零污染環保型高智能混凝土攪拌站技術的研究與應用

孫志強，朱文濤

（寧夏華盛砼業有限公司，寧夏 銀川 750000）

零污染環保型高智能混凝土攪拌站技術的研究與應用

孫志強，朱文濤

（寧夏華盛砼業有限公司，寧夏 銀川 750000）

本文基于自身發展要求和預拌混凝土行業急需解決的環保和智能化關鍵問題，主要以零污染環保型高智能攪拌站的工藝設計研究以及智能系統的研究應用為突破。通過對零污染環保型高智能混凝土攪拌站工藝技術的研究，以及生產過程中的環保、節能等關鍵綠色化、工業化技術開發應用，自主創新一種與城市和諧融合、資源高度節約和信息高效智能混凝土攪拌站工藝方案和生產技術，使能源消耗降低 20%，生產成本降低 15%，產品質量實現穩定生產高性能混凝土和高強混凝土。

攪拌站；環保型；智能系統

0 引言

零污染環保型混凝土攪拌站在兼顧傳統混凝土攪拌站工作性、安全性、經濟性的同時，結合當今世界生態環保的主題，適應當前綠色工業化進程，增強混凝土攪拌站在粉塵、噪聲、廢水等方面的環保可控性，解決現階段混凝土攪拌站污染嚴重和資源浪費的問題，促進與現代城鎮化綠色發展相融合，實現產業向綠色工業化的優化轉型。

1 研究背景

1.1 傳統攪拌站的缺陷

傳統商混行業使用裝載機等大型機械在骨料區不停轉運將骨料運至受料倉再由皮帶機送至生產線，容易導致以下幾點環境污染和資源浪費的問題：（1）如裝載機運輸骨料，由于機械振動和人為操作等原因，容易產生骨料“跑、漏、滴、撒”等現象，雖然多數商混企業通過加強生產管理和濕法作業進行控制，但是骨料區生產環境差、粉塵和噪聲污染嚴重的問題依然沒有改觀；（2）由于商混行業生產的需要，如建設封閉式骨料堆棚進行儲存，一般堆棚建筑面積在上千平米以上，無形之中增加機械設備的運輸距離和燃油消耗，也增多粉塵和噪聲污染的發生源，增高企業生產成本。

傳統商混行業一般采用封閉式骨料堆棚儲存砂石料，封閉式堆棚可以有效減少惡劣季風天氣帶來的大氣粉塵污染問題，但是由于需要占用大量土地面積，以及儲存量和配置機械輸送設備的正比關系，已經不符合現代綠色工業化節地、節能的發展要求。

1.2 零污染環保型混凝土攪拌站的優勢

首先本技術突破傳統行業設計概念，大膽采用機械設備代替傳統行業中的工程機械，運用清潔能源替代傳統的石化能源，降低工程機械產生的尾氣污染和噪聲污染；其次本技術運用密閉式鋼板圓庫代替傳統行業中的封閉式堆棚和防風抑塵墻，從根本上解決了行業內骨料輸送和儲存過程中的“跑、漏、滴、撒”現象，并配置科學合理的機械設備和高效穩定的收塵設備將生產過程中的粉塵污染降至最低，有效改善生產作業環境和周邊大氣質量，確保廠內職工和周圍群眾的健康安全；最后本技術運用高智能自動化控制手段，以精確計量、準確啟閉、定位傳感、安全保障等手段，穩定產品質量、減少污染產生，滿足城市地區新建項目環保要求，為整個行業融入綠色城市建設奠定基礎。

零污染環保型高智能混凝土攪拌站主要解決新型攪拌站的工藝技術，以及生產過程中的環保、節能等關鍵綠色化、工業化技術開發應用，自主創新一種與城市和諧融合、資源高度節約和信息高效智能混凝土攪拌站工藝方案和生產技術，使能源消耗降低 20%，生產成本降低 15%，產品質量實現穩定生產高性能混凝土和高強混凝土，實現清潔文明生產，提高產品質量，提高勞動效率，提高產品和企業核心競爭能力。

2 研究過程

2.1 課題設計方案

本次骨料環保輸送技術配合環保儲存技術，采用全自動上料系統。骨料由汽車運輸至廠區直接卸入配置自動噴水霧降塵系統的受料倉，經上下全封閉式皮帶系統運至骨料儲存生產單元。整個環保輸送技術具有以下幾個優點：

（1）自動噴水霧降塵系統能夠有效降低骨料卸車過程中產生的揚塵，配合環保儲存技術，骨料無二次機械轉運環節，減少機械作業，降低機械運行的粉塵、噪音污染，節省機械油耗使用成本約 1.4元/m3。

（2）上下全封閉式皮帶系統采用拋料曲線模擬設計，減少骨料下落時產生的噪音和粉塵；頭部加水清洗裝置，減少骨料輸送過程中的噪聲及粉塵；貫徹清潔能源代替傳統石化能源理念，降低全廠燃油機械在總設備數量中的比重。

圖1 中，對比了傳統攪拌站和環保型攪拌站在存儲骨料的方式，本次骨料環保儲存技術主要采用密閉鋼板圓庫系統，由甘肅省建材科研設計院寧夏分院進行整體設計，該系統與傳統行業對比具有眾多性能優點，詳見表 1。

本次零污染排放控制技術重點圍繞傳統商混行業產生廢水和廢渣入手。采用砂石分離機、泥漿攪拌池、泥漿壓濾機、清水池等環保裝置和措施，將攪拌站的廢混凝土中的砂石分離后重新使用。分離出來的泥漿水，可以通過泥漿壓濾機將泥漿壓塊后用于砌體地磚預制件廠,分離后的清水用于輸送罐車的清洗,這樣完全實現了零污染排放控制。

圖1 骨料的存儲技術

表1 骨料環保儲存技術與傳統儲存技術性能對比表

2.2 課題的實施過程

采用 EPR 管理系統，可實現企業采購、生產、銷售、財務等全面管理。而內含的 APMS 混凝土配合比系統可滿足生產過程中不同客戶對混凝土的不同要求，實現生產過程的動態調整、精確配料、配合比參數固化等功能，提高生產效率和產品質量。同時，對不同要求的產品進行最優配比分析，滿足客戶需求；對生產進行最優成本分析，降低企業生產成本。

（1）管理智能化

引進 ERP 管理系統，由雙計算機同步生產管理控制系統，借助計算機的運算能力及系統對客戶訂單、在庫物料、產品構成的管理能力，實現依據客戶訂單，按照產品結構清單展開生產，并計算物料需求計劃，實現減少庫存，優化庫存的管理目標。對企業生產工時、生產能力等方面的管理，實現計算機進行生產排程的功能，同時也將財務的功能囊括進來，在企業中形成以計算機為核心的閉環管理系統，實現企業采購、生產、銷售、財務等全面管理。ERP 的應用可以有效地促進現有企業管理的現代化、科學化，適應競爭日益激烈的市場要求。圖 2 為 ERP 管理系統控制圖。

（2）生產智能化

采用 PLC 自動控制系統嵌入 APMS 混凝土配合比系統，可實現生產過程和配料的自動控制。APMS 混凝土配合比系統對輸入物料組分進行動態調整、配合比參數固化，PLC 控制系統對生產線設備實現自動化控制，精確計量，實現生產智能化，提高生產效率和產品質量。同時，對不同要求的產品進行最優配比分析，滿足客戶需求；對生產進行最優成本分析，降低企業生產成本。

圖2 ERP 管理系統

3 零污染環保型高智能混凝土攪拌站性能指標

3.1 環保指標

零污染環保型高智能混凝土攪拌站在環保方面采取多項措施對廠區粉塵、噪聲、固廢、廢水的排放進行控制。

① 粉塵

全自動上料系統、自動噴水霧降塵系統、全封閉管廊式皮帶輸送、全密閉砂石貯料圓庫、氣力輸送系統、袋式除塵器等收塵措施的應用，使得生產線粉塵排放量大大減小，對企業已建成生產線主要監測點數據見表 2。

表2 生產線主要粉塵排放點檢測數據 mg/m3

使用全封閉管廊式皮帶輸送、全封閉式攪拌樓等生產設施，配合減少工程機械、設備減震措施和廠區綠化隔聲，可有效減小噪聲排放。對企業已建成生產線主要監測點數據如下表：

表3 生產線主要噪聲產生點檢測數據

砂石分離系統的應用，將攪拌站和運輸車輛的廢混凝土中的砂石分離，石子和砂子直接用作生產原料繼續使用，分離出來的泥漿通過壓濾機壓塊后用于填埋或者送至預制件企業使用。

④ 廢水

砂石分離系統分離出的泥漿經泥漿攪拌池、泥漿壓濾機分離出清水，回收至清水池，用作混凝土罐車清洗或生產用水，實現污水零排放。

3.2 生產指標

零污染環保型高智能混凝土攪拌站在工藝方面采取多項措施進行改進，使得零污染環保型高智能混凝土攪拌站生產指標較傳統混凝土攪拌站有明顯提高。以 2m3主機為例：

① 產量、生產周期

傳統混凝土攪拌站攪拌周期均在 ≥60s，其最大生產能力為 120方/h。零污染環保型高智能混凝土攪拌站選擇新一代NFLG 雙螺帶主機，效率提高 15%，其自身擁有臥式的雙軸強制動力和連續的攪拌能力，使得整套系統的生產周期縮短到 30～45 秒，其最大生產能力可達到 154方/h。

② 計量精度

采用高性能的固體計量設備和液體計量設備，稱量傳感器信號響應達到 80～100 次/秒，配合高性能 CPU，稱量精度達到千分位，可使粉料、液體的計量誤差 ≤0.5%；骨料的計量誤差 ≤1.5%，精度提高一倍,確保了保證混凝土品質穩定性，高性能混凝土生產優勢更明顯。

③ 產品質量

APMS 混凝土配合比系統的應用，實現生產過程的動態調整、精確配料、配合比參數固化等功能，配合高精度計量設備，可使零污染環保型高智能混凝土攪拌站產品比傳統混凝土攪拌站的產品質量提高,保證了高性能高強混凝土的正常生產。

④ 生產成本

零污染環保型高智能混凝土攪拌站采用全自動上料系統，減少裝載機作業，減少柴油消耗量；新型攪拌主機裝機容量更??；變頻技術普遍使用，減少電力浪費；砂石分離回收技術及袋式收塵器的應用，減少原料消耗等等措施，使噸混凝土生產成本比傳統混凝土攪拌站降低 15% 左右。

⑤ 智能操控

ERP 專業管理系統、PLC 自動控制系統、APMS 混凝土配合比系統集成使用，在企業中形成以計算機為核心的閉環管理系統，實現企業采購、生產、銷售、財務等全面管理。

零污染環保型高智能混凝土攪拌站與傳統混凝土攪拌站性能指標、工藝參數對比表見表 4。

表4 本技術混凝土攪拌站與傳統混凝土攪拌站性能對比表

3.3 主要技術經濟指標

（1）降低能源消耗，提高系統的能源利用率。攪拌主機使用 NFLG 雙螺帶主機，攪拌效率比普通主機提高 15%，節約電耗 20%，實現了高效低耗；主機減速箱油位油溫采用過流、過載、過熱保護；攪拌站采用變頻技術可節約電耗30%。

（2）充分利用資源和全面控制環境污染。密閉式圓庫、噴霧降塵系統、脈沖袋式收塵器等粉塵治理手段的廣泛應用，有效控制生產線的粉塵排放量，并且收塵灰回收使用，增加資源利用率。采用砂石分離機、泥漿攪拌池、泥漿壓濾機、清水池等環保設備，可回收再利用砂石、泥漿塊和清水，徹底解決污染排放，提高資源利用率，杜絕污水排放。

（3）提高生產技術水平。采用 EPR 管理系統，可實現采購、生產、銷售、財務等全面管理，提高企業管理水平，使企業運作更加流暢；APMS 混凝土配合比系統，實現生產過程的動態調整、精確配料、配合比參數固化，減少產品質量波動；

（4）零污染環保型高智能混凝土攪拌站與傳統混凝土攪拌站比較，生產效率更高，效率可提升 15%，產品質量更好，28 天抗壓強度可提高 10%～15%。

4 課題應用成果效果和推廣應用前景

本技術強化傳統混凝土攪拌站行業的環保指標，大量減少污染物的生成和排放，粉塵和噪聲污染可減小到傳統行業的 50%～80% 左右；同時科學合理選擇設備，提高自動控制水平，有效降低能源消耗，提升生產技術水平，噸混凝土生產成本降低 10% 左右；本技術總體性能指標與國內外同類先進技術比較，先進、適用、可靠，在同行業處于領先水平，代表“十三五”期間混凝土行業可持續發展的方向，在構建現代化綠色制造產業體系方面具有較廣泛的示范推廣作用，同時在其他領域具有廣泛的潛在的應用價值。

[1] 焦永樂，黃靜剛，王任，等．環保型混凝土攪拌站[J]．2014(5)：10-12．

［單位地址］寧夏銀川市金鳳區森林半島（750000）

孫志強（1972－），男，高級工程師，主要從事混凝土及其產業鏈原料的研究與生產。