平房仓散粮入仓作业线粉尘抑制效果对比分析

◎ 陈 旭，随 赛，孙慧男，高 兰

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001）

目前，我国土地流转及高标准农田建设尚处于初级阶段，小地块、小规模种植仍是广大农村的主要种植形式，从收割、晾晒到运输，再到仓储，尚未全程落地。因此，在原粮的收获、干燥、转运等环节中，难免会有各种各样的杂质混入。据统计，原粮中微细颗粒物质，如泥灰、沙土、粮粒的表皮等总含量达到0.1%～0.6%，甚至更高。在原粮收获的同时，受制于脱粒及筛分效率影响，还混有粮食的细碎颗粒和未除净的壳类等物质，这类杂质虽然尺寸较大，但仍是一种极易飞扬的污染性物质。此外，受粮粒形状影响，粮粒表面及沟槽中也往往粘附有很多粉尘，清理及输送时在设备及管道的摩擦、碰撞作用下脱落形成新的粉尘，物料高速流动时带动空气流动从而形成正压，进而加剧粉尘飞扬。所以，原粮的诸多特性导致粮食储运过程中粉尘的产生不可避免[1]。

目前，“四散化”的粮食物流效率高、环节少、成本低，已经成为散粮物流的主要方式，配套的各种散粮接卸、流通、清理等设备逐渐普及[2]。现有平房仓在散粮运输入仓时，主要有接卸车、运送、除杂、抑尘几个步骤，因为需要人工参与作业线的搭拆，为减少工作量，各设备之间往往采用开放式搭接，均未采取有效的抑尘措施，特别是粮食高速流动且有落差的地方，经常是灰尘漫天[3]。根据研究，在平房仓采用散粮入仓作业时，如不采取有效防尘手段，其接卸粮处有时粉尘浓度能达到500 mg·m-3，输送环节设备搭接处粉尘浓度时常高于200 mg·m-3，杂质去除设备处粉尘浓度经常超过150 mg·m-3[4]。

粮食粉尘内含有有机物颗粒和无机物颗粒，长时间在谷物粉尘内工作，会吸入大量粉尘，从而引起尘肺、肺泡炎、慢性咽炎等支气管病。同时，谷物粉尘对人的肝脏、皮肤、血液、眼睛也有很大的影响，甚至会引起哮喘等职业病[5]。

粮食粉尘在明火状态下具有可燃性，在粮食的转运、存储、装卸和深加工过程中，都会产生大量的粉尘，粉尘在遇到明火且浓度达到一定程度的情况下会发生爆炸，粉尘爆炸不仅会影响企业生产，还会造成重大的财产损失和人员伤亡[6]。

近年，政府持续加大力度改善环境，打造“绿水青山就是金山银山”“打赢蓝天保卫战”等环保明信片。鉴于此，许多科研院所、粮机生产企业大力研发、生产、改进平房仓入仓抑尘设备，并在平房仓入仓作业时将设备运至粮库现场使用[7]。为检验设备改造情况和粉尘抑制效果，先在一些大型粮库针对不同粮食品种，进行平房仓散粮入仓作业线改造前后粉尘效果测试，并对检测结果进行对比分析。

1 平房仓散粮入仓作业粉尘现状

平房仓散粮入仓作业线不仅长，而且设备多，且各设备的搭接落差处，极易在扬尘点产生粉尘飞扬的情况。特别在散粮接卸、运输、除杂、除尘环节等位置会产生粉尘漫天的情况。

1.1 入仓卸车环节

散粮运输车底开2排3～4个卸粮口，在散粮运输过程中，用插板将卸粮口关闭。在转运到卸粮地点时，先在散粮车旁摆放卸粮输送机，散粮运输车搭接活动溜槽，溜槽底部与卸粮输送机连接，可以根据卸粮输送机高低调节溜槽角度。待设备连接准备完毕后，打开插板，粮食在重力作用下，沿着溜槽自流入输送机后进行输送。在此过程中，根据需要的流量大小，可以自行调节插板的开启宽度。在粮食自流卸车过程中，由于粮食流动冲击输送机，且粮食流动速度远大于粉尘和杂质的速度，导致粉尘与粮食分离，而粉尘又比较轻，在空气流动的情况下，粉尘和杂质都会随风飘动，现场往往是尘土飞扬。在粮食无法自流后，由仓储工人进入散粮车，采用铁锹、扒具、扫把等工具，将散落在散粮车底无法自流的粮食手动推入散粮运输车底部的卸粮口，此时灰尘飞扬最为严重。如图1所示。

图1 改造前散粮卸车环节图

1.2 入仓输送环节

当前，输送环节采用倾斜移动式皮带机搭接的方式，没有采取有效抑尘措施。粮食粉尘是一种流动性较差的颗粒物，它在高速运转和物料飞抛的过程中很容易与粮食分离，成为悬浮颗粒汇集的粉尘[8]，作业现场往往像“沙尘暴”一样，如图2所示。

图2 改造前散粮输送环节图

1.3 入仓清理环节

在清理环节，粮食通过输送机高速飞入清理设备，此时，由于粮食运行速度较快，会造成粮食与粉尘、秸秆等杂质的分离，粉尘质量小而悬浮在空气中，输送机与清理设备之间无任何连接和防护，再加上空气流动，导致该处成为灰尘的主要产生点之一。之后，进入清理筛筛体的粮食，经过匀料机构分配将粮食均匀分布在上筛面上，筛板不断振动，物料不断发生分级，没有通过上层筛孔的大型杂质和通过下层筛孔的小型杂质，均通过倾斜筛板的不断振动从大小出杂口排出筛体，自由落体进入下方收集袋[9]。由于大小出杂口与收集袋之间未进行密闭衔接，造成轻质杂质和谷物粉尘随风飘摇，清理设备的出杂口也是灰尘易产生的地方，如图3所示。

图3 改造前清理环节图

1.4 入仓除尘环节

考虑到降低能耗以及工作量的情况下，许多平房仓散粮入仓作业线上未配备除尘设施，或仅清理设施上有自带的旋风及沙克龙除尘器，不会单独配备除尘器来抑制现场粉尘。这些自带除尘器不仅噪声大，而且除尘效率不高，甚至有些沙克龙除尘器还把收集到的粉尘又通过上排口直接排放到设备上部，导致作业现场尘土飞扬，如图4所示。

图4 改造前除尘环节图

2 平房仓散粮入仓作业线粉尘抑制改造方案

2.1 卸车环节改造

针对以上问题，本研究对散粮卸车环节进行如下改造：①在卸粮溜槽位置增加吸尘罩，吸尘罩将溜槽全覆盖，让粮食在吸尘罩内部沿溜槽自流。②粮食在高速流动中不断冲击卸粮输送机的皮带，致使粮食与粉尘分离，扬尘位置集中在卸粮输送机远离散粮车的一边，在吸尘罩上远离卸粮车的一端增设吸尘口，吸尘口连接软风管与脉冲除尘器主风管对接，在除尘器开启后管内形成负压，将粉尘通过软管吸入除尘器，从而减少粉尘外溢飞扬的情况，如图5所示。

图5 改造后卸车环节图

2.2 输送环节改造

本研究对输送环节进行以下改造：在输送机、进出料端均增加吸尘密闭罩。①在输送机与输送机搭接处采用密闭罩加布筒的方式全密封搭接，并在吸尘罩上开口增设吸尘口，确保粮食从密闭罩内部通过布筒全密闭运输到下一台输送机，使物料在全密闭环境内抛送，所有连接处采用加设密封条或箍筋的方式密封，尽量减少粉尘外泄。②开设的吸尘口加设一段硬管焊接以方便布筋软管连接，软管连接通过箍筋扎紧的方式，一端固定在焊接管上，另一端固定在除尘器副管上，除尘器开机运行后管内形成负压吸尘，将粉尘收集到除尘器内。③在密闭罩上便于观察的地方增设检修口，检修门采用可视化有机玻璃，便于观察内部粮食流动情况。输送机中间段未被密闭罩覆盖的部位，加设输送机密闭罩，确保粮食全程密闭输送，如图6所示。

2.3 清理环节改造

本研究对清理环节进行以下改造：清理筛与倾斜输送机搭接处增设输送机密闭罩和布筒，布筒软管连接全覆盖清理筛入料口，在密闭罩上开设吸尘孔通过软管连接除尘器。①大小杂质出料口均增设杂质接料密闭罩，确保所有杂质出料口全部被密闭罩覆盖，密闭罩下方采用箍筋或麻绳固定收集袋。其中，密闭罩下方的出料口根据收集袋高度确定，确保所有杂质从离开清理筛到进入收集袋全密闭落下，尽量减少与外部环境的接触。②密闭罩尽可能采用透明材料，如此便能在收集袋内杂质收集满后，及时观察并更换收集袋，从而避免因为杂质堵塞造成停机。③清理筛内部物料振动分级处增加密闭吸尘通道，该通道通过软管与除尘器连接，通过除尘器负压收集清理筛内部的粉尘和轻杂，确保粮食从进入清理筛到杂质和粮食离开清理设备全密闭运行，并有除尘器收集粉尘，具体如图7所示。

图7 改造后清理环节图

2.4 除尘环节改造

本研究除尘环节进行以下改造：①在清理设备上将原有的沙克龙除尘器或者无除尘器的清理筛进行改进，增设除尘效率更高的脉冲布袋除尘器。②在风机处加设消声器，该种改造不仅可以提升除尘效率，还可以进一步降低设备噪声。由于脉冲式布袋除尘不仅可防止粉尘堵塞滤袋，而且可以实现不间断除尘，大幅提升除尘效率[10]，且布袋可以重复利用，降低使用成本。③在接卸车、输送等环节加设移动式脉冲除尘器，除尘器主风管分出多个支管与设备搭接处的密闭罩连接，在粮食全密闭运输的同时，所有粮食落差处有负压吸附粉尘和轻质杂质，具体如图8所示。

图8 改造后除尘环节图

3 粉尘检测方法与测试点

3.1 检测方法

本次检测试验，采用CCZ-1000型粉尘浓度测量仪进行粉尘检测，将粉尘测量仪机架固定在地面上，调节粉尘测量仪吸尘口，使吸尘口的高度在距离地面1.5 m处，距离待检测设备1 m处。通过设备自带程序抽取一定时间的含尘气体，洁净的空气通过滤膜，而粉尘遗留在已知质量的滤膜上，采样前后滤膜的质量会有所增加，通过设备自带软件，计算出一定体积内粉尘的质量，从而得出粉尘浓度（mg·m-3）。

3.2 测尘点的选择

测尘点主要选择在产生粉尘较大位置，分别为散粮车与卸粮机搭接处A点、卸粮机与倾斜输送机搭接处B点、第一清理筛入料口及出杂口处C点、第一清理筛出料与倾斜输送机搭接处D点、第二清理筛入料口及出杂口处E点，共5个检测点，如图9所示。若散粮为一筛作业时，对A、B、C、D点进行检测；若散粮为两筛作业时，对A、B、C、D、E点进行检测。

图9 粉尘浓度检测位置图

4 改造前后结果与分析

为检验散粮入仓粉尘抑制改造效果，在夏粮收购入仓阶段，分别对一筛作业和两筛作业进行改造前后粉尘浓度检测对比。

4.1 一筛作业粉尘改造前后对比

以小麦为原粮进行一筛作业，对改造前后M1和M2作业线分别在A、B、C、D处进行粉尘测试，M1和M2作业线处理量分别为54.9 t·h-1和43.7 t·h-1。具体检测结果见表1和表2。

表1 M1入仓作业粉尘浓度检测结果表

表2 M2入仓作业粉尘浓度检测结果表

由表1可知，设备改造前后A点粉尘浓度由105.80 mg·m-3下降到18.60 mg·m-3，下降幅度为82.42%；B点粉尘浓度由64.23 mg·m-3下降到10.68 mg·m-3，下降幅度为83.37%；C点粉尘浓度由57.84 mg·m-3下降到2.63 mg·m-3，下降幅度为95.45%；D点粉尘浓度由72.51 mg·m-3下降到6.06 mg·m-3，下降幅度为91.64%。其中，C点下降比例最大，A点下降比例最小，综上粉尘浓度下降比例达82.42%～95.45%。由以上数据，可知粉尘抑制改造效果显著。

由表2可知，设备改造前后A点粉尘浓度由64.27 mg·m-3下降到17.82 mg·m-3，下降幅度为72.27%；B点粉尘浓度由42.75 mg·m-3下降到4.76 mg·m-3，下降幅度为88.87%；C点粉尘浓度由38.71 mg·m-3下降到4.06 mg·m-3，下降幅度为89.51%；D点粉尘浓度由25.16 mg·m-3下降到2.23 mg·m-3，下降幅度为91.14%。其中，D点下降比例最大，A点下降比例最小，综上粉尘浓度下降比例达72.27%～91.14%。由以上数据可知，粉尘抑制改造效果显著。

M1和M2入仓作业线数据对比分析中，小麦水分均为13.0%，原粮杂质分别为1.1%和0.9%，差距不大。M1和M2入仓作业线均采用散粮运输车底部开孔，通过插板调节流量，粮食通过溜槽自流卸车，在无法自流后采用人工卸粮的方式。由于M1和M2入仓作业线散粮车底部插板开放大小以及卸粮工人数量不同，导致M1和M2入仓作业线稻谷处理量不同，分别为26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。M2入仓作业线的稻谷处理量大于M1入仓作业线，导致M2入仓作业线的4个测试点改造前后粉尘浓度均比M1入仓作业线低，这说明在同等条件下，处理量大小对现场粉尘浓度影响很大，即处理量越大现场粉尘浓度越大。

4.2 两筛作业粉尘改造前后对比

以稻谷为原粮进行两筛作业，对改造前后N1和N2作业线分别在A、B、C、D、E处进行粉尘测试，N1和N2作业线处理量分别为26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。具体检测结果见表3和表4。

表3 N1入仓作业线粉尘浓度检测结果表

表4 N2入仓作业线粉尘浓度检测结果表

根据表3可知，设备改造前后A点粉尘浓度由46.78 mg·m-3下降到6.70 mg·m-3，下降幅度为85.68%；B点粉尘浓度由48.75 mg·m-3下降到3.82 mg·m-3，下降幅度为92.16%；C点粉尘浓度由32.78 mg·m-3下降到2.02 mg·m-3，下降幅度为93.84%；D点粉尘浓度由29.78 mg·m-3下降到2.14 mg·m-3，下降幅度为92.81%；E点粉尘浓度由19.26 mg·m-3下降到1.22 mg·m-3，下降幅度为93.67%。其中，C点下降比例最大，A点下降比例最小，综上粉尘浓度下降比例达85.68%～93.84%。由以上数据可知，粉尘抑制改造效果显著。

根据表4可知，设备改造前后A点粉尘浓度由120.45 mg·m-3下降到8.36 mg·m-3，下降幅度为93.06%；B点粉尘浓度由78.95 mg·m-3下降到5.71 mg·m-3，下降幅度为92.77%；C点粉尘浓度由64.88 mg·m-3下降到5.60 mg·m-3，下降幅度为91.37%；D点粉尘浓度由59.78 mg·m-3下降到13.87 mg·m-3，下降幅度为76.80%；E点粉尘浓度由56.42 mg·m-3下降到6.27 mg·m-3，下降幅度为88.89%。其中，A点下降比例最大，D点下降比例最小，综上粉尘浓度下降比例达76.80%～93.06%。由以上数据可知，粉尘抑制改造效果显著。

N1和N2入仓作业线数据对比分析中，稻谷水分为13.8%和13.4%，原粮杂质分别为1.1%和1.4%，差距不大。M1和M2入仓作业线均采用散粮运输车底部开孔，通过插板调节流量，粮食通过溜槽自流卸车，在无法自流后采用人工卸粮的方式。由于N1和N2入仓作业线散粮车底部插板开放大小以及卸粮工人数量不同，导致N1和N2入仓作业线稻谷处理量不同，分别为26.5 t·h-1和36.5 t·h-1。N2入仓作业线的稻谷处理量大于N1入仓作业线，导致N2入仓作业线的5个测试点改造前后粉尘浓度均比N1入仓作业线低，这说明在同等条件下，处理量大小对现场粉尘浓度影响很大，即处理量越大现场粉尘浓度越大。

5 结论

本研究对平房仓散粮入仓作业线进行粉尘抑制改造，粉尘浓度由改造前的19.62～120.45 mg·m-3，降低至1.22～18.60 mg·m-3，粉尘浓度下降比例达72.27%～95.45%，粉尘浓度明显下降，改造效果显著。其中，处理量对平房仓散粮入仓作业线粉尘浓度影响很大，在同等条件下，处理量越大现场粉尘越大。该种散粮入仓作业线设备抑尘改造方法，基本上解决了平房仓散粮入仓现场粉尘漫天飞舞的现象，不仅保护了环境，而且减少了粉尘危害，更降低了粉尘爆炸的可能性。

6 前景展望

平房仓散粮入仓作业作为粮食收储的重要环节，在坚持打造“蓝天保卫战”“以人为本”的背景下，入仓作业粉尘抑制改造如火如荼地进行中，该种粉尘抑制改造效果明显，不仅可以大幅度改善作业环境，而且对人体的危害明显减小，几乎可杜绝密封爆炸的可能性。综上所述，平房仓散粮入仓作业粉尘抑制改造不仅切实可行，而且具有推广实用价值。