混凝土搅拌站除尘设计和设备选用

随着国家大规模基础设施建设，对混凝土的大量需求，使得混凝土生产机械——搅拌站得到了空前的发展并日趋成熟。但是搅拌站粉尘污染的处理和控制仍然是困扰着许多机械生产厂家的难题。许多搅拌站因为排尘不达标而受到环保部门的处罚。有些搅拌站自开始使用效果就不理想；有些站除尘设备使用了不久就发生除尘机堵塞问题，造成用户的投诉。正确地设计和合理选用除尘设备不仅可以确保搅拌站的整体质量，而且对降低使用成本和维护费用都有着十分重要的意义。笔者就多年处理搅拌站除尘系统的经验与大家交流。下面以两方混凝土搅拌站为实例.





1 混凝土站的粉尘来源
1.1 骨料的投料
　　沙石由皮带输送机从骨料仓输送到称量斗时,由于皮带输送机和集尘料斗之间存在着一定的落差，皮带机在抛投骨料时很容易产生粉尘。从成本角度考虑此处应当和其它粉料称量斗共用一套除尘设备，不宜单独设立。
1.2 称量斗上料
　　由螺旋输送机将料仓中的粉料输送到粉料称量斗（水泥，粉煤灰，膨胀粉等）时产生粉尘。
1.3 混合料往主机投料时产生大量的粉尘污染
1.4 储料料仓
　　散装物料罐车在往料仓打料时，由于物料的落差产生的粉尘，同时还伴随有仓内压力的产生。对于这种料仓，不但考虑料仓的除尘问题，同时还要考虑仓内压力释放的问题。

2 除尘设备的选用
2.1 滤芯材料和结构形式的选用
　　滤芯要求有较好的过滤效果和较高的过滤效率，使用寿命长。同时粉尘控制与物料的粒度分布、质量、颗粒大小和运动速度都有着密切关系。
　　目前国内外广泛采用聚酯无纺布做为滤芯的材料。这种材料具有透气性好，粉尘截取能力强，过滤精度高，有韧性及易于成型的特点，因而得到广泛应用[1]。
　　因为粉尘大部分是水泥粉、粉煤灰与沙石中夹杂的矿粉和灰尘，粉尘颗粒都在1.0～500μm之间，特性差异不大，宜选用同一类型的除尘材料。皱褶式滤芯由于占地空间小，除尘面积大，它是同等直径圆形滤芯的四倍，而且成型后，非常容易固定和抽取，方便维护,应用较多。
2.2 除尘器类型的选择
　　目前得到广泛采用的是脉冲反吹除尘器，通过文丘里管将高压空气（0.5～0.6MPa）以脉冲方式周期间歇式地吹入滤芯内部，将粘附在滤芯外表面的灰尘（块）吹落。这种除尘方式在粉尘颗粒最小为1μm时，除尘效率达99.6％[2],大大地延长了设备保养周期。另外一种是通过机械振动方式，振落滤芯表面的粉尘。这种方式结构简单,成本较低。
　　在以上几种污染中，尤其以主机和皮带机投料时,产生的粉尘较大，所以应以这些部位的除尘设计为主。
　　除尘器面积选用公式：F=K×Q/(60×VF ) [3]
　　K—安全系数.一般取1.2～1.4[4].在以下的实例中我们取1.2：
　　Q—空气流量.它等于3600×M/T；M为投放物料的体积（m3 ），T为物料投放所需的时间 s：
VF—过滤速率 m/min:
　　例如，一台2m3的搅拌主机一次所需物料的体积为3.2m3，投料持续15s，物料对聚酯滤芯的过滤速率为1.2 m/min,则除尘器需求的面积为：
　　F=1.2×3600×3.2/(60×1.2×15)≈14 m2
　　对于皮带机一次投放沙石的体积约为3.0m3.投料持续时间约为30s. 这种沙石混合料对聚酯滤芯的过滤速率为1.3 m/min,则除尘器需求的面积为6.0 m2。
　　对于称量斗同样可以计算出所需除尘器面积。例如：当搅拌C50混凝土时，水泥称量斗最大需求量为900kg,水泥的堆密度1200kg/m3。投料时间为30s，水泥对聚酯滤芯的过滤速率为1.2 m/min，则除尘器需求的面积为2 m2。
　　一般来说，一套搅拌站平均有两个或两个以上粉料称量斗，其中主要以水泥称量斗除尘为主，除尘器的总面积F总=F主机＋F皮带机 ＋F称量斗=14+6+2＝21 m2。
　　因此，对于搅拌站工作楼所有的称量斗、搅拌主机和皮带机应选用21m2脉冲反吹式除尘器。
2.3 储料料仓除尘器面积的选择
　　根据公式：F=K×Q/(60×VF)
　　安全系数K一般取1.2～1.4。料仓越大，内部缓解压力的能力越强，取值可小些。在以下的实例中我们取1.3。
　　Q—过风的风量. 以散装粉料罐车的风量做为计算依据,一般为每小时600～1300 m3/h。
　　例如当料仓是为200t的水泥料仓时,振动式除尘器的面积为24 m2。
　　有必要在此说明一下,以上只是考虑粉料罐车在间断性打料的方式下进行的选择。对于水泥船长时间打料的情况，根据实际处理经验，笔者认为每间隔1.5到2个小时,应停下来,对仓顶除尘器进行振动清理一下,然后再继续打料,确保除尘器足够的通气性；或者对该料仓加大除尘器面积,否则会发生严重的爆仓事故。笔者曾亲眼目睹过炸开的料仓和被打落到地上的除尘器。为了确保料仓的安全,必须在仓顶安装压力释放装置,以备不测。

3 除尘设备的使用
　　尽管许多搅拌站选择了面积合适的除尘器,除尘效果仍然不好。有些是安装了除尘器后,称量斗产生负压,影响粉料称量的精确度；有些是使用了没有多久,除尘效果就变得很差。应用方案也是一个很重要的问题。
3.1 关于称量斗产生负压的问题
　　经过技术分析和现场试验，笔者认为出现这些问题最根本的原因是：搅拌主机和称量斗这两个密闭的空间，由于无空气来源，当抽风机工作时，其内部空气只能被单向地抽出，因此产生负压。如果选用较小的抽风机，由于吸力太小，又不能足以将主机和称量斗的含尘空气抽出。
　　增加一个补气孔可以解决以上问题。当引风机工作时，干净空气从补气孔进入，称量斗的含尘空气被引风机吸入除尘室过滤后排出，空气形成对流，这样就不再会产生负压问题了。
具体操作如下：
　　在称量斗上平面的钢板上开一个φ250的孔，焊接一段带有连接法兰的φ250×80的短钢管，然后用螺栓连接一个φ250×520带有法兰的小型骨架滤袋(如图1)，便于拆卸清理.具体尺寸视现场情况而定。滤袋材料应选用那些透气性好、清灰容易，使用寿命长的除尘布,并且定期清洁。
　　还可以采用另外一种方法,通过一根φ150的管子将称量斗和搅拌主机直接连通,称量斗中的含尘空气先进入主机,然后再由主机引风管通向除尘器集尘料斗的侧面法兰上,人为延长其工作距离,降低引风机对称量斗造成的影响.
3.2 关于称量斗产生正压的问题
　　同样在主机上安装补气孔。在主机的上面开一个φ200的孔，焊接一段带法兰的φ200×80的短管子，连结一个φ200×400带弯头的管子，头部用卡箍固定一个滤布套即可(如图 2)。
　　在补气孔安装的平面上，其位置是离含尘空气排放口越远，参与循环的内部空间就大，除尘效果就越好。
　　以上两种方案经过实例采用后效果都非常好。
3.3 除尘效果减弱的问题
　　许多用户为了方便和节省成本,直接将搅拌主机的引风管接在除尘器集尘料斗的下方。由于风机的吸力,脉冲吹落的灰尘无法沉降到底部并流向主机,使滤芯始终处于灰尘的包围之中,灰尘没有沉降的过程,大大降低了除尘器的工作效率.解决的方法是在集尘料斗底部安装一个蝶阀，除尘器工作时关闭,所有的引风管都接在集尘料斗侧面法兰上,为脉冲吹落的灰尘提供沉降的空间，避免滤芯的二次污染(如图3)。根据实际情况,每班或4～5个小时定期打开蝶阀清理出收集来的粉尘.也可以安装一个由混凝土站软件操作系统自动控制的气动蝶阀,定期打开,将粉尘排放到搅拌主机中,减轻劳动强度。
　　综合上述，正确设计和合理选用除尘设备，不仅可以避免粉尘对大气的污染，同时也提高了搅拌站的整体性能。