大，傾角達到30°。傾角越大，運輸長度越短，可降低制造成本和基建費用。

3）便利的雙向運輸。在回程段，輸送帶也可形成管狀，通過專用進料器和傾翻裝置，物料可以進行反向運輸。

4）靈活的布置線路。可空間彎曲輸送，可繞過障礙物，不需要多臺轉載；由于輸送帶管橫截面是圓形的，運輸機架狹窄，安裝方便，減少了建筑空間和基建材料，即使安裝空間受限也可使用［6］。

2.5 國內外帶式輸送機綠色設計研究

國內外對帶式輸送機的綠色設計研究主要集中在虛擬設計、節能技術、轉載點粉塵控制、噪聲控制、綠色設計方法、動態設計、優化設計等方面。

在粉塵控制方面，德國MAN TAKRAF重型裝備制造商開發了帶式輸送機虛擬仿真軟件，建立帶式輸送機的卸載虛擬樣機平臺，可對轉載點的物料卸載過程進行仿真，為減少粉塵設計提供參考；以色列學者Amos Ullmann、Abraham Dayan設計了帶式輸送機轉載點的粉塵控制模型，對轉載點設計和粉塵控制提供了理論依據。學者馬云東、賈惠艷探索了輸煤系統帶式輸送機轉載點的流場特點、粉塵的產塵機理和逸散規律，尋求從源頭上控制轉載點粉塵污染的方法，提出了粉塵污染控制新方案——封閉負壓控塵系統方案［7］。

3 結語

“綠色設計”已成為先進制造技術領域的研究熱點之一，在水泥工業用帶式輸送機的粉塵控制方面，綠色設計方法、技術和理論應當引起重視，值得更廣泛研究和推廣。大力淘汰和改造落后設備，增加切實可行的防塵措施，開發環保新設備，有效控制顆粒物無組織排放，減少粉塵污染，實現綠色發展。

［1］ 劉志江.新型干法水泥技術［M］.北京：中國建材工業出版社，2005.

［2］ 劉志峰.綠色設計方法、技術及其應用［M］.北京：國防工業出版社，2008.

［3］ GB 4915－2013水泥工業大氣污染物排放標準［S］.北京：中國環境科學出版社，2013.

［4］ 蘭海.水泥工業用的帶式輸送機［J］.水泥，1991（3）：46－51.

［5］ 彭春元，許日昌.水泥廠粉塵來源與除塵技術分析［J］.材料研究與應用，2008（4）：347－351.

［6］ 孟文俊，黃琪，王靜，等.圓管帶式輸送機的設計與選型［J］.硫磷設計與粉體工程，2009（6）：3－11.

［7］ 胡坤.帶式輸送機綠色設計關鍵技術與應用研究［D］.淮南：安徽理工大學，2012.