一种环保、免维护的水泥储存筒仓新型排气方案

上海外经集团控股有限公司 上海 200032

1 研究背景

由上海外经集团控股有限公司牵头承建的伊朗德黑兰北部高速公路项目一期工程位于德黑兰北部山区，全长32 km，有大量的桥梁、隧道、涵洞等混凝土结构工程，混凝土设计方量达102 万m3，水泥消耗量34 万t，施工高峰期平均日消耗水泥量超过500 t。

由于伊朗当地水泥货源短缺供应不稳定，无法按照施工进度要求进行供应，因此需要设置大型仓储以调节供应。另外，从水泥厂到项目起点的运输条件较好，也适合大型车辆运输；而项目起点到现场各个工点的运输条件较差，只适合小型车辆运输。因此，为了运输的经济合理，需要设置中转仓储。

我们在项目起点处安装了8 个水泥筒仓，每个筒仓能储300 t水泥，总储存能力为2 400 t，以达到调节供应和中转运输的目的。

2 水泥筒仓传统排气方案的不足

传统水泥筒仓的工作原理如图1所示[1]。即水泥通过压力空气输送进入筒仓，筒仓内的空气再通过顶部的排气孔排放到筒仓外。由于水泥进仓过程中，筒仓内的水泥和气体混合在一起，所以在排气孔里需要安装过滤网，把水泥粉尘过滤掉，空气排放到筒仓外[2]。当过滤网吸附水泥饱和而遭堵塞时，为了防止仓内压力不断上升而引起爆炸，在仓顶设置防爆阀。当筒仓内压力过高时空气会冲破防暴阀排入大气。但这种传统工艺存在如下不足。

图1 传统水泥筒仓工作原理示意

（a）需要经常维护。由于水泥筒仓顶部排气孔内的过滤网在吸附水泥粉尘后会堵塞，需经常派专人进行检查和更换。检查和更换滤网时需要专人爬到筒仓顶上操作，存在高空作业安全隐患；同时，经常性的检查和更换过滤网也增加了维护成本。

（b）浪费水泥、污染空气。传统的排气方案虽然在筒仓顶部安装了过滤网，但是还是有一部分水泥粉尘会穿过滤网排放到筒仓外的大气中。特别是当过滤网使用一段时间吸附了水泥粉尘后，过滤能力就不断降低，排放到筒仓外的水泥量就会不断增加，排气性能不断减弱，甚至造成阻塞，导致仓内气体冲破防爆阀直接排到大气中。这不仅造成水泥浪费，更严重的是污染空气，致使周边的土壤硬化，破坏周边的植被生长。

3 基本原理和排气路径

新型排气方案的基本原理是利用相邻的筒仓来回收前一个筒仓排放的空气进行沉淀，然后往下一个相邻筒仓再次排放、再次沉淀，直到最后一个筒仓。最后一个筒仓排放的气体再经过空气清洁罐中的水进行过滤，使排放到大气中的空气得到彻底清洁。

根据上述基本原理，用压力空气向筒仓内泵入水泥时，筒仓内的空气将向相邻的筒仓排放，因此，传统的筒仓顶部的排气孔和过滤网都不需要了，取而代之的是用倒V形的连通管道将相邻的2 个筒仓连接起来，即泵送水泥的筒仓通过该连通管向相邻的筒仓排放空气。

排气路径可以分为2 类，一类是单向排放，如图2所示。由于排气路径越长，排放的水泥空气混合气体沉淀的次数越多，最终排放的气体中水泥粉尘的含量越少，因此，1#、2#、3#筒仓泵送水泥时将关闭0#清洁罐的排气阀门，打开9#清洁罐的排气阀门，空气将通过连通管向右边的相邻筒仓排放，最终从9#清洁罐排入大气。同理， 6#、7#、8#筒仓泵送水泥时将关闭9#清洁罐的排气阀门，打开0#清洁罐的排气阀门，空气将向左边的相邻筒仓排放，最终从0#清洁罐排入大气。

图2 筒仓相互回收单向排气路径示意

第二类是双向排气，如图3所示。当向中间的水泥筒仓泵送水泥时，将0#和9#清洁罐的排气阀门都打开，采用双向排放空气，空气同时从0#和9#清洁罐排放到大气中。因为双向排气可以降低排放的气流速度，因此水泥粉尘的沉淀效果更加明显。3#、4#、5#、6#筒仓泵送水泥时都可以采用双向排气方式。当多个筒仓同时在泵送水泥工作时，应该安排在3#、4#、5#、6#筒仓工作，此时更适宜采用双向排气方式。

图3 筒仓相互回收双向排气路径示意

4 空气清洁罐的原理

空气清洁罐结构如图4所示，其原理就是将带有水泥粉尘的空气导入水中，用水清洗空气中的粉尘。空气清洁罐内预先装水，当最后一个筒仓排出的空气直接排入罐内的水中，气流中的水泥粉尘被水清洗留在水中，清洁空气再通过排气管排放到罐外大气中。

图4 空气清洁罐结构

5 水泥筒仓新型排气方案的实践检验

我们在德黑兰北部高速公路项目起点处设置了水泥中转站，安装有8 个水泥筒仓。

在试运行期间向1#筒仓泵送200 t水泥后，检查2#筒仓中沉淀的水泥粉尘约有2 kg，而在3#筒仓底部却几乎看不到有沉淀的水泥粉尘。这说明水泥筒仓相互回收排放的方案只要有2 个筒仓以上组合就可以使用，当然，多个筒仓组合的空气清洁效果会更好。

本工程经过3年多的运行实践检验，在没有任何维修保养的情况下，筒仓的工作状态一直处于完好状态，罐底部没有明显的水泥淤积。实践表明该新型排气方案具有明显的优越性，其体现在包括免维护、无水泥损耗、零污染排放等。

6 结语

利用相互回收原理研制的水泥筒仓新型排气方案，经过实际运行表明，只要有2 个筒仓组合就可以实现相互回收达到无污染排放的目的，多个筒仓组合实现多级回收效果将更好。

3年多的运营实践表明：水泥筒仓相互回收的新型排气方案具有免维护、无水泥损耗、排放零污染等优点，这对于各类建筑工地、商品混凝土生产厂、水泥厂等储存散装水泥的设施都具有很高的实用价值。