浅谈水泥工业用带式输送机的绿色设计

黄 兰

（四川大学锦城学院，四川 成都 611731）

引言

在现代化水泥工业企业中，原料、燃料、半成品（生料、熟料）和成品（水泥）需要经输送设备输送，保证生产的连续性。带式输送机适应能力强，是常见的连续输送设备，广泛应用于水泥工业的多个环节，包括矿山、破碎、包装、喂料、计量及堆取料等场合，具有效率高、运输距离长、动力消耗低、结构简单、经济适用、工作平稳可靠和操作方便等优点［1］。带式输送机在转运和输送粉粒状物料的过程中，易造成扬尘，有时物料也可能从皮带侧边洒落而产生粉尘，污染环境，危害健康。本文介绍了带式输送机在粉尘控制方面的绿色设计方法、技术和措施，为减少粉尘污染，建设以人为本、与环境和谐的水泥工厂提供借鉴。

1 绿色设计概念和原则

绿色设计又称为生态设计、环境设计、环境意识设计、环境友好设计等，是指借助产品生命周期中与产品相关的各类信息（技术信息、环境协调性信息、经济信息），利用模块化设计、并行设计等各种先进的设计理论，使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法［2］。绿色设计必须考虑环境效益，尽量减少对环境的破坏，向资源利用合理化、废弃物产生少量化、对环境无污染或少污染的方向发展。同时，绿色设计还应考虑要为企业控制成本和提高效益。

绿色设计的原则中有很重要的两点是零污染原则和技术先进原则。

1）零污染原则：设计时实施“预防为主、治理为辅”的环保策略，充分考虑如何消除污染源，从根本上防止污染。

2）技术先进原则：采用先进的技术，以获得最佳生态经济效益。

2 水泥工业用带式输送机的绿色设计

世界水泥技术发展趋势是以节约能源、节省资源和环境保护为中心，进行清洁生产和高效集约化生产，加强水泥生态化技术研究与开发，逐步减少天然资源和天然能源的消耗，最大程度减少环境污染，最大限度接收消纳工业废弃物和城市垃圾等，使水泥工业达到与环境友好、相容、和谐共存。《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915－2013）规定，水泥工业企业的物料处理、输送、装卸、储存过程应当封闭，对块石、粘湿物料、浆料以及车船装卸料过程也可采取其它有效抑尘措施，控制颗粒物无组织排放［3］。

2.1 粉尘的产生与危害

水泥生产给环境带来的主要是大气污染，污染物以（烟）粉尘为主。水泥生产几乎每道工序都伴随着粉尘的产生及排放，有组织排放是指从热力设备和通风设备排气筒排放的（烟）粉尘，无组织排放是指物料在装卸、运输、堆存过程中自由散发出来的粉尘。在皮带输送中存在开放式输送扬尘和输送过程中物料的洒落。水泥厂粉尘尘粒小，分散度高，长期吸入大量细微粉尘并在肺内留易得尘肺病，还会引起结膜炎、角膜炎、皮炎、鼻炎等疾病，极大的危害着人类健康。

2.2 减少扬尘的设计

在设计带式输送机时，为了减少粉尘飞扬，特别是在物料转运点需要考虑防尘措施，以下几方面应引起注意。

1）输送速度。在保证输送量的前提下，不易选择过高的输送速度，可考虑适当降低带速，增加输送带宽度。

2）物料下落高度。不宜过高，否则容易引起粉尘飞扬，设计时采用尽可能低的下落高度，例如在转运点，可把两台带式输送机的头尾轮放在联合钢支架上，从而降低下落高度；物料应沿着输送带的前行方向进料，还要尽可能避免物料直接垂直下落。

3）设置密封罩。可在皮带输送机的进料区段设置密闭的防尘罩，防尘罩要足够长，以便将扬尘部分整个密封起来，从结构上有效防尘粉尘污染［4］。

2.3 收尘设备的选择与安装

选择与带式输送机相匹配的收尘设备，同时加强操作管理。在扬尘点安装袋式收尘器，一般将几个扬尘点集中收尘。皮带输送机属开放式输送方式，可采用单机式脉冲袋式收尘器，收尘后直接排至皮带上［5］。袋式收尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤布将含尘气体中的固体粉尘捕集而分离出来的一种高效收尘设备，收尘效率高，运行稳定，能满足严格的环保要求。尽量选用统一型号、不同规格的收尘器，可降低备件数量，便于管理，降低维护成本。此外，还要做好定期保养风机、润滑管理和滤袋更换等维护工作，保证收尘设备稳定高效运行，从而提高水泥厂粉尘控制的效果。

2.4 管状带式输送机的应用

管状带式输送机是在通用带式输送机的基础上发展起来的一种新型带式输送机，输送带被正多边形（通常为正六边形）托辊组强制卷成圆管形，将物料密闭在输送带管内。输送带从进料段开始，由平形变成U形，再经过渡段逐渐变成圆管形，再逐渐过渡到U形、平形后卸料。在承载和回程段输送带都可成圆管形，有效避免粉尘飞扬。国内管状带式输送机研究始于20世纪80年代初期，其托辊组结构有多种形式，如3托辊、6托辊和8托辊等。

圆管带式输送机的优点如下。

1）清洁运输。输送带边缘搭接在一起，形成管状，物料不洒落，不飞扬，不泄漏，防尘效果显著，同时也防止了管外杂质混入被输送物料中，实现了无害化环保运输。

2）大倾角运输。普通带式运输机倾角一般可达18°左右。管状带式输送机将物料包在输送带中，物料和输送带的表面摩擦力增大，倾角达到30°。倾角越大，运输长度越短，可降低制造成本和基建费用。

3）便利的双向运输。在回程段，输送带也可形成管状，通过专用进料器和倾翻装置，物料可以进行反向运输。

4）灵活的布置线路。可空间弯曲输送，可绕过障碍物，不需要多台转载；由于输送带管横截面是圆形的，运输机架狭窄，安装方便，减少了建筑空间和基建材料，即使安装空间受限也可使用［6］。

2.5 国内外带式输送机绿色设计研究

国内外对带式输送机的绿色设计研究主要集中在虚拟设计、节能技术、转载点粉尘控制、噪声控制、绿色设计方法、动态设计、优化设计等方面。

在粉尘控制方面，德国MAN TAKRAF重型装备制造商开发了带式输送机虚拟仿真软件，建立带式输送机的卸载虚拟样机平台，可对转载点的物料卸载过程进行仿真，为减少粉尘设计提供参考；以色列学者Amos Ullmann、Abraham Dayan设计了带式输送机转载点的粉尘控制模型，对转载点设计和粉尘控制提供了理论依据。学者马云东、贾惠艳探索了输煤系统带式输送机转载点的流场特点、粉尘的产尘机理和逸散规律，寻求从源头上控制转载点粉尘污染的方法，提出了粉尘污染控制新方案——封闭负压控尘系统方案［7］。

3 结语

“绿色设计”已成为先进制造技术领域的研究热点之一，在水泥工业用带式输送机的粉尘控制方面，绿色设计方法、技术和理论应当引起重视，值得更广泛研究和推广。大力淘汰和改造落后设备，增加切实可行的防尘措施，开发环保新设备，有效控制颗粒物无组织排放，减少粉尘污染，实现绿色发展。

［1］ 刘志江.新型干法水泥技术［M］.北京：中国建材工业出版社，2005.

［2］ 刘志峰.绿色设计方法、技术及其应用［M］.北京：国防工业出版社，2008.

［3］ GB 4915－2013水泥工业大气污染物排放标准［S］.北京：中国环境科学出版社，2013.

［4］ 兰海.水泥工业用的带式输送机［J］.水泥，1991（3）：46－51.

［5］ 彭春元，许日昌.水泥厂粉尘来源与除尘技术分析［J］.材料研究与应用，2008（4）：347－351.

［6］ 孟文俊，黄琪，王静，等.圆管带式输送机的设计与选型［J］.硫磷设计与粉体工程，2009（6）：3－11.

［7］ 胡坤.带式输送机绿色设计关键技术与应用研究［D］.淮南：安徽理工大学，2012.