人工砂石生產系統粉塵、噪音治理技術研究

劉松

摘要：本文從環境保護和現場作業人員職業健康保護角度，介紹人人工砂石生產系統粉塵、噪聲防治技術，希望能對今后人工砂石生產系統粉塵、噪音防治的技術措施提供借鑒，確保環境保護措施有效，員工職業健康得到保障。

Abstract： This paper introduces the dust and noise prevention technology of artificial sand and stone production system from the perspective of environmental protection and occupational health protection of on-site workers. It is hoped that it can provide reference for the technical measures for the prevention and control of dust and noise in the artificial sand and stone production system in the future， ensuring effective environmental protection measures and ensuring the occupational health of employees.

關鍵詞：人工砂石;粉塵;噪音;治理

Key words： artificial sand and stone;dust;noise;prevention

中圖分類號：X947? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）33-0128-04

1? 粉塵治理

1.1 概述

在自然界中，呼吸所吸入的不單單只有氣體，也含有一定量的液體和固體顆粒，通常稱之為塵埃。在工業生產過程中也會產生大量的微小固體顆粒，一般稱之為粉塵或者浮塵。粉塵是一種游離飄浮在空氣中的固體顆粒物，粉塵在空氣中飛揚時間的長短不僅和顆粒的大小、重量、形狀有關，還與空氣的濕度、溫度、風速等相關。

衡量粉塵大小的尺度稱為粒徑，其單位一般用微米（μm）來表示，其大小一般可分為：粗塵（粒徑大于40μm）、細塵（粒徑為10～40μm）、微塵（粒徑為0.25～10μm）、超微塵（粒徑小于0.25μm）。而我國工礦企業一般將粉塵（巖塵）粒徑分為4級，小于2μm、2～5μm、5～10μm和大于10μm。不同粒徑巖塵在空氣的沉降速度是不一樣的：粗塵在空氣中極易沉降，細塵在靜止空氣中做加速沉降，微塵在靜止空氣中做等速沉降，超微塵在空氣中做擴散運動。

長期處于高密度、高擴散性粉塵作業區域，將對人體產生極其嚴重的危害，按照對人體危害的程度，粉塵分為呼吸性粉塵和非呼吸性粉塵。呼吸性粉塵是指能在人體肺泡內沉積，粒徑在5～7μm以下的粉塵，特別是2μm以下的粉塵，最容易進入人體肺泡內對人體產生極為嚴重的健康威脅。從生理學角度來看，自然界中產生的大部分塵埃，人體能進行有效的處理，但在工業生產環境中，空氣中的粉塵濃度特別是粒徑小于5μm粉塵的濃度超過了人體呼吸系統所能處理的能力，將對人體健康產生極大的影響，極易導致接觸粉塵作業人員患上塵肺（矽肺、硅酸鹽肺、混合型塵肺、炭塵肺、金屬粉塵肺）、肺粉塵沉著癥、有機性粉塵引起的肺部病變、呼吸系統腫瘤、其他呼吸系統病、局部刺激（接觸或吸入粉塵，對皮膚、角膜、粘膜等產生局部刺激作用，并產生一系列病變）、中毒等疾病。

對于粉塵的防護，應該采取粉塵源的治理和個體防護相結合的辦法，運用綜合治理的方式，對工藝、工藝設備、物料、操作條件及方式、職業健康防護設施、個人防護用品等技術措施進行優化、組合，從而使粉塵防治達到最優效果。

1.2 骨料生產系統粉塵控制標準

對于水電施工行業的砂石生產加工系統而言，施工作業區域粉塵主要來源于破碎、篩分、物料轉運和骨料輸送等環節。在干式篩分生產工藝的條件下，各生產環節主要揚塵部位的揚塵濃度大致見表1。

根據中華人民共和國《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297）、《環境空氣質量標準》（GB3095）等相關標準，骨料生產系統在生產運行期間，須保證在施工場界及敏感受體附近的總懸浮顆粒物（TSP）的濃度值控制在其標準值內。環境空氣總懸浮顆粒物（TSP）的濃度限值見表2。

1.3 骨料生產系統粉塵控制措施

在水電工程砂石骨料生產加工系統的現場施工中，一般采取灑水噴霧除塵和除塵設備除塵相結合的處理方式進行粉塵控制與防護。

1.3.1 灑水噴霧除塵

灑水噴霧除塵一般設置在膠帶機轉料及跌落點等揚塵量小的部位。灑水噴霧除塵分為兩種：水霧封塵和除塵、骨料生產加工流程過程中噴水使骨料表面濕化壓塵。

水霧封塵和除塵是在揚塵點設置高壓霧化噴水裝置，通過噴射的高壓霧化水霧來隔絕、吸附、凝聚空氣中粉塵顆粒，減少或抑制粉塵往大氣中擴散，達到降塵的目的和作用;骨料灑水濕化壓塵是在骨料加工及輸送過程中，設置噴水裝置，對骨料進行噴淋濕化，使骨料表面離析水含量控制在2～3%之間，不但能有效保證骨料的干式篩分效果，又可有效抑制粉塵揚起進入大氣中。

噴霧除塵的原理就是將水霧化成細微水滴噴射于空氣中與浮沉碰撞接觸，則塵粒被水捕捉而附于水滴上去或則濕潤的塵粒相互凝聚成大顆粒，從而加速沉降，使之盡快變成落塵。影響水滴捕塵效果的主要因素是水滴粒度，水滴越小，在空氣中分布密度越大，與巖塵的接觸機會就越多，捕塵效果就越好。但水滴過小也不理想，因過小水滴濕潤塵粒后，其重量增加不大，不易從空氣中沉降下來，同時也易被風流帶走或蒸發，不利捕塵，而且還惡化了環境，最理想的水滴粒徑為20～50μm。其次是水滴和粉塵的相對速度，它決定著粉塵與水滴的接觸效果，水滴速度越高，則其動能越大，與塵粒碰撞時越能克服水滴的表面張力，而將塵粒濕潤捕捉。

選擇噴水霧化裝置須從噴霧體的結構、霧粒的分散度、水滴的密度、耗水量等技術指標來綜合考慮和選擇。現常用的霧化噴頭有兩種：一種是水噴霧器即高壓水從噴頭直接噴射，一種是風水噴霧器即采用壓縮空氣的作用使壓力水分散成霧狀水滴并噴射出去。水噴霧器具有結構簡單、輕便、霧粒較細、耗水量小、擴張角大等特點，但射程較小，適用于固定塵源噴霧除塵。風水噴霧器具有霧化程度高的特點，在壓力不小于294.3～392.4kPa、耗水量10～12L/min的情況下，能達到較遠的噴霧射程（5m以上）和較高的噴射速度，且水霧細、密度大，對危害健康最大的細微塵捕捉效果顯著，一般情況下捕塵率可達到90%以上。

1.3.2 除塵設備除塵

除塵設備除塵也就是密閉抽塵，主要是對破碎、篩分等揚塵量大的揚塵部位進行粉塵收集，減少向大氣中的粉塵排放量，保護環境及作業區域內員工的職業健康。

一般用于空氣煙氣及粉塵處理除塵器有慣性除塵器、旋風除塵器、水膜除塵器、文丘里管除塵器、靜電除塵器和袋式除塵器。其中因為除塵效率及設備投資等因素的影響，慣性除塵器、旋風除塵器等機械式除塵設備在高效除塵場合已不再使用，水膜除塵器和文丘里管除塵器的應用也比較少，靜電除塵器和袋式除塵器由于其除塵效率高而越來越成為主導的除塵技術。但靜電除塵器對于對人體危害較大的0.1～0.2μm顆粒的除塵效果比較差，且除塵性能受粉塵比電阻的支配，粉塵的比電阻在104～105Ω·cm才屬于正常控制范圍，低于此范圍粉塵易產生再次飛揚，高于此范圍粉塵則發生反電暈現象，使除塵效率降低。而袋式除塵器由于其除塵機理使得其不僅除塵效率很高并可以捕捉到0.1μm左右的顆粒，而且不受粉塵化學組成、顆粒分散度等因素的影響，得以廣泛應用。

袋式除塵器是一種利用有機纖維或無機纖維濾布（又稱過濾材料）將含塵氣體中的固體顆粒因過濾（捕捉）而分離的一種高效除塵設備，因過濾材料多做成袋形，所以又稱為袋式除塵器。它主要由袋室、濾袋、框架、清灰裝置等組成。影響袋式除塵器使用效果和濾袋使用壽命的關鍵是清灰裝置，清灰方式大致可分為機械振動和氣流反吹兩大類：機械振動包括人工振動和機械振打兩種，氣流反吹包括借助壓縮空氣的脈沖噴吹、回轉反吹和氣環反吹等。

水電工程砂石生產系統一般都選用脈沖袋式除塵裝備進行粉塵的收集和控制，其工作原理及流程如圖1。

脈沖袋式除塵器的主要技術指標見表3。

離線分室脈沖袋除塵器在設計、選型、安裝和運行過程中一般按以下標準執行：

捕塵罩：捕塵罩的設計須滿足控制風速的要求，在無任何外力情況下控制風速必須大于3級自然風速（4.9m/s）。

收塵管道：管道內含塵氣流速度按規范標準為16～18m/s。風速過低將使粉塵沉積在管道內造成管道堵塞;過高則使除塵阻力大增，造成除塵效果下降、風機能耗增大、除塵器布袋壽命降低。同時含塵風管彎頭、叉管角度也會影響除塵阻力和除塵效率，現場管路的布置以減少阻力提高效率為原則。

凈氣風管：凈氣排放在管道內的速度取13～16m/s。恰當的凈氣風管和排氣筒管徑有助于減少阻力，降低風機功率和使用能耗。風機應設置排氣筒，排氣筒高度依現場定，原則上利于凈氣在空氣中的擴散，以保護現場運行管理人員的呼吸安全。

過濾風速v：指通過濾料的風速，按過濾介質粉塵及煙氣的特性、溫度、濕度、濃度、清灰方式以及所選用的濾料性質而定。過濾風速不僅決定了除塵器的大小，而且對通過濾料的阻力、除塵效率、清灰效果有很大的影響。對于顆粒細、濃度高、粘度大、溫度高的含塵氣體宜選取v=1.0～1.2m/min，對于顆粒粗、濃度低、粘度小，常溫的含塵氣體宜選取v=1.3～1.5m/min。一般情況不宜超過2m/min。

濾袋工作過濾面積S：

S=Q/（60v）

式中：Q——通過除塵器的除塵風量（m3/h）;

v——過濾風速（m/min）。

風機：風機是除塵器的配套設備，是除塵系統的動力，應根據除塵風量和系統阻力選擇合適的離心風機與參數。必須選擇具有合適范圍流量（m3/h）與風壓（Pa）的離心風機，使除塵系統正常運行時的風量和風壓在風機流量和全壓的中部參數位置工作，達到較高效率和節能。風壓的選用是很重要的。系統阻力等于風管入口負壓，加管道阻力和除塵器阻力及風管出口動壓。風壓過高浪費能源，風壓過低嚴重降低除塵所需風量。

運行溫度及濾料的選用：對常溫（入口溫度≤120℃）塵氣選用聚脂纖維濾料，如“729”、“208”及針刺氈濾料。對高于120℃，低于200℃的高溫煙氣選用芳淪類高溫針刺氈。

1.3.3 噴霧與除塵設備相結合

采用濕法生產工藝的人工砂石生產系統選用噴霧降塵與除塵設備除塵相結合的方式，粉塵能得到較好的控制，但采取干法生產工藝的大型骨料生產系統中，粉塵雖然經過治理，但骨料生產系統受天氣、風流、工藝設備等的影響，肯定仍然有部分巖塵懸浮于施工區域之內，甚至仍然有個別部位的巖塵濃度超過國家控制標準，所以加強個體粉塵防護是粉塵綜合治理過程中最后也是最重要的一個環節。

2? 噪音治理

2.1 概述

噪音給人帶來生理上和心理上的危害主要有聽力損害、視力損害、心血管系統和內分泌系統損害、危害神經系統、影響睡眠、造成疲倦、影響兒童的智力發展，高強度的噪聲還能夠損壞建筑物。

為此，國家頒布了嚴格的設計標準《工業企業場區內噪聲控制設計標準》（GBJ85），對工業企業場區內的噪聲限值進行規定，要求工業企業在規劃設計過程中嚴格按照此標準執行。

水電施工企業中，砂石生產加工系統為高能耗、高噪音的施工企業，各類型加工設備在重負荷運行過程中產生的噪聲如表5。

由表5可見大部分砂石加工設備在重負荷運行過程中，其噪音基本上都達到或超過了《建筑施工場界噪聲限值》（GB12523）所規定的限值。建筑施工場界噪聲限值見表6。

骨料生產系統在生產運行過程中，嚴格遵守《中華人名共和國噪聲污染防治法》等法律法規和有關規定，通過優先選擇先進、低噪聲施工工藝并積極采用先進設備、技術和管理措施降低噪聲，設置隔音墻、使用減噪材料、使用減振機座、對高噪聲部位進行全封閉減少設備運行噪聲強度，合理安排施工時間、使用符合國家標準的個體防護設備減少施工區域內運行操作人員的噪聲傷害等，使施工區噪聲達到《建筑施工場界噪聲限值》（GB12523）的控制標準。

骨料生產系統控制噪聲的主要途徑有：①選擇低噪設備，降低噪聲強度;②選擇合適的降噪材料，減弱噪聲強度;③使用隔音材料，對噪聲較高的車間進行全封閉，阻斷傳播途徑或在傳播過程中減弱;④使用噪音個體防護用品。

2.2 隔音墻

聲波在空氣中傳播時，一般用各種易吸收能量的物質或構件消耗聲波的能量，使聲能在傳播途徑中受到阻擋而不能直接通過的措施，稱為隔音。其隔音原理為：如果把單層均勻密實材料的構件（忽略材料的彈性）看作是柔軟的，它在受到聲波激發時，構件的振幅大小就決定于構件的單位面積質量（稱為面密度）、入射聲波的聲壓和頻率。構件越重、頻率越高、透射波的振幅就越小，構件的隔聲效果也越好。采用適當的隔聲設施，能降低噪聲級20～50dB（A）。這些設施包括隔墻、隔聲罩、隔聲幕和隔聲屏障等。

隔音墻就是把聲源或需要安靜的場所，用實體墻板、密封門窗等隔聲屏障封閉起來，使其與周圍環境隔絕，以減少噪聲傳遞的措施。骨料生產系統內設置的隔音墻就是在加工系統內主要設備運行監護通道、工作平臺等位置以及系統外圍敏感受體（學校、村莊、醫院、集鎮）附近設置的聲屏障隔音墻設施，以有效阻隔噪聲向施工場地內的監護通道和工作平臺及施工場地外圍敏感受體的方向傳播，改善噪聲環境，保護設備運行操作人員的聽覺感官健康，同時減少噪聲對加工系統外圍敏感受體的干擾和破壞。

隔音墻一般采用混凝土板墻、磚砌體墻、鋁合金以及彩鋼復合棉板等結構，采用吸聲、隔聲相結合的復合降噪結構，通過吸聲、隔聲、反射等多重環節，達到良好的隔音、降噪效果。隔音墻表面形狀其表面粗糙度都有一定要求，墻面一般為波浪形或孔洞型，墻面的粗糙度也一般都很大。由于聲波的傳播過程實質上是聲源輻射聲能量的傳遞過程，聲能量隨聲波波陣面的擴張而衰減，波浪形面板使聲波的阻隔接觸面增大，從而可更好的降低噪聲。空洞型墻面能使表面形成許多凸面，當聲波傳播遇到凸面界面，就會被分解成許多比較弱的反射聲波，達到良好的降噪效果。墻面粗糙度越高，越能增加墻面的凹凸面和墻體的表面積，更能達到降噪功能和效果。

2.3 減噪材料

減少噪音發射強度是控制聲環境最好的辦法，骨料生產系統在生產運行過程中應盡量采用減振、降噪材料和設施，降低噪聲危害，保護現場運行操作人員的聽覺感官健康和安全。

砂石生產加工系統在運行過程中的減噪材料和設施主要有：

①采用聚胺脂篩網，耐磨橡膠內襯溜槽、密封式操作間等措施來減低噪音，保護生產設備運行人員。

②把噪聲源用隔聲罩封閉起來，或對產生高噪聲的車間使用降噪材料進行全封閉，在噪聲傳播途中減弱噪聲強度;砂石生產體系使用的空壓機等噪聲值較高的設備盡量設置在室內或洞內作業，減少噪聲傳播;對產生振動且振動較大的機械設備設置減振機座，以降低振動產生的噪聲。

③對能夠安裝消聲器的設備和設施盡量安裝消聲裝置，減少噪聲的產生或減少噪聲強度。

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