混凝土搅拌楼除尘系统设计

孙成坛，陈其军，耿虎

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221004）

混凝土搅拌楼除尘系统设计

孙成坛，陈其军，耿虎

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221004）

在大规模基础设施建设的助推下，对混凝土的大量需求，使得混凝土生产机械得到空前的发展并日趋成熟。但是，在环保问题越来越受到重视的今天，控制混凝土生产过程中的粉尘排放成为困扰混凝土机械生产厂家的一大难题。本文从混凝土搅拌楼的生产工艺流程中分析粉尘来源，阐述除尘器的选型计算原则，对 HLS180 型混凝土搅拌楼的除尘系统进行设计。

混凝土搅拌楼；除尘系统设计；除尘器

1 混凝土搅拌楼生产工艺流程

混凝土搅拌设备按照传统的分类方法可分为一阶式（搅拌楼）和二阶式（搅拌站）。

混凝土搅拌楼为一阶式搅拌设备，其特点是骨料一次提升到楼内料仓，然后垂直自落进行计量，计量后垂直自落进入搅拌主机。（图1）

图1 一阶式搅拌设备（搅拌楼）

混凝土搅拌楼将砂、石、水泥、掺合料、水、外加剂等原材料按一定的比例进行强制混合搅拌成混凝土，其原材料按物理性状可分成骨料、粉料和液料三个部分，生产工艺流程如图2 所示。

图2 混凝土搅拌楼分系统工艺流程

2 混凝土搅拌楼的粉尘来源

混凝土搅拌楼在生产过程中，粉尘主要来自以下四个方面：

（1）砂石骨料提升进入楼内料仓的过程，图3 中 ① ②③ 阶段；

（2）粉料原材料进入粉料仓存储的过程，图3 中 ⑥ 阶段；

（3）砂石骨料以及粉料进入计量斗的过程，图3 中 ④⑦ 阶段；

（4）计量斗中的原材料进入搅拌主机的过程，图3 中⑤ ⑧ 阶段。

图3 混凝土搅拌楼粉尘来源

3 除尘设备的选型及过滤面积计算

3.1 除尘设备的选型

混凝土搅拌楼的除尘设备在选型过程中一般遵循以下原则：明确除尘目标→确定除尘方式→除尘系统设计。

混凝土搅拌楼的除尘系统一是防止生产过程中的粉尘扩散到大气中污染环境，二是改善搅拌楼内工作环境，所以要根据实际工况选择合适的除尘方式。一般情况下，粉料仓除尘器使用振动清灰的被动式除尘器，其他除尘器选用脉冲清灰的主动除尘器。

3.2 除尘设备的过滤面积

除尘器的过滤面积按以下公式计算：

其中：K——安全系数，一般取 1.2～1.4；

Q——空气流量，m3/s；

M——投放物料的体积，m3；

T——物料投放的时间，s；

V——过滤速率，m/min。

混凝土搅拌楼用除尘器一般选用聚酯滤芯，过滤速率为1.2m/min。

4 HLS180 型混凝土搅拌楼除尘系统设计

按照粉尘产生的各个阶段（见图3）将搅拌楼除尘系统分为楼内料仓除尘系统、粉料仓除尘系统、主机及计量除尘系统三个独立子系统。

4.1 楼内料仓除尘系统

① 阶段，装载机将砂石料装入皮带机受料斗时，会有扬尘产生。

除尘目标：防止粉尘扩散污染空气。

除尘方式：建设全封闭的砂石料场，将皮带机受料斗纳入其内部，防止装载机填料时粉尘扩散。

除尘系统设计：无。

② ③ 阶段，皮带机将砂石料输送至搅拌楼顶部后，抛入可旋转的分料器，分料器通过旋转定位将砂石料引导抛入楼内料仓（图4），这两个过程都会产生较大的扬尘。

图4 分料器分料示意图

除尘目标：改善搅拌楼内工作环境（搅拌楼整体封闭，内部粉尘不容易扩散到外部空气中）。

除尘方式：配备脉冲清灰式主动除尘器，营造负压系统，控制粉尘扩散。

除尘系统设计方案图见图5。

图5 楼内料仓除尘系统方案图

（1）除尘器安装在楼内料仓（砂仓）之上，可使收集到的灰尘达到一定的重量后自动打开重力阀 G 卸入砂仓。

（2）收尘管道设两路，管道一通往皮带机头部防尘罩，营造防尘罩内负压系统并吸收 ② 阶段的扬尘，管道二设四个吸尘入口，入口处装有自动控制阀 F1、F2、F3、F4，分别通往四个骨料仓，分料器往料仓投料时，自动打开该料仓的吸尘口阀门，同时关闭其它料仓吸尘口阀门，营造料仓内的负压系统并吸收 ③ 阶段的扬尘。

（3）除尘器的过滤面积计算（砂石料密度 1.4t/m³，HLS180 型混凝土搅拌楼皮带机输送量 500t/h）：

考虑到皮带机往分料器投料时产生的扬尘，以及防尘罩和料仓不能做到完全密闭，该除尘器过滤面积要成倍加大，以加大处理风量，营造负压系统，防止粉尘扩散。

该子系统采用脉冲清灰式主动除尘器，过滤面积为15m2。

4.2 粉料仓除尘系统

⑥ 阶段，水泥、掺合料等粉料在粉料运输车气力输送的条件下进入粉料仓存储，粉料仓内部空气压力升高，需要泄压，泄压的过程必然会带出粉尘。

除尘目标：防止粉尘外泄污染空气。

除尘方式：采用振动清灰式被动除尘器拦截泄压过程的粉尘。

除尘系统设计见图6。

图6 粉料仓除尘系统方案图

计算该工况下的除尘器过滤面积时主要以粉料运输车的风量而定，一般为每小时 600～1300m³。

该子系统采用 4 台（HLS180 搅拌楼一般配备 4 个粉料仓）振动清灰式被动除尘器，过滤面积为 24m2。

4.3 主机及计量除尘系统

在整个生产周期内，计量系统配料时不会向主机投料，向主机投料时计量系统不会在配料，因此配料时 ④ ⑦ 过程和向主机投料时 ⑤ ⑧ 过程可通过系统的自动化控制使用同一台除尘器，除尘器过滤面积取较大值，除尘系统方案见图7。

图7 主机及计量除尘系统方案图

搅拌楼设计生产周期 60s，其中计量系统向主机投料15s，搅拌 30s，卸料 15s，允许计量系统配料的时间等于搅拌时间与卸料时间之和 45s，一般搅拌楼设计配料时间为 35s。

4.3.1 计量系统配料阶段

除尘目标：吸收骨料配料产生的粉尘，改善搅拌楼内部工作环境；释放粉料计量斗（密封）内的正压力，拦截泄压带出的粉尘。

除尘方式：配备脉冲清灰式主动除尘器，营造微负压系统，控制粉尘扩散。

除尘系统设计：

（1）HLS180 型搅拌楼生产一盘料需要的原材料体积为 4.5m³，配料时间为 35s，所需的除尘器的过滤面积计算如下：

（2）使用通风管将粉料计量斗和骨料计量斗联通，骨料和粉料配料时产生的粉尘均通过骨料计量斗的除尘入口吸收。

（3）配料时阀门 F5 打开，同时阀门 F6 关闭。

4.3.2 向主机投料阶段

除尘目标：减少主机盖内壁粘料，缩短人工清理周期，释放主机内的正压力，以免影响下一盘次计量，拦截泄压带出的粉尘。

除尘方式：配备脉冲清灰式主动除尘器，营造微负压系统，控制粉尘扩散，吸收粉尘。

除尘系统设计：

（1）计量系统向主机投料时间为 15s，该阶段所需的除尘器的过滤面积计算如下：

（2）向主机投料时阀门 F6 打开，同时阀门 F5 关闭。

通过对比配料阶段和向主机投料阶段所需除尘器过滤面积的大小，主机及计量除尘系统采用脉冲清灰式主动除尘器，过滤面积为 20m2。通过系统的自动化控制，配料阶段打开阀门 F5 关闭阀门 F6，对 ④ ⑦ 过程进行除尘；向主机投料阶段，打开阀门 F6 关闭阀门 F5，对 ⑤ ⑧ 过程进行除尘。每盘次向主机投料结束后启动螺旋输送机 15s，将收集到的粉尘送至主机内部。

综上，HLS180 型搅拌楼需配备 1 台 15m2的脉冲清灰式主动除尘器，4 台 24m2的振动清灰式被动除尘器和 1 台 20m2的脉冲清灰式主动除尘器。

5 结论

（1）混凝土搅拌楼除尘系统的设计分为楼内料仓除尘系统、粉料仓除尘系统、主机及计量除尘系统三个独立子系统进行设计。

（2）根据使用工况，粉料仓除尘系统宜采用振动清灰式被动除尘系统。

（3）基于工艺流程，配料阶段与向主机投料阶段共用同一台除尘设备。

［通讯地址］江苏省徐州市经济开发区桃山路 29 号 徐州徐工施维英机械有限公司（221000）

孙成坛（1989—），助理工程师，目前从事混凝土搅拌楼的研究。