饲料投料口用袋式粉尘收集器行业标准的研究

■ 沈美雄

(福建省机械科学研究院，福建福州 350005)

近年来，工信部、农业农村部及相关部门十分重视安全生产工作，全面贯彻落实《中华人民共和国安全生产法》，按照“管行业必须管安全，管业务必须管安全，管生产经营必须管安全”要求，对饲料生产企业中涉及安全生产类的设施设备按照相关要求进行管控。

工贸行业重点可燃性粉尘目录（2015 版）第二类“农副产品加工”中，将玉米淀粉、小麦粉、大豆粉、鱼骨粉、血粉及饲料等列入重点可燃性粉尘，爆炸危险性级别为“高及较高”。相关国家法规要求饲料生产企业的投料口应安装粉尘收集设施，如农业农村部公告第1849 号《饲料生产企业许可条件》第十七条、第十九条中要求“生产线除尘系统使用脉冲除尘或性能更好的除尘设备，投料口采用单点除尘方式”。目前，全国的饲料生产企业约1 万家，均按照相关法规要求在投料口（含大料投料口、小料投料口）安装了单点脉冲除尘设备。

饲料加工过程中需要在投料口处投放不同的粉状或颗粒等物料，投放过程中会产生粉尘并弥散在周围空气中，投料口是饲料厂主要的粉尘释放源之一。投料口用单点脉冲除尘设备是一种专门用于捕集饲料投料时产生的粉尘并将捕集的粉尘回收至该投料口的设备，与现有的袋式除尘器有较大区别。首先，投料口用单点脉冲除尘设备直接安装在投料口上方，除尘设备滤尘室底部与投料口直连，没有现有袋式除尘器下部的锁气卸灰装置，投料时，滤尘室是和大气直接连通的；其次，工作时脉冲喷吹气流清理的滤袋外侧粉尘及人工清理的滤袋室粉尘都直接回落至投料口，而现有的袋式除尘器则是通过袋式除尘器灰斗底部的锁气卸灰装置排出并收集。从使用功能来看，饲料投料口用的单点脉冲除尘设备更符合粉尘收集、回用特征，因此，将投料口用单点脉冲除尘设备命名为“投料口粉尘收集器”，更符合该设备的结构与使用特征。

由于缺少相关行业标准，现有的饲料厂投料口用单点脉冲除尘设备一直沿用“某某除尘器”作为设备铭牌，如扬州某公司一款大料投料口用单点脉冲除尘设备名称为“脉冲布筒除尘器”，常州某公司一款小料投料口用单点脉冲除尘设备名称为“方形除尘器”，福州某公司一款小料投料口用单点脉冲除尘设备名称为“方形脉冲除尘器”。根据调查统计，现有使用的该除尘设备名称都带有“某某除尘器”字眼。近年来各饲料生产企业属地安全监管部门（应急管理部门）在对饲料厂进行安全检查时，对以“除尘器”命名的设备均按照GB 15577—2018《粉尘防爆安全规程》第8.4.8 条内容要求配备泄爆装置，导致饲料厂纷纷对该设备进行泄爆装置改造，从而增加了饲料厂的投入成本。另外，由于投料口用单点脉冲除尘设备在工艺设计、设备选型、使用维护等方面缺少统一标准，饲料厂在使用过程中会出现设备吸尘效果差、投料岗位粉尘浓度大、噪声大等问题。因此，根据饲料厂投料口用单点脉冲除尘设备的结构特点及使用现状，应尽快制定并实施统一、规范的行业标准，提高产品设计、制造及安全水平，提升产品性能，保障作业人员职业健康。

福建省机械科学研究院与全国饲料机械标准化技术委员会委员进行了充分沟通，建议将投料口用单点脉冲除尘设备命名为“饲料投料口用袋式粉尘收集器”（以下简称“收集器”）并上报申请该设备的标准制定工作。经审查批准，本标准列入工业和信息化部办公厅2021 年第三批行业标准制修订项目计划（工信厅科[2021]234号文），项目计划号为2021-1174T-JB。

1 收集器型号及主要性能指标确定

1.1 型号

收集器型号参照GB/T 26968《饲料机械 产品型号编制方法》相关要求编制。如示例型号CCTS18-11，表示滤袋数量18 个、过滤面积为11 m2的饲料投料口用袋式粉尘收集器。

1.2 主要性能指标

收集器是饲料厂投料区域减少粉尘浓度、保障岗位职工职业健康的重要设备，其基本工作原理与现有的袋式除尘器相同。工作时，收集器投料口区域形成负压，投放物料时在投料口区域产生的粉尘连同周边空气被吸入收集器，其中粉尘被收集器滤尘室内的滤袋捕集后，受滤袋内部脉冲喷吹气流吹振，回落至投料口下部，干净的空气穿过滤袋后，被排出收集器，因此，收集器的主要性能指标应包括过滤风速、除尘效率、出口粉尘浓度、压力损失、漏风率、处理风量及噪声等。

在饲料厂现场调研时发现，部分投料口工作区粉尘浓度较大的原因是投料口尺寸太大引起的，在远离收集器滤尘室的投料口处负压吸力小，扬尘大。因此，收集器与投料口是一个整体，无论是大料投料口或小料投料口，使用时投料口整个平面的负压风速都应达到一个最低值，才能保证投料时投料区域的粉尘浓度符合相关要求。经研究，本标准首次将“投料口风速”指标作为收集器的主要性能指标，并将其定义为“设备运行时，含尘气体通过投料口平面有效面积的平均速度”。

2 试验与研究

收集器投料口按吸入的空气流向，分为下吸风型、侧吸风型及侧下吸风型投料口，如图1 所示。其中，下吸风型收集器投料口较大，主要应用于饲料厂大料投料口，一般用于投放饲料配方中配比大于5%的各种饲料原料；侧下吸风型及侧吸风型收集器投料口较小，主要应用于饲料厂小料投料口，一般用于投放饲料配方中配比小于5%的添加剂或饲料原料等；也有部分中小型饲料厂大料投料口使用侧吸风型收集器。

图1 投料口吸风型式及投料口平面示意

针对饲料厂现场安装数量较多的下吸风型及侧吸风型收集器，设计了如图2、图3 所示的现场试验测试装置，并制定测试方案，配备测试仪器。

图2 下吸风型测试装置

图3 侧吸风型测试装置

2.1 工作区噪声试验

对收集器工作区的噪声进行试验，采用DT8852型高精度声级计对两家饲料生产企业的大料投料口工作区进行噪声测试，测试点位置如图4 所示，试验数据如表1所示。

表1 大料投料口噪声试验数据[dB(A)]

图4 大料投料口噪声试验测试点位置

从表1 可以看出，噪声随着测量半径的增大而减小。由于负载投料噪声试验时叠加了收集器邻近的其他设备如刮板输送机、提升机工作噪声等，因此投料时的噪声较空载时大。

由于大料投料口配置的风机功率在所有收集器中最大，因此试验大料投料口用收集器噪声具有代表性。从试验数据可以看出，两家试验企业空载噪声的平均值在77～82 dB(A)，负载噪声的平均值在78～87 dB(A)，因此，本标准将收集器空载噪声的声功率级设定为应不大于85dB(A)。

2.2 工作区粉尘浓度试验

对收集器工作区的粉尘浓度进行试验，采用LD-3C 型激光粉尘仪对两家饲料生产企业工作时的大料投料口工作区及风机出口处进行粉尘浓度测试，测试点位置如图5所示，试验数据如表2、表3所示，其中表3中H点距离D点及I点距离各为0.3 m。

表2 大料投料口工作区粉尘浓度

表3 风机出口处粉尘浓度（mg/m3）

图5 大料投料口及风机出口处粉尘浓度测试点位置

试验时挑选了水产配合饲料中有代表性的2 种用量较大的原料进行试验。从表2、表3 试验数据可知，当投放细度细、密度小的原料（如α-淀粉）时，工作区及风机出口处粉尘浓度显著上升，在投料口工作区的粉尘浓度瞬时最高可达12.27 mg/m3，平均浓度在投料口处约为6.03 mg/m3，在风机出口处约为8.7 mg/m3。

综合分析表明，现有的收集器工作区粉尘浓度均能满足相关国家标准要求。按照规范设计、安装及维护保养的收集器，其工作区的粉尘浓度数值还会更低。综合粉尘防爆及职业健康要求，本标准将投料工作区的粉尘浓度设定为应不大于8 mg/m3。

2.3 收集器风压试验

对收集器工作时的风压、风量及风速进行试验，采用L 型标准皮托管、U 形管压力计作为主要检测仪器，SG-312 型风压风速风量仪作为对比检测仪器，对两家饲料生产企业工作时的大料、小料投料口收集器进行风压、风量及风速测试，测试点位置如图6所示。

2.3.1 设备阻力（压力损失）

试验时在大料投料口收集器相关位置安装静压头，采用U 形管压力计测定收集器风机出口、净化室、滤尘室、投料口与大气之间的动压及静压数据，试验结果如表4所示。从表4数据结果可知，设备阻力主要来自净化室与滤尘室之间的滤袋阻力，约为600 Pa，风机阻力约为13 Pa，滤尘室至投料口阻力约为10 Pa，因此，试验时大料投料口用收集器的设备总阻力约为623 Pa。

表4 大料投料口粉尘收集器压力（Pa）

通过实测的收集器设备阻力，对比表5 中列出的现有相关标准主要性能参数中的设备阻力参数值，结合饲料投料岗位在日常生产时清理滤袋及内腔积尘较为方便，以及饲料相关管理法规中对粉尘清理的具体要求，本标准将收集器的设备阻力（压力损失）设定为应不大于1.0 kPa。此外，从表4中现场试验数据还可以看出，工作时滤尘室及投料口之间的压力为10 Pa，说明工作时滤尘室的压力基本等同于大气压力，所以，现有的部分企业在饲料投料口用袋式粉尘收集器的滤尘室段加装泄爆装置是完全没有必要的。

表5 相关标准的性能参数数值

2.3.2 压差监测装置

表4 中实测的滤尘室及净化室的现场压差试验数据为600 Pa，该数据可以为今后粉尘收集器安装的压差监测报警装置提供数据支撑。2019 年施行的GB 15577—2018 中8.4.4 要求设置风压差监测报警装置，结合表4 试验现场测定数据及本标准规定的设备阻力参数，建议压差监测报警装置的风压差偏离值设定为不高于800 Pa，即在风压差大于0.8 kPa 时监测装置应发出声光报警信号。

当监测装置发出声光报警信号时，企业应对收集器滤尘室内部的布袋等进行清理，必要时应更换滤袋。

2.3.3 过滤风速

试验时将不同试验厂家的大料投料口处收集器风机出口处及投料口处动压参数汇总至表6。在投料口处采用标准L型皮托管测量动压时，由于数值较小，测量时读出的数值准确度较低，该参数仅用于参考。

表6 不同厂家风机出口及投料口动压测试数据

风机出口处的动压数值计算后，得出的实时风量处于风机铭牌所示的处理风量之间，经本次试验验证，可以采用各收集器生产厂家所明示的风机处理风量用于指导实际生产。

除现场试验外，通过调研函的方式收集了福建丰泽农牧有限公司等5 家饲料厂收集器参数，结合现场试验数据，一并汇总于表7中。

表7 各饲料生产企业试验测试数据及调研数据汇总

如表7 中过滤风速所示，大部分企业的过滤风速小于4 m/min，符合各厂家出厂明示的过滤风速数值。当过滤风速大于4 m/min时，收集器的过滤效果较差，此时投放原料细度较细、密度较小且含水量较低的原料时，风机出风口的粉尘浓度会显著上升，造成收集器工作区粉尘浓度超标；当过滤风速小于2 m/min时，收集器的过滤效果较好，但滤袋数量及长度需要大幅增加，收集器体积增大，成本增加。结合试验及调研结果，本标准将收集器过滤风速设定为应不大于4 m/min。

2.3.4 投料口风速

投料口风速为本标准国内首次制定，是反映投料口处粉尘收集能力的一个重要参数，该参数是设备运行时含尘气体通过投料口平面有效面积的平均速度，单位为m/min。在处理风量一定的情况下，投料口平面有效面积越大，投料口风速越低，投料口处的风压（负压）越小，吸尘能力越差；投料口平面有效面积越小，则投料口风速越高，吸尘能力越好。

现有的部分企业由于没有投料口风速参数约束，往往根据客户投料要求，随意设计并安装投料口尺寸，并任意配置收集器，当使用过程中投料口风速太低时，易造成投料口吸尘效果差，粉尘浓度大，引发粉尘爆炸风险及职业健康危害风险。因此，有必要统一制定投料口风速参数。

从表7 试验及调研的投料口风速数据看，大部分企业使用的投料口用袋式粉尘收集器投料口风速都大于25 m/min。试验时特意选择含水量低、细度较细且密度较低的水产饲料用α-淀粉进行试验，结果表明，投料口风速为35.8 m/min 时，投料口处的实测平均粉尘浓度为6.03 mg/m3，满足相关标准及法规要求。

结合实际试验数据及调研数据，本标准将收集器投料口风速设定为应不小于25 m/min。

2.4 安全

收集器出风口处一般为风机出风口，部分出风口安装时高度较低且收集器附近为投料工操作区，因此规定出风口处应安装有防护网，防护装置应涂区别于除尘器本体的醒目颜色，颜色应符合GB 2893—2008《安全色》的有关规定。

根据GB 19081—2008《饲料加工系统粉尘防爆安全规程》相关规定，收集器投料口平面至集尘室内为饲料粉尘爆炸危险场所20 区，按照GB 12158—2006《防止静电事故通用导则》防止静电事故通用导则相关要求，收集器应设防静电直接接地设施，接地电阻不应大于100 Ω。

2.5 其他要求

对收集器的外购外协件、零件、焊接件、钣金件及涂层质量的进行了统一要求，对清理门、脉冲喷吹控制仪与电磁脉冲阀动作协调性作了相关规定。

对涉及标准的主要性能指标试验方法进行了研究并给出相关试验方法与步骤。涉及检验规则、标志、包装、运输及贮存要求等与现有相关标准要求基本一致。

3 结论

① 本标准的制定，填补了国内饲料投料口用袋式粉尘收集器的标准空白。

② 本标准统一了饲料投料口用袋式粉尘收集器过滤风速、出口粉尘浓度、除尘效率、压力损失等性能指标，首次引进并定义了投料口风速作为收集器主要性能指标，研究了投料口大小与处理风量关系，确定了投料口风速参数，避免了企业盲目扩大投料口尺寸，造成集尘效果差、工作区粉尘浓度大的问题。

③ 本标准针对收集器结构特点，结合试验数据研究，明确提出饲料投料口用袋式粉尘收集器不需要安装泄爆装置，对安装的压差监测报警装置给出了合理的压差数据，提升了产品安全性能。

④ 本标准对压力损失参数提出了较先进的要求，对涉及安全的粉尘浓度、安全防护及防静电接地设施等进行了统一要求，可以促进国内粉尘收集器制造厂家提高工艺设计及制造水平，采用先进加工工艺，提高产品性能。

⑤ 本标准的实施，有助于规范行业行为，提高产品质量，促进产业结构优化调整，推动行业发展。