平房倉散糧入倉作業(yè)線粉塵抑制效果對比分析

◎ 陳 旭，隨 賽，孫慧男，高 蘭

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

目前，我國土地流轉及高標準農田建設尚處于初級階段，小地塊、小規(guī)模種植仍是廣大農村的主要種植形式，從收割、晾曬到運輸，再到倉儲，尚未全程落地。因此，在原糧的收獲、干燥、轉運等環(huán)節(jié)中，難免會有各種各樣的雜質混入。據統(tǒng)計，原糧中微細顆粒物質，如泥灰、沙土、糧粒的表皮等總含量達到0.1%～0.6%，甚至更高。在原糧收獲的同時，受制于脫粒及篩分效率影響，還混有糧食的細碎顆粒和未除凈的殼類等物質，這類雜質雖然尺寸較大，但仍是一種極易飛揚的污染性物質。此外，受糧粒形狀影響，糧粒表面及溝槽中也往往粘附有很多粉塵，清理及輸送時在設備及管道的摩擦、碰撞作用下脫落形成新的粉塵，物料高速流動時帶動空氣流動從而形成正壓，進而加劇粉塵飛揚。所以，原糧的諸多特性導致糧食儲運過程中粉塵的產生不可避免[1]。

目前，“四散化”的糧食物流效率高、環(huán)節(jié)少、成本低，已經成為散糧物流的主要方式，配套的各種散糧接卸、流通、清理等設備逐漸普及[2]?，F有平房倉在散糧運輸入倉時，主要有接卸車、運送、除雜、抑塵幾個步驟，因為需要人工參與作業(yè)線的搭拆，為減少工作量，各設備之間往往采用開放式搭接，均未采取有效的抑塵措施，特別是糧食高速流動且有落差的地方，經常是灰塵漫天[3]。根據研究，在平房倉采用散糧入倉作業(yè)時，如不采取有效防塵手段，其接卸糧處有時粉塵濃度能達到500 mg·m-3，輸送環(huán)節(jié)設備搭接處粉塵濃度時常高于200 mg·m-3，雜質去除設備處粉塵濃度經常超過150 mg·m-3[4]。

糧食粉塵內含有有機物顆粒和無機物顆粒，長時間在谷物粉塵內工作，會吸入大量粉塵，從而引起塵肺、肺泡炎、慢性咽炎等支氣管病。同時，谷物粉塵對人的肝臟、皮膚、血液、眼睛也有很大的影響，甚至會引起哮喘等職業(yè)病[5]。

糧食粉塵在明火狀態(tài)下具有可燃性，在糧食的轉運、存儲、裝卸和深加工過程中，都會產生大量的粉塵，粉塵在遇到明火且濃度達到一定程度的情況下會發(fā)生爆炸，粉塵爆炸不僅會影響企業(yè)生產，還會造成重大的財產損失和人員傷亡[6]。

近年，政府持續(xù)加大力度改善環(huán)境，打造“綠水青山就是金山銀山”“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”等環(huán)保明信片。鑒于此，許多科研院所、糧機生產企業(yè)大力研發(fā)、生產、改進平房倉入倉抑塵設備，并在平房倉入倉作業(yè)時將設備運至糧庫現場使用[7]。為檢驗設備改造情況和粉塵抑制效果，先在一些大型糧庫針對不同糧食品種，進行平房倉散糧入倉作業(yè)線改造前后粉塵效果測試，并對檢測結果進行對比分析。

1 平房倉散糧入倉作業(yè)粉塵現狀

平房倉散糧入倉作業(yè)線不僅長，而且設備多，且各設備的搭接落差處，極易在揚塵點產生粉塵飛揚的情況。特別在散糧接卸、運輸、除雜、除塵環(huán)節(jié)等位置會產生粉塵漫天的情況。

1.1 入倉卸車環(huán)節(jié)

散糧運輸車底開2排3～4個卸糧口，在散糧運輸過程中，用插板將卸糧口關閉。在轉運到卸糧地點時，先在散糧車旁擺放卸糧輸送機，散糧運輸車搭接活動溜槽，溜槽底部與卸糧輸送機連接，可以根據卸糧輸送機高低調節(jié)溜槽角度。待設備連接準備完畢后，打開插板，糧食在重力作用下，沿著溜槽自流入輸送機后進行輸送。在此過程中，根據需要的流量大小，可以自行調節(jié)插板的開啟寬度。在糧食自流卸車過程中，由于糧食流動沖擊輸送機，且糧食流動速度遠大于粉塵和雜質的速度，導致粉塵與糧食分離，而粉塵又比較輕，在空氣流動的情況下，粉塵和雜質都會隨風飄動，現場往往是塵土飛揚。在糧食無法自流后，由倉儲工人進入散糧車，采用鐵鍬、扒具、掃把等工具，將散落在散糧車底無法自流的糧食手動推入散糧運輸車底部的卸糧口，此時灰塵飛揚最為嚴重。如圖1所示。

圖1 改造前散糧卸車環(huán)節(jié)圖

1.2 入倉輸送環(huán)節(jié)

當前，輸送環(huán)節(jié)采用傾斜移動式皮帶機搭接的方式，沒有采取有效抑塵措施。糧食粉塵是一種流動性較差的顆粒物，它在高速運轉和物料飛拋的過程中很容易與糧食分離，成為懸浮顆粒匯集的粉塵[8]，作業(yè)現場往往像“沙塵暴”一樣，如圖2所示。

圖2 改造前散糧輸送環(huán)節(jié)圖

1.3 入倉清理環(huán)節(jié)

在清理環(huán)節(jié)，糧食通過輸送機高速飛入清理設備，此時，由于糧食運行速度較快，會造成糧食與粉塵、秸稈等雜質的分離，粉塵質量小而懸浮在空氣中，輸送機與清理設備之間無任何連接和防護，再加上空氣流動，導致該處成為灰塵的主要產生點之一。之后，進入清理篩篩體的糧食，經過勻料機構分配將糧食均勻分布在上篩面上，篩板不斷振動，物料不斷發(fā)生分級，沒有通過上層篩孔的大型雜質和通過下層篩孔的小型雜質，均通過傾斜篩板的不斷振動從大小出雜口排出篩體，自由落體進入下方收集袋[9]。由于大小出雜口與收集袋之間未進行密閉銜接，造成輕質雜質和谷物粉塵隨風飄搖，清理設備的出雜口也是灰塵易產生的地方，如圖3所示。

圖3 改造前清理環(huán)節(jié)圖

1.4 入倉除塵環(huán)節(jié)

考慮到降低能耗以及工作量的情況下，許多平房倉散糧入倉作業(yè)線上未配備除塵設施，或僅清理設施上有自帶的旋風及沙克龍除塵器，不會單獨配備除塵器來抑制現場粉塵。這些自帶除塵器不僅噪聲大，而且除塵效率不高，甚至有些沙克龍除塵器還把收集到的粉塵又通過上排口直接排放到設備上部，導致作業(yè)現場塵土飛揚，如圖4所示。

圖4 改造前除塵環(huán)節(jié)圖

2 平房倉散糧入倉作業(yè)線粉塵抑制改造方案

2.1 卸車環(huán)節(jié)改造

針對以上問題，本研究對散糧卸車環(huán)節(jié)進行如下改造：①在卸糧溜槽位置增加吸塵罩，吸塵罩將溜槽全覆蓋，讓糧食在吸塵罩內部沿溜槽自流。②糧食在高速流動中不斷沖擊卸糧輸送機的皮帶，致使糧食與粉塵分離，揚塵位置集中在卸糧輸送機遠離散糧車的一邊，在吸塵罩上遠離卸糧車的一端增設吸塵口，吸塵口連接軟風管與脈沖除塵器主風管對接，在除塵器開啟后管內形成負壓，將粉塵通過軟管吸入除塵器，從而減少粉塵外溢飛揚的情況，如圖5所示。

圖5 改造后卸車環(huán)節(jié)圖

2.2 輸送環(huán)節(jié)改造

本研究對輸送環(huán)節(jié)進行以下改造：在輸送機、進出料端均增加吸塵密閉罩。①在輸送機與輸送機搭接處采用密閉罩加布筒的方式全密封搭接，并在吸塵罩上開口增設吸塵口，確保糧食從密閉罩內部通過布筒全密閉運輸到下一臺輸送機，使物料在全密閉環(huán)境內拋送，所有連接處采用加設密封條或箍筋的方式密封，盡量減少粉塵外泄。②開設的吸塵口加設一段硬管焊接以方便布筋軟管連接，軟管連接通過箍筋扎緊的方式，一端固定在焊接管上，另一端固定在除塵器副管上，除塵器開機運行后管內形成負壓吸塵，將粉塵收集到除塵器內。③在密閉罩上便于觀察的地方增設檢修口，檢修門采用可視化有機玻璃，便于觀察內部糧食流動情況。輸送機中間段未被密閉罩覆蓋的部位，加設輸送機密閉罩，確保糧食全程密閉輸送，如圖6所示。

2.3 清理環(huán)節(jié)改造

本研究對清理環(huán)節(jié)進行以下改造：清理篩與傾斜輸送機搭接處增設輸送機密閉罩和布筒，布筒軟管連接全覆蓋清理篩入料口，在密閉罩上開設吸塵孔通過軟管連接除塵器。①大小雜質出料口均增設雜質接料密閉罩，確保所有雜質出料口全部被密閉罩覆蓋，密閉罩下方采用箍筋或麻繩固定收集袋。其中，密閉罩下方的出料口根據收集袋高度確定，確保所有雜質從離開清理篩到進入收集袋全密閉落下，盡量減少與外部環(huán)境的接觸。②密閉罩盡可能采用透明材料，如此便能在收集袋內雜質收集滿后，及時觀察并更換收集袋，從而避免因為雜質堵塞造成停機。③清理篩內部物料振動分級處增加密閉吸塵通道，該通道通過軟管與除塵器連接，通過除塵器負壓收集清理篩內部的粉塵和輕雜，確保糧食從進入清理篩到雜質和糧食離開清理設備全密閉運行，并有除塵器收集粉塵，具體如圖7所示。

圖7 改造后清理環(huán)節(jié)圖

2.4 除塵環(huán)節(jié)改造

本研究除塵環(huán)節(jié)進行以下改造：①在清理設備上將原有的沙克龍除塵器或者無除塵器的清理篩進行改進，增設除塵效率更高的脈沖布袋除塵器。②在風機處加設消聲器，該種改造不僅可以提升除塵效率，還可以進一步降低設備噪聲。由于脈沖式布袋除塵不僅可防止粉塵堵塞濾袋，而且可以實現不間斷除塵，大幅提升除塵效率[10]，且布袋可以重復利用，降低使用成本。③在接卸車、輸送等環(huán)節(jié)加設移動式脈沖除塵器，除塵器主風管分出多個支管與設備搭接處的密閉罩連接，在糧食全密閉運輸的同時，所有糧食落差處有負壓吸附粉塵和輕質雜質，具體如圖8所示。

圖8 改造后除塵環(huán)節(jié)圖

3 粉塵檢測方法與測試點

3.1 檢測方法

本次檢測試驗，采用CCZ-1000型粉塵濃度測量儀進行粉塵檢測，將粉塵測量儀機架固定在地面上，調節(jié)粉塵測量儀吸塵口，使吸塵口的高度在距離地面1.5 m處，距離待檢測設備1 m處。通過設備自帶程序抽取一定時間的含塵氣體，潔凈的空氣通過濾膜，而粉塵遺留在已知質量的濾膜上，采樣前后濾膜的質量會有所增加，通過設備自帶軟件，計算出一定體積內粉塵的質量，從而得出粉塵濃度（mg·m-3）。

3.2 測塵點的選擇

測塵點主要選擇在產生粉塵較大位置，分別為散糧車與卸糧機搭接處A點、卸糧機與傾斜輸送機搭接處B點、第一清理篩入料口及出雜口處C點、第一清理篩出料與傾斜輸送機搭接處D點、第二清理篩入料口及出雜口處E點，共5個檢測點，如圖9所示。若散糧為一篩作業(yè)時，對A、B、C、D點進行檢測；若散糧為兩篩作業(yè)時，對A、B、C、D、E點進行檢測。

圖9 粉塵濃度檢測位置圖

4 改造前后結果與分析

為檢驗散糧入倉粉塵抑制改造效果，在夏糧收購入倉階段，分別對一篩作業(yè)和兩篩作業(yè)進行改造前后粉塵濃度檢測對比。

4.1 一篩作業(yè)粉塵改造前后對比

以小麥為原糧進行一篩作業(yè)，對改造前后M1和M2作業(yè)線分別在A、B、C、D處進行粉塵測試，M1和M2作業(yè)線處理量分別為54.9 t·h-1和43.7 t·h-1。具體檢測結果見表1和表2。

表1 M1入倉作業(yè)粉塵濃度檢測結果表

表2 M2入倉作業(yè)粉塵濃度檢測結果表

由表1可知，設備改造前后A點粉塵濃度由105.80 mg·m-3下降到18.60 mg·m-3，下降幅度為82.42%；B點粉塵濃度由64.23 mg·m-3下降到10.68 mg·m-3，下降幅度為83.37%；C點粉塵濃度由57.84 mg·m-3下降到2.63 mg·m-3，下降幅度為95.45%；D點粉塵濃度由72.51 mg·m-3下降到6.06 mg·m-3，下降幅度為91.64%。其中，C點下降比例最大，A點下降比例最小，綜上粉塵濃度下降比例達82.42%～95.45%。由以上數據，可知粉塵抑制改造效果顯著。

由表2可知，設備改造前后A點粉塵濃度由64.27 mg·m-3下降到17.82 mg·m-3，下降幅度為72.27%；B點粉塵濃度由42.75 mg·m-3下降到4.76 mg·m-3，下降幅度為88.87%；C點粉塵濃度由38.71 mg·m-3下降到4.06 mg·m-3，下降幅度為89.51%；D點粉塵濃度由25.16 mg·m-3下降到2.23 mg·m-3，下降幅度為91.14%。其中，D點下降比例最大，A點下降比例最小，綜上粉塵濃度下降比例達72.27%～91.14%。由以上數據可知，粉塵抑制改造效果顯著。

M1和M2入倉作業(yè)線數據對比分析中，小麥水分均為13.0%，原糧雜質分別為1.1%和0.9%，差距不大。M1和M2入倉作業(yè)線均采用散糧運輸車底部開孔，通過插板調節(jié)流量，糧食通過溜槽自流卸車，在無法自流后采用人工卸糧的方式。由于M1和M2入倉作業(yè)線散糧車底部插板開放大小以及卸糧工人數量不同，導致M1和M2入倉作業(yè)線稻谷處理量不同，分別為26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。M2入倉作業(yè)線的稻谷處理量大于M1入倉作業(yè)線，導致M2入倉作業(yè)線的4個測試點改造前后粉塵濃度均比M1入倉作業(yè)線低，這說明在同等條件下，處理量大小對現場粉塵濃度影響很大，即處理量越大現場粉塵濃度越大。

4.2 兩篩作業(yè)粉塵改造前后對比

以稻谷為原糧進行兩篩作業(yè)，對改造前后N1和N2作業(yè)線分別在A、B、C、D、E處進行粉塵測試，N1和N2作業(yè)線處理量分別為26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。具體檢測結果見表3和表4。

表3 N1入倉作業(yè)線粉塵濃度檢測結果表

表4 N2入倉作業(yè)線粉塵濃度檢測結果表

根據表3可知，設備改造前后A點粉塵濃度由46.78 mg·m-3下降到6.70 mg·m-3，下降幅度為85.68%；B點粉塵濃度由48.75 mg·m-3下降到3.82 mg·m-3，下降幅度為92.16%；C點粉塵濃度由32.78 mg·m-3下降到2.02 mg·m-3，下降幅度為93.84%；D點粉塵濃度由29.78 mg·m-3下降到2.14 mg·m-3，下降幅度為92.81%；E點粉塵濃度由19.26 mg·m-3下降到1.22 mg·m-3，下降幅度為93.67%。其中，C點下降比例最大，A點下降比例最小，綜上粉塵濃度下降比例達85.68%～93.84%。由以上數據可知，粉塵抑制改造效果顯著。

根據表4可知，設備改造前后A點粉塵濃度由120.45 mg·m-3下降到8.36 mg·m-3，下降幅度為93.06%；B點粉塵濃度由78.95 mg·m-3下降到5.71 mg·m-3，下降幅度為92.77%；C點粉塵濃度由64.88 mg·m-3下降到5.60 mg·m-3，下降幅度為91.37%；D點粉塵濃度由59.78 mg·m-3下降到13.87 mg·m-3，下降幅度為76.80%；E點粉塵濃度由56.42 mg·m-3下降到6.27 mg·m-3，下降幅度為88.89%。其中，A點下降比例最大，D點下降比例最小，綜上粉塵濃度下降比例達76.80%～93.06%。由以上數據可知，粉塵抑制改造效果顯著。

N1和N2入倉作業(yè)線數據對比分析中，稻谷水分為13.8%和13.4%，原糧雜質分別為1.1%和1.4%，差距不大。M1和M2入倉作業(yè)線均采用散糧運輸車底部開孔，通過插板調節(jié)流量，糧食通過溜槽自流卸車，在無法自流后采用人工卸糧的方式。由于N1和N2入倉作業(yè)線散糧車底部插板開放大小以及卸糧工人數量不同，導致N1和N2入倉作業(yè)線稻谷處理量不同，分別為26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。N2入倉作業(yè)線的稻谷處理量大于N1入倉作業(yè)線，導致N2入倉作業(yè)線的5個測試點改造前后粉塵濃度均比N1入倉作業(yè)線低，這說明在同等條件下，處理量大小對現場粉塵濃度影響很大，即處理量越大現場粉塵濃度越大。

5 結論

本研究對平房倉散糧入倉作業(yè)線進行粉塵抑制改造，粉塵濃度由改造前的19.62～120.45 mg·m-3，降低至1.22～18.60 mg·m-3，粉塵濃度下降比例達72.27%～95.45%，粉塵濃度明顯下降，改造效果顯著。其中，處理量對平房倉散糧入倉作業(yè)線粉塵濃度影響很大，在同等條件下，處理量越大現場粉塵越大。該種散糧入倉作業(yè)線設備抑塵改造方法，基本上解決了平房倉散糧入倉現場粉塵漫天飛舞的現象，不僅保護了環(huán)境，而且減少了粉塵危害，更降低了粉塵爆炸的可能性。

6 前景展望

平房倉散糧入倉作業(yè)作為糧食收儲的重要環(huán)節(jié)，在堅持打造“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”“以人為本”的背景下，入倉作業(yè)粉塵抑制改造如火如荼地進行中，該種粉塵抑制改造效果明顯，不僅可以大幅度改善作業(yè)環(huán)境，而且對人體的危害明顯減小，幾乎可杜絕密封爆炸的可能性。綜上所述，平房倉散糧入倉作業(yè)粉塵抑制改造不僅切實可行，而且具有推廣實用價值。