水泥厂袋装水泥装车收尘系统改造探讨

石志刚 于景民 屈浩然 孙彦峰 秦 超 徐亚中

河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

1 水泥公司袋装车间现状

我公司承揽的某水泥公司袋装车间收尘改造EPC项目。该水泥厂袋装车间装包机长期以来工作环境恶劣，无任何粉尘控制措施。扬尘是该工段的主要污染源，环保和安全都无法达到国家标准要求。

该厂的水泥袋装车间共有4条装车机（其中2条装NO.32.5，另2条装NO.42.5）。由于编织袋质量和运输车型等问题，实现自动化叠包困难，需要人工进行丢包装车，其扬尘点主要在装车处。因包装机灌装过程中袋内的气体在输送、转运过程中一直没有完全释放出来，经操作人员连续地码放水泥袋，含尘气体受挤压，释放出粉尘。粉尘向码包上方、四周及装车皮带机出包溜板后方扩散。操作工装车作业时，移动皮带出口和装运车辆车厢底部距离较大，高度距离约为1 m。袋装水泥在落到车厢里时，冲击力较大，而此处无任何粉尘控制措施，产生的扬尘是该工段的主要污染源。

改造以期目标为装车位1 m范围内扬尘捕集率大于95%；二层岗位扬尘≤4 mg/m3；除尘器粉尘排放≤10 mg/Nmm3；符合国家及行业相关标准；执行安全生产标准化一级标准。

2 改造思路

经过与业主商讨，为降低改造成本，采用一个收尘器一拖四的形式，即一个收尘器对四个车道进行收尘（正常工作时只开一个车道），粉尘经收尘器下方铰刀送入空气斜槽，然后被送入原包装机回灰管回收。

每条车道设计三个收尘点。

第一个收尘点在装车码包的上方区域设置3 m×2.5 m伞形集尘罩作为主要收尘点。集尘罩上方接可升降圆管，通过移动小车上的卷扬机控制其上下调节。升降圆管是由3段卷制焊接直径约800 mm带法兰管道相互嵌套组成，其连接移动风箱。移动风箱通过移动小车连接固定风箱（如图2所示），固定风箱放置装车道单侧。电气控制与装车机连锁，启动装车机时收尘器同时工作。集尘罩在现场码袋作业场所上方与除尘器进风管道连接。集尘罩下部由三面软橡胶布帘围成半密封空间，操作人员在其内作业。集尘罩与卸车皮带斜度联动，可同步前后移动，保证与装车机出包溜板尾部保持固定的安全间距（此安全间距可调）。集尘罩上部可升降出风管接移动密封罩与固定于楼面上的矩形固定风箱连接。此部分作为一个整体固定在装车机上面，并设置车轮座在装车机轨道上随其一起移动，主收尘风罩与车辆始终保持一定距离（可调节）。这样降低了粉尘的扬尘高度，能使收尘风罩最大限度地罩住粉尘，满足大、中、小型车辆装车使用。

图1 顶楼收尘器及风管管路布置

图2 二楼收尘移动机头、移动风箱、固定风箱及皮带密封

第二个收尘点处采用加吸尘罩的形式收集转运皮带与装车皮带因高度差引起的散尘及水泥袋表面的浮灰。

第三个收尘点在装车机平皮带和花纹皮带的连接缝隙漏灰点处设置加装漏斗及吸尘风管。

3 具体实施方案介绍

因为每套包装机、装车机工艺相同，所以按单套装车系统叙述解决方案。

3.1 单套装车机系统根据实际运行状况，每套系统加装装车机系统扬尘捕捉系统

皮带机转运点收尘系统。

装车机平皮带和花纹皮带的连接缝隙处加装漏斗。

装车机机头收尘系统。

管道系统（废气输送系统）。

除尘器系统。

3.2 三个扬尘点

单套装车机系统从袋装水泥皮带输送机开始至装车，共有3个扬尘点:平面两台皮带转运溜槽各1个扬尘点；装车机平皮带和花纹皮带的连接缝隙处各1个漏灰点；两台装车机机头各1个扬尘点。这三处扬尘点收尘同时作业，其中主要扬尘及收尘为装车机头处。

转运溜槽处设收尘罩，灰尘由直径500mm风管直接接收尘器进风管（如图1所示）。装车机平皮带和花纹皮带的连接缝隙处加装漏斗及吸尘罩。

上述两点要达到最大程度控制装车机扬尘，必须控制好袋装水泥清包作业，实现装车时皮带机带灰和水泥袋带灰最小化。

装车机头扬尘收集装置，移动装车机机头位置的抽风量和吸尘罩的合理设置是本工段环保治理的关键。综合考虑现场作业要求和工艺布置的局限性，我们在装车机头前部设置了一台吸尘罩，吸尘罩装置可随装车机自动上下前后移动。

头部吸尘罩作为主要扬尘收集装置，承担80%以上粉尘收集。其主要作用是收集装车至车厢板上部及装车位置前部产生的扬尘。

顶吸尘罩体布置在装车机机头前部恰当位置，三面采用软帘围挡，操作面敞开，吸尘罩规格为600 mm×2 400 mm。移动风箱安装在斜皮带的机架上，集尘罩安装在水泥落包点的上方，这样才能够随着机架的升降和前后移动，达到落包点扬尘的最佳收尘距离。吸尘罩的三向用软布帘封堵，落包点的扬尘是从作业人员的腿部被吸到集尘罩，不会飘落到作业人员的腰部以上，避免现场扬尘对作业人员造成健康危害。其围挡长度在安装时根据车型来确定。

3.3 管道系统

针对装车机系统的工作特性，固定风箱安装在二楼的地面上。移动风箱安装在花纹皮带的机架上，随装车机前后移。移动风管移动距离0～11 m。根据实际情况按最大移动距离设计，漏风率≤1%。我公司设计的固定风箱和移动风箱为轴套连接，整个收尘系统设有伸缩软连接，在使用过程中为零维护。

每台包装机系统配置两套移动风箱及固定风箱装置（如图3所示）。

图3 固定风箱装置

图4 装车机收尘管道布置示意图

为防止和减少风箱集灰，除尘器水平固定风箱设计风速≥25 m/s，收尘管道风速取20 m/s。

设计人员按照各支管与总管交汇处压力平衡的原则进行系统阻力平衡计算，确定各支管管径，且在各支管处都设有单独调节阀。

本项目改造采用的单个固定风箱长度12 m，平放置在移动轨道外侧。结构简单独特，截面为矩形“凵”，上部以胶带作为密封部件，在收尘器负压下胶带紧贴在固定风箱上部，其与移动风箱的连接如图4所示，此种结构与传统的移动软管相比阻力小，寿命长，且易于清灰维修。

3.4 系统收尘风量的计算和确定

3.4.1 Q1装车机机头吸尘罩口抽风量计算

顶吸罩按半密闭罩设计，所需抽风量按下式计算Q=A×V(V选择2.5～4.5 m/s)，其中A为闭罩开口及缝隙总面积。

本方案中 A=2.2×0.5×110%=1.21 m2，V 选择3.5 m/s。

Q1=1.21×3.5×3 600=15 246 m3/h

3.4.2 Q2平皮带与斜皮带夹角接灰漏斗吸尘口抽风量

漏斗吸尘软管内截面为矩形，截面面积约为0.02 m2，风速约为 20 m/s,风量 Q2为:

Q2=0.02×20×3 600=1 440 m3/h

3.4.3 Q3转弯溜子吸尘罩抽风量计算

该吸尘罩吸尘管内径150 mm，风速约为20 m/s，风量 Q3为:

Q3=（π×0.152）×20×3 600=5 086 m3/h

合计收尘总风量:

Q=Q1+Q2+Q3=（1 5246+1 440+5 086）=21 772 m3/h

系统阻力:

装车机头负压600 Pa、管道423 Pa+弯头阻力563 Pa、除尘器设计阻力1 600 Pa，合计3 200 Pa。

3.4.4 项目采用的气箱式脉冲袋收尘器 （型号PPC96-7）参数

处理风量34 560 m3/h，过滤风速0.85 m/min，过滤面积672 m2；

主变频电机75 KW，离心风机风量38 000 m3/h，全压 4 000 Pa；

经过此次改造，项目顺利通过验收。我公司设计的收尘系统可以有效解决袋装水泥包装车间的粉尘问题，除尘效果极好，极大地减少了水泥粉尘的排放，改善了装车工人的工作环境，收集的水泥粉尘又重新进入包装机装袋，避免了工作人员对水泥装车车道频繁的清理及人工回收散落的水泥的烦琐，提高了装车车间的机械化操作水平，彻底实现了移动式袋装水泥装车的清洁生产。