混凝土攪拌樓除塵系統設計

孫成壇，陳其軍，耿虎

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

混凝土攪拌樓除塵系統設計

孫成壇，陳其軍，耿虎

（徐州徐工施維英機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

在大規模基礎設施建設的助推下，對混凝土的大量需求，使得混凝土生產機械得到空前的發展并日趨成熟。但是，在環保問題越來越受到重視的今天，控制混凝土生產過程中的粉塵排放成為困擾混凝土機械生產廠家的一大難題。本文從混凝土攪拌樓的生產工藝流程中分析粉塵來源，闡述除塵器的選型計算原則，對 HLS180 型混凝土攪拌樓的除塵系統進行設計。

混凝土攪拌樓；除塵系統設計；除塵器

1 混凝土攪拌樓生產工藝流程

混凝土攪拌設備按照傳統的分類方法可分為一階式（攪拌樓）和二階式（攪拌站）。

混凝土攪拌樓為一階式攪拌設備，其特點是骨料一次提升到樓內料倉，然后垂直自落進行計量，計量后垂直自落進入攪拌主機。（圖1）

圖1 一階式攪拌設備（攪拌樓）

混凝土攪拌樓將砂、石、水泥、摻合料、水、外加劑等原材料按一定的比例進行強制混合攪拌成混凝土，其原材料按物理性狀可分成骨料、粉料和液料三個部分，生產工藝流程如圖2 所示。

圖2 混凝土攪拌樓分系統工藝流程

2 混凝土攪拌樓的粉塵來源

混凝土攪拌樓在生產過程中，粉塵主要來自以下四個方面：

（1）砂石骨料提升進入樓內料倉的過程，圖3 中 ① ②③ 階段；

（2）粉料原材料進入粉料倉存儲的過程，圖3 中 ⑥ 階段；

（3）砂石骨料以及粉料進入計量斗的過程，圖3 中 ④⑦ 階段；

（4）計量斗中的原材料進入攪拌主機的過程，圖3 中⑤ ⑧ 階段。

圖3 混凝土攪拌樓粉塵來源

3 除塵設備的選型及過濾面積計算

3.1 除塵設備的選型

混凝土攪拌樓的除塵設備在選型過程中一般遵循以下原則：明確除塵目標→確定除塵方式→除塵系統設計。

混凝土攪拌樓的除塵系統一是防止生產過程中的粉塵擴散到大氣中污染環境，二是改善攪拌樓內工作環境，所以要根據實際工況選擇合適的除塵方式。一般情況下，粉料倉除塵器使用振動清灰的被動式除塵器，其他除塵器選用脈沖清灰的主動除塵器。

3.2 除塵設備的過濾面積

除塵器的過濾面積按以下公式計算：

其中：K——安全系數，一般取 1.2～1.4；

Q——空氣流量，m3/s；

M——投放物料的體積，m3；

T——物料投放的時間，s；

V——過濾速率，m/min。

混凝土攪拌樓用除塵器一般選用聚酯濾芯，過濾速率為1.2m/min。

4 HLS180 型混凝土攪拌樓除塵系統設計

按照粉塵產生的各個階段（見圖3）將攪拌樓除塵系統分為樓內料倉除塵系統、粉料倉除塵系統、主機及計量除塵系統三個獨立子系統。

4.1 樓內料倉除塵系統

① 階段，裝載機將砂石料裝入皮帶機受料斗時，會有揚塵產生。

除塵目標：防止粉塵擴散污染空氣。

除塵方式：建設全封閉的砂石料場，將皮帶機受料斗納入其內部，防止裝載機填料時粉塵擴散。

除塵系統設計：無。

② ③ 階段，皮帶機將砂石料輸送至攪拌樓頂部后，拋入可旋轉的分料器，分料器通過旋轉定位將砂石料引導拋入樓內料倉（圖4），這兩個過程都會產生較大的揚塵。

圖4 分料器分料示意圖

除塵目標：改善攪拌樓內工作環境（攪拌樓整體封閉，內部粉塵不容易擴散到外部空氣中）。

除塵方式：配備脈沖清灰式主動除塵器，營造負壓系統，控制粉塵擴散。

除塵系統設計方案圖見圖5。

圖5 樓內料倉除塵系統方案圖

（1）除塵器安裝在樓內料倉（砂倉）之上，可使收集到的灰塵達到一定的重量后自動打開重力閥 G 卸入砂倉。

（2）收塵管道設兩路，管道一通往皮帶機頭部防塵罩，營造防塵罩內負壓系統并吸收 ② 階段的揚塵，管道二設四個吸塵入口，入口處裝有自動控制閥 F1、F2、F3、F4，分別通往四個骨料倉，分料器往料倉投料時，自動打開該料倉的吸塵口閥門，同時關閉其它料倉吸塵口閥門，營造料倉內的負壓系統并吸收 ③ 階段的揚塵。

（3）除塵器的過濾面積計算（砂石料密度 1.4t/m3，HLS180 型混凝土攪拌樓皮帶機輸送量 500t/h）：

考慮到皮帶機往分料器投料時產生的揚塵，以及防塵罩和料倉不能做到完全密閉，該除塵器過濾面積要成倍加大，以加大處理風量，營造負壓系統，防止粉塵擴散。

該子系統采用脈沖清灰式主動除塵器，過濾面積為15m2。

4.2 粉料倉除塵系統

⑥ 階段，水泥、摻合料等粉料在粉料運輸車氣力輸送的條件下進入粉料倉存儲，粉料倉內部空氣壓力升高，需要泄壓，泄壓的過程必然會帶出粉塵。

除塵目標：防止粉塵外泄污染空氣。

除塵方式：采用振動清灰式被動除塵器攔截泄壓過程的粉塵。

除塵系統設計見圖6。

圖6 粉料倉除塵系統方案圖

計算該工況下的除塵器過濾面積時主要以粉料運輸車的風量而定，一般為每小時 600～1300m3。

該子系統采用 4 臺（HLS180 攪拌樓一般配備 4 個粉料倉）振動清灰式被動除塵器，過濾面積為 24m2。

4.3 主機及計量除塵系統

在整個生產周期內，計量系統配料時不會向主機投料，向主機投料時計量系統不會在配料，因此配料時 ④ ⑦ 過程和向主機投料時 ⑤ ⑧ 過程可通過系統的自動化控制使用同一臺除塵器，除塵器過濾面積取較大值，除塵系統方案見圖7。

圖7 主機及計量除塵系統方案圖

攪拌樓設計生產周期 60s，其中計量系統向主機投料15s，攪拌 30s，卸料 15s，允許計量系統配料的時間等于攪拌時間與卸料時間之和 45s，一般攪拌樓設計配料時間為 35s。

4.3.1 計量系統配料階段

除塵目標：吸收骨料配料產生的粉塵，改善攪拌樓內部工作環境；釋放粉料計量斗（密封）內的正壓力，攔截泄壓帶出的粉塵。

除塵方式：配備脈沖清灰式主動除塵器，營造微負壓系統，控制粉塵擴散。

除塵系統設計：

（1）HLS180 型攪拌樓生產一盤料需要的原材料體積為 4.5m3，配料時間為 35s，所需的除塵器的過濾面積計算如下：

（2）使用通風管將粉料計量斗和骨料計量斗聯通，骨料和粉料配料時產生的粉塵均通過骨料計量斗的除塵入口吸收。

（3）配料時閥門 F5 打開，同時閥門 F6 關閉。

4.3.2 向主機投料階段

除塵目標：減少主機蓋內壁粘料，縮短人工清理周期，釋放主機內的正壓力，以免影響下一盤次計量，攔截泄壓帶出的粉塵。

除塵方式：配備脈沖清灰式主動除塵器，營造微負壓系統，控制粉塵擴散，吸收粉塵。

除塵系統設計：

（1）計量系統向主機投料時間為 15s，該階段所需的除塵器的過濾面積計算如下：

（2）向主機投料時閥門 F6 打開，同時閥門 F5 關閉。

通過對比配料階段和向主機投料階段所需除塵器過濾面積的大小，主機及計量除塵系統采用脈沖清灰式主動除塵器，過濾面積為 20m2。通過系統的自動化控制，配料階段打開閥門 F5 關閉閥門 F6，對 ④ ⑦ 過程進行除塵；向主機投料階段，打開閥門 F6 關閉閥門 F5，對 ⑤ ⑧ 過程進行除塵。每盤次向主機投料結束后啟動螺旋輸送機 15s，將收集到的粉塵送至主機內部。

綜上，HLS180 型攪拌樓需配備 1 臺 15m2的脈沖清灰式主動除塵器，4 臺 24m2的振動清灰式被動除塵器和 1 臺 20m2的脈沖清灰式主動除塵器。

5 結論

（1）混凝土攪拌樓除塵系統的設計分為樓內料倉除塵系統、粉料倉除塵系統、主機及計量除塵系統三個獨立子系統進行設計。

（2）根據使用工況，粉料倉除塵系統宜采用振動清灰式被動除塵系統。

（3）基于工藝流程，配料階段與向主機投料階段共用同一臺除塵設備。

［通訊地址］江蘇省徐州市經濟開發區桃山路 29 號 徐州徐工施維英機械有限公司（221000）

孫成壇（1989—），助理工程師，目前從事混凝土攪拌樓的研究。