水泥廠袋裝水泥裝車收塵系統改造探討

石志剛 于景民 屈浩然 孫彥峰 秦 超 徐亞中

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

1 水泥公司袋裝車間現狀

我公司承攬的某水泥公司袋裝車間收塵改造EPC項目。該水泥廠袋裝車間裝包機長期以來工作環境惡劣，無任何粉塵控制措施。揚塵是該工段的主要污染源，環保和安全都無法達到國家標準要求。

該廠的水泥袋裝車間共有4條裝車機（其中2條裝NO.32.5，另2條裝NO.42.5）。由于編織袋質量和運輸車型等問題，實現自動化疊包困難，需要人工進行丟包裝車，其揚塵點主要在裝車處。因包裝機灌裝過程中袋內的氣體在輸送、轉運過程中一直沒有完全釋放出來，經操作人員連續地碼放水泥袋，含塵氣體受擠壓，釋放出粉塵。粉塵向碼包上方、四周及裝車皮帶機出包溜板后方擴散。操作工裝車作業時，移動皮帶出口和裝運車輛車廂底部距離較大，高度距離約為1 m。袋裝水泥在落到車廂里時，沖擊力較大，而此處無任何粉塵控制措施，產生的揚塵是該工段的主要污染源。

改造以期目標為裝車位1 m范圍內揚塵捕集率大于95%；二層崗位揚塵≤4 mg/m3；除塵器粉塵排放≤10 mg/Nmm3；符合國家及行業相關標準；執行安全生產標準化一級標準。

2 改造思路

經過與業主商討，為降低改造成本，采用一個收塵器一拖四的形式，即一個收塵器對四個車道進行收塵（正常工作時只開一個車道），粉塵經收塵器下方鉸刀送入空氣斜槽，然后被送入原包裝機回灰管回收。

每條車道設計三個收塵點。

第一個收塵點在裝車碼包的上方區域設置3 m×2.5 m傘形集塵罩作為主要收塵點。集塵罩上方接可升降圓管，通過移動小車上的卷揚機控制其上下調節。升降圓管是由3段卷制焊接直徑約800 mm帶法蘭管道相互嵌套組成，其連接移動風箱。移動風箱通過移動小車連接固定風箱（如圖2所示），固定風箱放置裝車道單側。電氣控制與裝車機連鎖，啟動裝車機時收塵器同時工作。集塵罩在現場碼袋作業場所上方與除塵器進風管道連接。集塵罩下部由三面軟橡膠布簾圍成半密封空間，操作人員在其內作業。集塵罩與卸車皮帶斜度聯動，可同步前后移動，保證與裝車機出包溜板尾部保持固定的安全間距（此安全間距可調）。集塵罩上部可升降出風管接移動密封罩與固定于樓面上的矩形固定風箱連接。此部分作為一個整體固定在裝車機上面，并設置車輪座在裝車機軌道上隨其一起移動，主收塵風罩與車輛始終保持一定距離（可調節）。這樣降低了粉塵的揚塵高度，能使收塵風罩最大限度地罩住粉塵，滿足大、中、小型車輛裝車使用。

圖1 頂樓收塵器及風管管路布置

圖2 二樓收塵移動機頭、移動風箱、固定風箱及皮帶密封

第二個收塵點處采用加吸塵罩的形式收集轉運皮帶與裝車皮帶因高度差引起的散塵及水泥袋表面的浮灰。

第三個收塵點在裝車機平皮帶和花紋皮帶的連接縫隙漏灰點處設置加裝漏斗及吸塵風管。

3 具體實施方案介紹

因為每套包裝機、裝車機工藝相同，所以按單套裝車系統敘述解決方案。

3.1 單套裝車機系統根據實際運行狀況，每套系統加裝裝車機系統揚塵捕捉系統

皮帶機轉運點收塵系統。

裝車機平皮帶和花紋皮帶的連接縫隙處加裝漏斗。

裝車機機頭收塵系統。

管道系統（廢氣輸送系統）。

除塵器系統。

3.2 三個揚塵點

單套裝車機系統從袋裝水泥皮帶輸送機開始至裝車，共有3個揚塵點:平面兩臺皮帶轉運溜槽各1個揚塵點；裝車機平皮帶和花紋皮帶的連接縫隙處各1個漏灰點；兩臺裝車機機頭各1個揚塵點。這三處揚塵點收塵同時作業，其中主要揚塵及收塵為裝車機頭處。

轉運溜槽處設收塵罩，灰塵由直徑500mm風管直接接收塵器進風管（如圖1所示）。裝車機平皮帶和花紋皮帶的連接縫隙處加裝漏斗及吸塵罩。

上述兩點要達到最大程度控制裝車機揚塵，必須控制好袋裝水泥清包作業，實現裝車時皮帶機帶灰和水泥袋帶灰最小化。

裝車機頭揚塵收集裝置，移動裝車機機頭位置的抽風量和吸塵罩的合理設置是本工段環保治理的關鍵。綜合考慮現場作業要求和工藝布置的局限性，我們在裝車機頭前部設置了一臺吸塵罩，吸塵罩裝置可隨裝車機自動上下前后移動。

頭部吸塵罩作為主要揚塵收集裝置，承擔80%以上粉塵收集。其主要作用是收集裝車至車廂板上部及裝車位置前部產生的揚塵。

頂吸塵罩體布置在裝車機機頭前部恰當位置，三面采用軟簾圍擋，操作面敞開，吸塵罩規格為600 mm×2 400 mm。移動風箱安裝在斜皮帶的機架上，集塵罩安裝在水泥落包點的上方，這樣才能夠隨著機架的升降和前后移動，達到落包點揚塵的最佳收塵距離。吸塵罩的三向用軟布簾封堵，落包點的揚塵是從作業人員的腿部被吸到集塵罩，不會飄落到作業人員的腰部以上，避免現場揚塵對作業人員造成健康危害。其圍擋長度在安裝時根據車型來確定。

3.3 管道系統

針對裝車機系統的工作特性，固定風箱安裝在二樓的地面上。移動風箱安裝在花紋皮帶的機架上，隨裝車機前后移。移動風管移動距離0～11 m。根據實際情況按最大移動距離設計，漏風率≤1%。我公司設計的固定風箱和移動風箱為軸套連接，整個收塵系統設有伸縮軟連接，在使用過程中為零維護。

每臺包裝機系統配置兩套移動風箱及固定風箱裝置（如圖3所示）。

圖3 固定風箱裝置

圖4 裝車機收塵管道布置示意圖

為防止和減少風箱集灰，除塵器水平固定風箱設計風速≥25 m/s，收塵管道風速取20 m/s。

設計人員按照各支管與總管交匯處壓力平衡的原則進行系統阻力平衡計算，確定各支管管徑，且在各支管處都設有單獨調節閥。

本項目改造采用的單個固定風箱長度12 m，平放置在移動軌道外側。結構簡單獨特，截面為矩形“凵”，上部以膠帶作為密封部件，在收塵器負壓下膠帶緊貼在固定風箱上部，其與移動風箱的連接如圖4所示，此種結構與傳統的移動軟管相比阻力小，壽命長，且易于清灰維修。

3.4 系統收塵風量的計算和確定

3.4.1 Q1裝車機機頭吸塵罩口抽風量計算

頂吸罩按半密閉罩設計，所需抽風量按下式計算Q=A×V(V選擇2.5～4.5 m/s)，其中A為閉罩開口及縫隙總面積。

本方案中 A=2.2×0.5×110%=1.21 m2，V 選擇3.5 m/s。

Q1=1.21×3.5×3 600=15 246 m3/h

3.4.2 Q2平皮帶與斜皮帶夾角接灰漏斗吸塵口抽風量

漏斗吸塵軟管內截面為矩形，截面面積約為0.02 m2，風速約為 20 m/s,風量 Q2為:

Q2=0.02×20×3 600=1 440 m3/h

3.4.3 Q3轉彎溜子吸塵罩抽風量計算

該吸塵罩吸塵管內徑150 mm，風速約為20 m/s，風量 Q3為:

Q3=（π×0.152）×20×3 600=5 086 m3/h

合計收塵總風量:

Q=Q1+Q2+Q3=（1 5246+1 440+5 086）=21 772 m3/h

系統阻力:

裝車機頭負壓600 Pa、管道423 Pa+彎頭阻力563 Pa、除塵器設計阻力1 600 Pa，合計3 200 Pa。

3.4.4 項目采用的氣箱式脈沖袋收塵器 （型號PPC96-7）參數

處理風量34 560 m3/h，過濾風速0.85 m/min，過濾面積672 m2；

主變頻電機75 KW，離心風機風量38 000 m3/h，全壓 4 000 Pa；

經過此次改造，項目順利通過驗收。我公司設計的收塵系統可以有效解決袋裝水泥包裝車間的粉塵問題，除塵效果極好，極大地減少了水泥粉塵的排放，改善了裝車工人的工作環境，收集的水泥粉塵又重新進入包裝機裝袋，避免了工作人員對水泥裝車車道頻繁的清理及人工回收散落的水泥的煩瑣，提高了裝車車間的機械化操作水平，徹底實現了移動式袋裝水泥裝車的清潔生產。