葉維林 葉 威 李鈺志 蘇 勇 林賢臣 羅 慧 汪珉卿 葉婉婉 夏常月 周 超 葉青松 章 早

[1 湖北葉威(集團(tuán))糧油機(jī)械有限公司 448124] [2 湖北葉威(集團(tuán))糧食有限公司糧油研究院 448124]

糧食入庫(kù)主要包括卸糧、輸送、清雜、裝倉(cāng)、補(bǔ)倉(cāng)等過程，傳統(tǒng)入倉(cāng)工藝中，糧食在各環(huán)節(jié)運(yùn)輸過程中不可避免產(chǎn)生粉塵，導(dǎo)致糧庫(kù)入庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)“揚(yáng)塵滿天飛”現(xiàn)象屢見不鮮,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的身體健康造成嚴(yán)重威脅，也對(duì)庫(kù)區(qū)周邊環(huán)境帶來較大污染。同時(shí)，通過對(duì)糧庫(kù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)粉塵實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)粉塵濃度最高能達(dá)147 mg/m3[1]，高濃度粉塵污染周圍環(huán)境，同時(shí)對(duì)作業(yè)人員健康帶來危害。

針對(duì)以上問題，在確保單作業(yè)線產(chǎn)量不低于80 t/h的條件下，對(duì)移動(dòng)式高效環(huán)保原糧入倉(cāng)技術(shù)進(jìn)行研究，成功實(shí)現(xiàn)入庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度低于20 mg/m3。對(duì)原有入庫(kù)作業(yè)線進(jìn)行升級(jí)改造或替換，采用環(huán)保設(shè)備，包括環(huán)保高效無塵單邊橋、環(huán)保高效無塵卸糧車、環(huán)保無塵輸送設(shè)備(輸送機(jī)、裝倉(cāng)機(jī)、補(bǔ)倉(cāng)機(jī))、環(huán)保高效無塵清理篩等，該套設(shè)備已在荊門北郊國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)等多個(gè)糧庫(kù)成功進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該套設(shè)備在抑制粉塵方面效果良好。

1 材料和方法

1.1 糧食入倉(cāng)流程

散裝原糧車輛→糧食接卸環(huán)節(jié)→糧食輸送環(huán)節(jié)→糧食清理環(huán)節(jié)→入倉(cāng)輸送環(huán)節(jié)→入倉(cāng)。

1.2 升級(jí)改造方法

由于我國(guó)糧食儲(chǔ)備倉(cāng)絕大部分為高大平房倉(cāng)，糧食入倉(cāng)基本采用移動(dòng)組合式多套設(shè)備進(jìn)行敞開式作業(yè)，為此針對(duì)糧食入庫(kù)作業(yè)線上各環(huán)節(jié)設(shè)備環(huán)保、除塵、安全、衛(wèi)生進(jìn)行研究，改變傳統(tǒng)敞開無序的排放作業(yè)模式，采用集清理、風(fēng)選、集塵、密閉回收為一體的工作模式,各環(huán)節(jié)設(shè)備根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體改造。實(shí)現(xiàn)糧食入倉(cāng)單作業(yè)線現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度控制在20 mg/m3以下，產(chǎn)量不低于原輸送線產(chǎn)能指標(biāo)。

1.3 糧食接卸環(huán)節(jié)

以往散糧卸車環(huán)節(jié)，采用單邊卸車，人工和卸糧機(jī)結(jié)合的作業(yè)方式，由于卸糧機(jī)作業(yè)面有限，且糧食在自然流空至三分之二時(shí)會(huì)停止流動(dòng)，存在卸糧不干凈、效率低下、人工鏟扒揚(yáng)塵大等問題。為保證散糧卸車環(huán)節(jié)的環(huán)保高效無塵，針對(duì)作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)單邊橋與卸糧車進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)研發(fā)。

1.3.1 單邊橋技術(shù)改造 根據(jù)糧食顆粒的散落特性，結(jié)合TRIZ技術(shù)中的空間維數(shù)原理和連續(xù)有益作用原理，進(jìn)行了方案創(chuàng)新。研發(fā)出高效卸車系統(tǒng)，通過引入移動(dòng)組合式單邊升降技術(shù)，車輛在卸糧時(shí)一側(cè)前后輪駛上單邊橋，通過單邊液壓不斷調(diào)整車輛傾斜度，使車廂底板形成一定水平夾角，車輛傾斜度增加，傾向卸糧機(jī)，加快卸糧流度，使糧食加速自然流至四分之一，提高了工作效率，減少了人工作業(yè)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,減少現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵。圖1為環(huán)保高效無塵單邊橋。

圖1 環(huán)保高效無塵單邊橋

通過單邊橋的液壓升降系統(tǒng)，控制器可協(xié)調(diào)第一橋體和第二橋體下方的所有升降頂同時(shí)同步等速上下移動(dòng)，調(diào)節(jié)升降頂?shù)淖畲蟾叨?，使得一般?guī)格的運(yùn)糧車輛的傾斜角度不超過10°，避免車輛一側(cè)升高過度導(dǎo)致車輛側(cè)翻，確保了卸糧作業(yè)安全,單邊橋設(shè)備具備多個(gè)輔助輪方便收納移動(dòng)行走。

1.3.2 卸糧車技術(shù)改造 運(yùn)糧車將糧食傾斜流落在卸糧車的過程中，糧食經(jīng)過移動(dòng)和震動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，卸糧作為平房倉(cāng)入庫(kù)過程的第一個(gè)環(huán)節(jié)，需嚴(yán)格控制粉塵的吸納處理。實(shí)際作業(yè)過程中，由于卸糧車的停靠位置、卸糧區(qū)域各不相同，傳統(tǒng)固定式或分體式除塵裝置不能很好滿足使用需求。因此，在卸糧車上增加除塵裝置，該裝置使用吸風(fēng)罩覆蓋整個(gè)卸糧車上方，利用防塵風(fēng)機(jī)通過管道輸送，可有效收集卸糧過程中出現(xiàn)的粉塵，便于進(jìn)行集中處理。

在輸送帶的抖動(dòng)和卸糧斗除塵裝置的共同作用下，可去除散糧攜帶的部分粉塵，收集飛散在空氣中粉塵的同時(shí)，從源頭減少糧食中粉塵含量，實(shí)現(xiàn)了卸糧過程的高效環(huán)保。圖2為環(huán)保高效無塵卸糧車。

圖2 環(huán)保高效無塵卸糧車

1.4 糧食輸送環(huán)節(jié)

1.4.1 輸送機(jī)技術(shù)改造 傳統(tǒng)糧食輸送機(jī)的清選除塵，一般使用風(fēng)機(jī)向清選倉(cāng)的除塵口通入高壓風(fēng)，以達(dá)到吹出粉塵雜質(zhì)的目的，該方法氣固分離效果差，且吹出的粉塵雜質(zhì)收集難度大，容易被氣流吹起而引起二次污染。基于空氣動(dòng)力學(xué)原理，結(jié)合TRIZ技術(shù)中的隔離原理和連續(xù)有益作用原理，首先進(jìn)行了輸送機(jī)抑塵改造，增加了進(jìn)料抑塵罩、密封進(jìn)料抑塵罩，出料密閉罩(見圖3)，實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)塵的密閉收集。然后進(jìn)行了清選除塵改造。研發(fā)的輸送機(jī)清選除塵裝置包括清選倉(cāng)、A擋板、B擋板、氣固分離管、風(fēng)機(jī)、集塵管(見圖4)，設(shè)有除塵口的清選倉(cāng)安裝在輸送機(jī)的頂端，清選倉(cāng)的進(jìn)料口與輸送機(jī)的岀料口相通,清選倉(cāng)內(nèi)壁上的A擋板和B擋板與清選倉(cāng)內(nèi)壁分別形成角度α和β，0°≤α、β≤120°，在除塵口加設(shè)氣固分離管(包括直通管、螺旋葉片、內(nèi)膽和錐度圓管)、集塵管及粉塵收集裝置。散糧由進(jìn)料口進(jìn)入后落入料斗中，揚(yáng)塵經(jīng)沉降室中的隔板阻擋、減速、沉降并隨著散糧落入輸送帶中，有效抑制了進(jìn)料過程中的揚(yáng)塵；散糧通過輸送帶輸送至清選倉(cāng)，通過A擋板和B擋板的導(dǎo)向作用，使糧食沿著遠(yuǎn)離除塵口的一邊下落到生產(chǎn)線下一環(huán)節(jié)，而帶粉塵雜質(zhì)的氣流則被氣固分離管吸入，并通過螺旋通道導(dǎo)向引導(dǎo)成旋轉(zhuǎn)氣流，氣流中的粉塵雜質(zhì)依靠離心力作用貼著氣固分離管的錐度圓管內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)，然后通過集塵管分離出來，并最終收集到收集裝置中，氣固分離后的潔凈氣流則通過出風(fēng)口直接排到大氣中。

圖3 環(huán)保高效無塵輸送機(jī)

注：1.輸送機(jī) 2.清選倉(cāng) 2-1.除塵口 3.A擋板 4.B擋板 5.氣固分離管 6.風(fēng)機(jī) 7.集塵管 8.進(jìn)風(fēng)口 9.出風(fēng)口 10.卸塵口 11.連接管 12.收集裝置圖4 環(huán)保高效無塵輸送機(jī)清選除塵裝置

1.5 糧食清理環(huán)節(jié)

1.5.1 清理篩技術(shù)改造 對(duì)清理篩的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行整合，研制高效環(huán)保無塵清理中心，集振動(dòng)篩選、比重風(fēng)選、二元沉降、絞龍閉風(fēng)收集分離、脈沖除塵、回收為一體，與卸糧機(jī)、進(jìn)出料輸送機(jī)相結(jié)合，確保入倉(cāng)線全線無塵。如圖5所示，卸糧機(jī)、進(jìn)料輸送機(jī)工作時(shí)，產(chǎn)生的灰塵先被抑塵罩控制，通過輸送機(jī)清選除塵裝置進(jìn)行集塵處理，到達(dá)集塵器1再次收集沉降。進(jìn)料輸送機(jī)向清理中心進(jìn)料時(shí)產(chǎn)生的灰塵可由抑塵罩控制，輸送機(jī)清選除塵裝置一次除塵，再通過集塵器2收集沉降。當(dāng)糧食通過振動(dòng)篩選、比重風(fēng)選后，篩選過的糧食通過下料輸送機(jī)入倉(cāng)，產(chǎn)生的灰塵可被抑塵罩控制，由集塵器3收集沉降。通過比重風(fēng)選、二元沉降系統(tǒng)、絞龍閉風(fēng)收集系統(tǒng)后，使糧食、輕雜、灰塵螺旋分離，輕雜向下沉降，灰塵向上，由集塵罩通過集塵風(fēng)道被脈沖除塵器收集，經(jīng)過多次抑塵、降塵、集塵處理后，可達(dá)到清理篩周邊作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)空氣粉塵含量小于10 mg/m3，大幅改善糧食入倉(cāng)作業(yè)環(huán)境。

圖5 環(huán)保高效無塵清理篩

1.6 糧食入倉(cāng)輸送環(huán)節(jié)

1.6.1 掛架裝倉(cāng)機(jī)技術(shù)改造 糧食經(jīng)過高效環(huán)保清理篩后，糧食中的雜質(zhì)與粉塵已被高度清理，清理環(huán)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度低于8 mg/m3，糧食再次經(jīng)過環(huán)保除塵輸送機(jī)后，到達(dá)糧食掛架輸送機(jī)與裝倉(cāng)機(jī)，此時(shí)糧食產(chǎn)生粉塵的濃度已降至極低，所以在該環(huán)節(jié)無需配備相關(guān)的除塵裝置，應(yīng)更多注重輸送作業(yè)效率。傳統(tǒng)裝置在裝倉(cāng)過程中，需要不斷進(jìn)行移動(dòng)調(diào)整，配套輸送機(jī)也要隨之挪動(dòng)，此時(shí)必須停止作業(yè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作效率低。

技術(shù)改造時(shí)結(jié)合TRIZ技術(shù)中的分割原理和連續(xù)有益作用原理，進(jìn)行了功能創(chuàng)新發(fā)明。通過掛架裝置關(guān)聯(lián)隨行輸送、裝倉(cāng)設(shè)備，將輸送機(jī)設(shè)置為上、下兩個(gè)輸送單元，并為輸送機(jī)和裝倉(cāng)機(jī)配置升降、伸縮、轉(zhuǎn)向、俯仰系統(tǒng)，能夠快速、便捷地調(diào)整位置和高度，在轉(zhuǎn)盤中部設(shè)置通孔，使伸縮轉(zhuǎn)向輸送機(jī)輸送的糧食落入掛架輸送機(jī)時(shí)始終位于第一輸送帶的中央,防止糧食從第一輸送單元的兩側(cè)掉落,糧食從位于上方的第二輸送單元運(yùn)輸至位于下方的第一輸送單元，再掉落至裝倉(cāng)機(jī)的第三輸送單元，大幅擴(kuò)大了作業(yè)范圍，設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)調(diào)整時(shí)無需頻繁停機(jī)中斷作業(yè)，提高了工作效率，省時(shí)又省力。

注:1.進(jìn)料斗 2.轉(zhuǎn)向伸縮輸送機(jī) 3.伸縮導(dǎo)軌 4.轉(zhuǎn)軸 5.料斗 6.回轉(zhuǎn)盤 7.伸縮移動(dòng)小車 8.掛架輸送機(jī) 9.移動(dòng)輪 10.掛架器 11.匯集斗 12.掛架轉(zhuǎn)向頭 13.集料斗 14.掛架 15.升降頂 16.裝倉(cāng)輸送機(jī) 17.移動(dòng)機(jī)架 18.轉(zhuǎn)向器 19.轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)支架 20.驅(qū)動(dòng)總成 21.升降導(dǎo)輪 22.掛架輸送機(jī)移動(dòng)輪 23.轉(zhuǎn)向伸縮輸送機(jī)移動(dòng)輪圖6 環(huán)保高效掛架裝倉(cāng)機(jī)

2 結(jié)果與分析

2.1 應(yīng)用測(cè)試

為檢驗(yàn)該套原糧入倉(cāng)裝備的實(shí)際作業(yè)效果，分別在荊門市東寶區(qū)革集糧食儲(chǔ)備庫(kù)、荊門北郊國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)、荊門余嶺糧食儲(chǔ)備庫(kù)各進(jìn)行10次入倉(cāng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)的入倉(cāng)方式為二篩稻谷原糧入倉(cāng)。

2.2 檢驗(yàn)儀器

便攜式粉塵檢測(cè)儀(600 s)。

2.3 檢測(cè)點(diǎn)

A～G粉塵濃度檢測(cè)點(diǎn)設(shè)在入糧、出糧口、設(shè)備連接處、或粉塵濃度較高處。I、H檢測(cè)點(diǎn)為距離清理篩15 m處，檢測(cè)點(diǎn)分布見圖7。

圖7 粉塵檢測(cè)點(diǎn)

2.4 檢測(cè)方法

在檢測(cè)點(diǎn)1 m范圍內(nèi)的上、下、左、右四個(gè)方位進(jìn)行粉塵濃度檢測(cè)，每3 min檢測(cè)1次，數(shù)據(jù)結(jié)果取平均值。

2.5 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果見表1～表3。

表1 荊門市東寶區(qū)革集糧食儲(chǔ)備庫(kù)試驗(yàn)紀(jì)錄

移動(dòng)式高效環(huán)保原糧入倉(cāng)成套裝備試驗(yàn)紀(jì)錄序號(hào)粉塵檢測(cè)點(diǎn)及平均粉塵濃度(mg/m3)ABCDEFGHI入倉(cāng)含雜率(%)產(chǎn)量(t/h)116.0213.1213.069.577.136.534.951.091.740.4891218.6113.7912.919.987.835.823.3431.210.7281315.7713.1512.888.227.234.853.112.41.220.78103418.7715.2813.848.066.434.044.161.410.780.58110515.3716.9713.688.498.136.914.481.461.440.54107618.2613.2312.939.538.996.564.32.130.890.62105717.9915.8313.267.556.254.694.291.851.760.4998818.9114.1712.519.787.424.594.161.221.630.6690916.7615.3612.547.817.675.523.941.561.050.66811016.3514.1114.559.768.494.093.41.891.520.61117合計(jì)17.2814.513.218.877.565.364.011.81.320.6198

表2 荊門北郊國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)試驗(yàn)紀(jì)錄

移動(dòng)式高效環(huán)保原糧入倉(cāng)成套裝備試驗(yàn)紀(jì)錄序號(hào)粉塵檢測(cè)點(diǎn)及平均粉塵濃度(mg/m3)ABCDEFGHI入倉(cāng)含雜率(%)產(chǎn)量(t/h)116.715.6512.317.37.054.573.422.981.060.49100217.8615.2914.027.588.956.583.992.21.520.59105317.7113.7613.089.288.756.823.572.250.540.53103415.2615.4614.269.36.695.393.002.020.940.7289515.315.2613.887.568.576.593.381.210.860.62100618.8515.0512.448.826.25.594.812.841.510.46114717.8613.2412.737.817.754.063.842.911.630.5791815.3113.2612.487.927.096.654.521.761.70.62109918.9415.7812.268.037.66.213.851.791.780.501071015.2814.2112.159.896.525.673.361.250.920.43110合計(jì)16.914.6712.978.347.515.813.772.121.240.55103

表3 荊門余嶺糧食儲(chǔ)備庫(kù)試驗(yàn)紀(jì)錄

移動(dòng)式高效環(huán)保原糧入倉(cāng)成套裝備試驗(yàn)紀(jì)錄序號(hào)粉塵檢測(cè)點(diǎn)及平均粉塵濃度(mg/m3)ABCDEFGHI入倉(cāng)含雜率(%)產(chǎn)量(t/h)115.5214.5512.227.377.985.743.382.81.690.53102217.7514.7414.349.016.645.743.651.770.870.58106315.3916.5212.298.226.335.513.201.601.410.4990417.2214.914.109.356.435.873.272.110.550.7385517.9413.7213.207.738.875.584.691.841.070.4090616.8516.3412.277.186.645.284.162.380.750.42111717.6113.2112.729.898.764.273.621.391.700.4498816.8114.7512.378.066.085.853.401.100.710.62120918.7115.8612.599.966.626.604.432.921.760.661031016.1413.3513.378.576.735.003.101.581.420.4187合計(jì)16.9914.7912.948.537.515.543.691.941.190.5299

3 結(jié)論與討論

綜合三個(gè)庫(kù)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，使用該套原糧入倉(cāng)裝備進(jìn)行二篩作業(yè)后，原糧含雜率<1%,各檢測(cè)點(diǎn)粉塵濃度均不高于20 mg/m3，且設(shè)備稻谷產(chǎn)量為100 t/h,滿足糧食高效無塵清理、快速出入倉(cāng)的要求。從粉塵濃度測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，原糧卸車環(huán)節(jié)粉塵濃度最高高達(dá)18.94 mg/m3，通過各環(huán)節(jié)高效除塵設(shè)備的層層抑塵、降塵、除塵、集塵，在G檢測(cè)點(diǎn)入倉(cāng)時(shí)粉塵濃度已降低至小于5 mg/m3，H、I兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)表明，此環(huán)節(jié)糧食產(chǎn)生的粉塵濃度逐漸降低至接近空氣中粉塵濃度水平。

該套原糧入倉(cāng)裝備，不僅消除了庫(kù)區(qū)對(duì)周邊產(chǎn)生的粉塵污染，還可以避免作業(yè)環(huán)境因粉塵濃度過高對(duì)工作人員產(chǎn)生的健康危害，符合國(guó)家綠色環(huán)保儲(chǔ)糧的技術(shù)要求，有利于保障儲(chǔ)糧安全。