城市环保型混凝土工厂设计应用研究

【摘要】分析了混凝土工厂的基本构造及工作原理，阐述了环保型混凝土工厂设计的环境标准，就混凝土工厂的粉尘和噪音源进行了论述。结合实践，着重对混凝土工厂的粉尘和噪音控制方法进行了详实的分析研究。

【Abstract】 The basic structure and working principle of concrete plant were analyzed; the environment stan-dard for design of environmentally?鄄friendly concrete plant was expounded; the sources of dust and noise of con-crete plant were discussed. Combined with practice, the research was stressed on the control of dust and noise.

【关键词】混凝土工厂；粉尘控制；噪音控制；环保

【Key words】 concrete plant; dust control; noise control; environmentally-friendly

中图分类号：U415.5 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)02-0081-04

0 引言

随着中国经济建设的飞速发展，中国城市建设和基础设施建设得到快速发展和不断推进，商品混凝土的需求日益增加，各地投资商品混凝土工厂的热潮不断，至使混凝土工厂得到了空前的发展，并日趋成熟。然而，混凝土工厂粉尘污染和噪音的处理控制仍然是困扰着许多混凝土机械生产厂家和用户的难题。

正确合理地对混凝土工厂的环保性能进行优化设计和科学布置，不仅可以确保混凝土工厂的整体质量，提高其使用寿命，而且对提高混凝土工厂的使用性能和运行效果有着重要的技术价值，同时可以降低使用成本和维护费用。

1 混凝土工厂基本构造及工作原理

1.1 混凝土工厂基本构造

混凝土工厂总体结构三维模型如图1所示，主要由骨料和粉料储料系统（如砂石料场）、混凝土搅拌站（处于混凝土工厂的龙头位置）、污水回收再处理系统（砂石分离机和回收池等）、骨料和粉料运输系统（装载机、背罐车和散装水泥车等）、成品混凝土泵送系统（泵车和托泵等）、混凝土运输系统（搅拌车）等组成，用以完成混凝土原材料的储存、输送、计量、搅拌、出料，以及成品料的运输和泵送等工作。

1.2 混凝土工厂工作基本原理

在混凝土工厂中，其混凝土的拌制分为原材料准备、原材料称量、原材料输送、原材料卸料、搅拌、混凝土成品料卸料6个阶段进行，混凝土工厂整个系统的混凝土生产工艺流程如图2所示。

2 环保型混凝土工厂设计的相关环境标准

混凝土工厂拌和料中有水泥、粉煤灰、矿粉，而且骨料砂和石中也含有一定量的粉尘颗粒，设备工作时，组成整机的某些部件会排放一定量的粉尘，对空气造成污染，因此进行混凝土工厂的环保设计需要参照国家和行业相关环境标准。

2.1 环境空气质量标准

根据《环境空气质量标准》（GB 3095—1996），对不同的区域环境空气质量的要求标准也不同，主要有三类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区，一类区执行空气质量一级标准；二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区，二类区执行空气质量二级标准；三类区为特定工业区，三类区执行空气质量三级标准。

2.2 粉尘排放标准

《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）适用于现有污染源大气污染物排放管理，以及建设项目的环境影响评价、设计、环境保护设施竣工验收及其投产后的大气污染物排放管理。在国家《大气污染物综合排放标准》中对粉尘的排放浓度和排放速率均有详细规定。排放标准设置三项指标。

（1） 通过排气筒排放的污染物最高允许排放浓度。

（2） 通过排气筒排放的污染物，按排气筒高度规定的最高允许排放速率。任何一个排气筒必须同时遵守上述两项指标，超过其中任何一项均为超标排放。

（3） 以无组织方式排放的污染物，规定无组织排放的监控点及相应的监控浓度限值。排放标准规定了最高允许排放速率，按污染源所在的环境空气质量功能区类别，执行相应级别的排放速率标准，即：位于一类区的污染源执行一级标准（一类区禁止新、扩建污染源，一类区现有污染源改建时执行现有污染源的一级标准）；位于二类区的污染源执行二级标准；位于三类区的污染源执行三级标准。根据混凝土工厂建站所在区域所属的环境空气质量功能区，判定环境空气质量执行的标准等级。如混凝土工厂建在二类区，则混凝土工厂产生的粉尘指标需要达到相对较高要求的标准，混凝土工厂周围环境空气质量执行二级标准，混凝土工厂粉尘排放速率标准执行二级标准。

3 混凝土工厂的粉尘和噪音来源

混凝土搅拌站在生产过程中所产生的粉尘和噪音主要有以下三个方面。

（1） 骨料（砂和石）在上料、称量、输送过程中产生的扬尘，粉料（水泥、粉煤灰、矿粉和膨胀剂）在输送过程中产生的粉尘外泄，以及输送设备运行振动时产生的噪音。装载机在将骨料料场中的砂、石装载入搅拌站配料站时，装载机铲斗中骨料与配料站料仓间存在落差，铲斗抛料时产生扬尘。装载机作业时，铲料和抛料都将产生较大的噪音。

（2） 骨料和粉料在往主机投料时产生的大量粉尘。混凝土搅拌站主楼部分产生的粉尘主要分为两个阶段：第一阶段为粉料称量时产生的粉尘；第二阶段为粉料和骨料投入主机时产生的粉尘。骨料投料时，骨料与搅拌轴和搅拌臂的碰撞摩擦将产生较大噪音，另外搅拌臂和骨料的摩擦成为噪音的主要来源，特别是干摩擦时噪音将更大。

（3） 粉料仓在往仓内打料时产生的泄漏粉尘等。散装物料罐车在往料仓打料时，水泥、粉煤灰筒仓的物料传输是以高压空气为动力源输送的，在输送过程中，筒仓内的压力大于大气压，由此伴随着仓内压力的产生，压缩空气通过仓顶除尘器的滤芯向外释放。当仓顶除尘器的振动器发生故障或无人控制其振动时，粉尘将会堵死滤芯，此时粉料仓需要卸载压力，仓内的压缩空气通过安全卸压阀卸荷，然而安全卸压阀无空气过滤功能，粉尘会随着卸压的空气排放到大气中， 造成对周围环境的污染。

4 混凝土工厂的粉尘和噪音控制方法

4.1 骨料堆场全封闭

由于中国目前建材行业整体环保要求不高，碎石通常未经过水洗，粉尘含量高，在储存、运输、堆料及铲料过程中容易扬尘。在城市环保型搅拌站中引入全封闭的骨料堆场，料场整体骨架承重采用钢结构，整体强度高，内部空间大，光线好，非承重墙体可采用空心砖砌成，如图3所示。

通过在料场内设置喷淋水装置，对骨料起到压尘作用。采用全封闭式骨料堆场，工程车辆、装载机作业产生的粉尘不会排放到周边环境中，同时也降低了设备作业的噪音污染［1］。

4.2 骨料配料、上料环节全封闭

骨料配料时，装载机送料至配料站储存仓时，会产生大量粉尘。计量过程中，骨料由储料斗进入到计量斗，由计量斗落到皮带机上，这区间存在垂直高度落差，骨料会产生扬尘。在骨料输送环节，上下系统交接处如果暴露在周边环境中，粉尘很容易就对周边大气造成污染。不管是采用皮带机输送上料，还是提升机输送上料，可以将配料站和输送上料系统整体实现全封闭，用钢结构搭建骨架，用彩钢板做外包装材料进行封装，最终三维效果如图4所示。这样可以使骨料配料、上料输送过程中外泄到周边环境中的粉尘降至最低，同时还可以大大降低骨料输送时设备振动产生的噪音。

4.3 搅拌站主体外包装全封闭

搅拌站主体二层及以上外包装采用全封闭，可用角钢搭建骨架模型，用夹心彩钢板包装整体主楼框架，主体二层及以下部分可以使用空心保温砖材料砌成，保证主楼内产生的粉尘进入周围环境的大气含尘浓度控制在最小值。

目前市场上主流的环保型商混搅拌站主楼框架外包装都是全封闭式结构。搅拌站主体外包装全封闭的三维效果如图5所示。

4.4 优化集料投料时序

合理地设计集料投料顺序、进行交叉投料方式研究、获取最优的集料投料时序，能有效地降低粉尘排放■。三方主机混凝土搅拌站生产时序如图6所示（第一盘料的骨料输送时序不计算在内）。搅拌站正常生产时，骨料石、砂同时投入搅拌主机，水和液体添加剂也是在几乎同时投入搅拌机；大约过6 s后，粉料投入搅拌机，此时集料投送完毕。随后搅拌机进入纯搅拌时间，对于三方主机来说，以C30混凝土为例，一般需要搅拌30 s，打一盘料时混凝土生产循环周期约为60 s。

4.5 搅拌主机粉尘控制及除尘设计

搅拌主机是混凝土搅拌站的核心部件，搅拌站除尘设计的核心也就是搅拌主机的除尘设计。目前主流的搅拌站粉料计量、卸料时的主机除尘主要有三种方式：布袋式除尘、开放式箱体除尘及强制式收尘机除尘。

搅拌主机粉尘的控制分为两个阶段：第一阶段为粉料称量时粉尘的控制；第二阶段为集料投入主机时粉尘的控制。主机粉尘控制基本工作原理及气体流向如图7所示，图中的“阀”指用程序自动控制开启和闭合的蝶阀，“箭头”指含尘气体的流动方向，数字“1”和“2”分别指粉尘控制的第一阶段和第二阶段。第一阶段：螺旋输送机输送粉料到粉料计量斗中，实现粉料的称重（投料口的蝶阀关闭），此时含尘气体由粉料斗进入主机，如箭头1所示。第二阶段：当拌和料都称量完毕后，粉料计量斗和骨料待料斗的投料口蝶阀都打开，骨料和粉料都投入主机，搅拌主机开始搅拌物料形成混凝土。 拌和料进入主机时，主机形成正压，主机内的含尘气体往外流动，主机内的部分含尘气体由计量斗气道进入粉料斗中，另外一部分含尘气体由引风管进入收尘系统的过滤室，由于滤芯的作用，粉尘被粘在滤芯上，而气体最后被风机抽出排入大气。通过关闭待料斗气道的蝶阀，可以避免含尘气体进入到骨料待料斗中直接排入大气。

4.6 粉料筒仓粉尘的控制

搅拌站主体外包装全封闭，虽然将粉料仓封闭在外包装内，但是并没有从源头上消除粉尘的产生。粉料筒仓除尘通常是在仓顶上设置强制式除尘机，为了提高滤料的除尘效率，增大粉尘的过滤面积，同时考虑到粉料仓中粉尘的含水量很低，滤料应选用空隙小的滤纸，滤纸外形设计成褶皱圆筒状，以进一步增大单位空间内的过滤面积。除尘机内部设计多个过滤滤芯，若干个滤芯为一组，含尘气体通过滤芯时，粉尘被过滤并粘在滤芯上，为了清除粘在滤芯上的粉尘，可以利用振动方式抖动掉滤芯上的粉尘，也可用气体脉冲反吹方式吹掉滤芯上的粉尘，以达到收尘的目的。采用强制除尘，需要定期进行设备的维护和保养，定期更换滤芯上的滤料。粉料筒仓脉冲反吹除尘机结构如图8所示，进气管道通过电磁阀组控制开启和关闭。

4.7 优化主机盖布水管结构及进水方式

在主机上增加加压水泵，提高水进入主机的进水压力，起到压尘的作用。主机增加高压清洗装置，形成雾化水，一方面可以进一步提高水压，同时还可以起到清洗主机搅拌轴粉料的作用。主机盖布水管设计成“U”形结构，喷嘴正对两根搅拌轴卸水，起到压尘和清洗主轴粉料、混凝土浆的作用。改善布水管喷嘴结构，喷嘴截面设计成“跑道”形，喷嘴呈交错90°等间距布置，由于喷嘴截面从进水端到出水端呈收缩状，在等流量的情况下提高了卸水压力，卸水时形成水幕，对主机投料时产生的粉尘起到压制作用。

5 结语

面对越来越严格的环境保护要求，混凝土工厂尤其是城市商混工厂的环保性能日益受到使用单位的关注。混凝土工厂的拌和料中含有水泥、粉煤灰、矿粉等，骨料砂和石中也含有一定量的粉尘颗粒，混凝土工厂工作时，组成整机的某些部件会排放一定量的粉尘，对周边环境会造成一定的空气污染，因此进行混凝土工厂环保性能分析设计对搅拌站生产企业及混凝土生产行业有着重要的实际经济意义。本文就混凝土工厂的基本构造及工作原理进行了阐述，详细分析了混凝土工厂的粉尘和噪音控制方法，并介绍了城市环保型混凝土工厂的应用实例。

参考文献：

［1］ 耿贵军.城市商品混凝土搅拌站粉尘及噪音控制关键技术研究［J］.建设机械技术与管理，2008，（3）：89-90.

［2］ 包福林.浅析混凝土搅拌站产生粉尘超标的原因及解决方法［J］.建设机械技术与管理，2009，（11）：144-146.

收稿日期：2011-08-11

［责任编辑：杜卫华］

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