上海外經(jīng)集團(tuán)控股有限公司 上海 200032

1 研究背景

由上海外經(jīng)集團(tuán)控股有限公司牽頭承建的伊朗德黑蘭北部高速公路項目一期工程位于德黑蘭北部山區(qū)，全長32 km，有大量的橋梁、隧道、涵洞等混凝土結(jié)構(gòu)工程，混凝土設(shè)計方量達(dá)102 萬m3，水泥消耗量34 萬t，施工高峰期平均日消耗水泥量超過500 t。

由于伊朗當(dāng)?shù)厮嘭浽炊倘惫?yīng)不穩(wěn)定，無法按照施工進(jìn)度要求進(jìn)行供應(yīng)，因此需要設(shè)置大型倉儲以調(diào)節(jié)供應(yīng)。另外，從水泥廠到項目起點的運(yùn)輸條件較好，也適合大型車輛運(yùn)輸；而項目起點到現(xiàn)場各個工點的運(yùn)輸條件較差，只適合小型車輛運(yùn)輸。因此，為了運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)合理，需要設(shè)置中轉(zhuǎn)倉儲。

我們在項目起點處安裝了8 個水泥筒倉，每個筒倉能儲300 t水泥，總儲存能力為2 400 t，以達(dá)到調(diào)節(jié)供應(yīng)和中轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)哪康摹?/p>

2 水泥筒倉傳統(tǒng)排氣方案的不足

傳統(tǒng)水泥筒倉的工作原理如圖1所示[1]。即水泥通過壓力空氣輸送進(jìn)入筒倉，筒倉內(nèi)的空氣再通過頂部的排氣孔排放到筒倉外。由于水泥進(jìn)倉過程中，筒倉內(nèi)的水泥和氣體混合在一起，所以在排氣孔里需要安裝過濾網(wǎng)，把水泥粉塵過濾掉，空氣排放到筒倉外[2]。當(dāng)過濾網(wǎng)吸附水泥飽和而遭堵塞時，為了防止倉內(nèi)壓力不斷上升而引起爆炸，在倉頂設(shè)置防爆閥。當(dāng)筒倉內(nèi)壓力過高時空氣會沖破防暴閥排入大氣。但這種傳統(tǒng)工藝存在如下不足。

圖1 傳統(tǒng)水泥筒倉工作原理示意

（a）需要經(jīng)常維護(hù)。由于水泥筒倉頂部排氣孔內(nèi)的過濾網(wǎng)在吸附水泥粉塵后會堵塞，需經(jīng)常派專人進(jìn)行檢查和更換。檢查和更換濾網(wǎng)時需要專人爬到筒倉頂上操作，存在高空作業(yè)安全隱患；同時，經(jīng)常性的檢查和更換過濾網(wǎng)也增加了維護(hù)成本。

（b）浪費(fèi)水泥、污染空氣。傳統(tǒng)的排氣方案雖然在筒倉頂部安裝了過濾網(wǎng)，但是還是有一部分水泥粉塵會穿過濾網(wǎng)排放到筒倉外的大氣中。特別是當(dāng)過濾網(wǎng)使用一段時間吸附了水泥粉塵后，過濾能力就不斷降低，排放到筒倉外的水泥量就會不斷增加，排氣性能不斷減弱，甚至造成阻塞，導(dǎo)致倉內(nèi)氣體沖破防爆閥直接排到大氣中。這不僅造成水泥浪費(fèi)，更嚴(yán)重的是污染空氣，致使周邊的土壤硬化，破壞周邊的植被生長。

3 基本原理和排氣路徑

新型排氣方案的基本原理是利用相鄰的筒倉來回收前一個筒倉排放的空氣進(jìn)行沉淀，然后往下一個相鄰?fù)矀}再次排放、再次沉淀，直到最后一個筒倉。最后一個筒倉排放的氣體再經(jīng)過空氣清潔罐中的水進(jìn)行過濾，使排放到大氣中的空氣得到徹底清潔。

根據(jù)上述基本原理，用壓力空氣向筒倉內(nèi)泵入水泥時，筒倉內(nèi)的空氣將向相鄰的筒倉排放，因此，傳統(tǒng)的筒倉頂部的排氣孔和過濾網(wǎng)都不需要了，取而代之的是用倒V形的連通管道將相鄰的2 個筒倉連接起來，即泵送水泥的筒倉通過該連通管向相鄰的筒倉排放空氣。

排氣路徑可以分為2 類，一類是單向排放，如圖2所示。由于排氣路徑越長，排放的水泥空氣混合氣體沉淀的次數(shù)越多，最終排放的氣體中水泥粉塵的含量越少，因此，1#、2#、3#筒倉泵送水泥時將關(guān)閉0#清潔罐的排氣閥門，打開9#清潔罐的排氣閥門，空氣將通過連通管向右邊的相鄰?fù)矀}排放，最終從9#清潔罐排入大氣。同理， 6#、7#、8#筒倉泵送水泥時將關(guān)閉9#清潔罐的排氣閥門，打開0#清潔罐的排氣閥門，空氣將向左邊的相鄰?fù)矀}排放，最終從0#清潔罐排入大氣。

圖2 筒倉相互回收單向排氣路徑示意

第二類是雙向排氣，如圖3所示。當(dāng)向中間的水泥筒倉泵送水泥時，將0#和9#清潔罐的排氣閥門都打開，采用雙向排放空氣，空氣同時從0#和9#清潔罐排放到大氣中。因為雙向排氣可以降低排放的氣流速度，因此水泥粉塵的沉淀效果更加明顯。3#、4#、5#、6#筒倉泵送水泥時都可以采用雙向排氣方式。當(dāng)多個筒倉同時在泵送水泥工作時，應(yīng)該安排在3#、4#、5#、6#筒倉工作，此時更適宜采用雙向排氣方式。

圖3 筒倉相互回收雙向排氣路徑示意

4 空氣清潔罐的原理

空氣清潔罐結(jié)構(gòu)如圖4所示，其原理就是將帶有水泥粉塵的空氣導(dǎo)入水中，用水清洗空氣中的粉塵?？諝馇鍧嵐迌?nèi)預(yù)先裝水，當(dāng)最后一個筒倉排出的空氣直接排入罐內(nèi)的水中，氣流中的水泥粉塵被水清洗留在水中，清潔空氣再通過排氣管排放到罐外大氣中。

圖4 空氣清潔罐結(jié)構(gòu)

5 水泥筒倉新型排氣方案的實踐檢驗

我們在德黑蘭北部高速公路項目起點處設(shè)置了水泥中轉(zhuǎn)站，安裝有8 個水泥筒倉。

在試運(yùn)行期間向1#筒倉泵送200 t水泥后，檢查2#筒倉中沉淀的水泥粉塵約有2 kg，而在3#筒倉底部卻幾乎看不到有沉淀的水泥粉塵。這說明水泥筒倉相互回收排放的方案只要有2 個筒倉以上組合就可以使用，當(dāng)然，多個筒倉組合的空氣清潔效果會更好。

本工程經(jīng)過3年多的運(yùn)行實踐檢驗，在沒有任何維修保養(yǎng)的情況下，筒倉的工作狀態(tài)一直處于完好狀態(tài)，罐底部沒有明顯的水泥淤積。實踐表明該新型排氣方案具有明顯的優(yōu)越性，其體現(xiàn)在包括免維護(hù)、無水泥損耗、零污染排放等。

6 結(jié)語

利用相互回收原理研制的水泥筒倉新型排氣方案，經(jīng)過實際運(yùn)行表明，只要有2 個筒倉組合就可以實現(xiàn)相互回收達(dá)到無污染排放的目的，多個筒倉組合實現(xiàn)多級回收效果將更好。

3年多的運(yùn)營實踐表明：水泥筒倉相互回收的新型排氣方案具有免維護(hù)、無水泥損耗、排放零污染等優(yōu)點，這對于各類建筑工地、商品混凝土生產(chǎn)廠、水泥廠等儲存散裝水泥的設(shè)施都具有很高的實用價值。