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标题

人工砂石生产系统粉尘、噪音治理技术研究

范文

刘松

摘要：本文从环境保护和现场作业人员职业健康保护角度，介绍人人工砂石生产系统粉尘、噪声防治技术，希望能对今后人工砂石生产系统粉尘、噪音防治的技术措施提供借鉴，确保环境保护措施有效，员工职业健康得到保障。

Abstract： This paper introduces the dust and noise prevention technology of artificial sand and stone production system from the perspective of environmental protection and occupational health protection of on-site workers. It is hoped that it can provide reference for the technical measures for the prevention and control of dust and noise in the artificial sand and stone production system in the future， ensuring effective environmental protection measures and ensuring the occupational health of employees.

关键词：人工砂石;粉尘;噪音;治理

Key words： artificial sand and stone;dust;noise;prevention

中图分类号：X947? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2019）33-0128-04

1? 粉尘治理

1.1 概述

在自然界中，呼吸所吸入的不单单只有气体，也含有一定量的液体和固体颗粒，通常称之为尘埃。在工业生产过程中也会产生大量的微小固体颗粒，一般称之为粉尘或者浮尘。粉尘是一种游离飘浮在空气中的固体颗粒物，粉尘在空气中飞扬时间的长短不仅和颗粒的大小、重量、形状有关，还与空气的湿度、温度、风速等相关。

衡量粉尘大小的尺度称为粒径，其单位一般用微米（μm）来表示，其大小一般可分为：粗尘（粒径大于40μm）、细尘（粒径为10～40μm）、微尘（粒径为0.25～10μm）、超微尘（粒径小于0.25μm）。而我国工矿企业一般将粉尘（岩尘）粒径分为4级，小于2μm、2～5μm、5～10μm和大于10μm。不同粒径岩尘在空气的沉降速度是不一样的：粗尘在空气中极易沉降，细尘在静止空气中做加速沉降，微尘在静止空气中做等速沉降，超微尘在空气中做扩散运动。

长期处于高密度、高扩散性粉尘作业区域，将对人体产生极其严重的危害，按照对人体危害的程度，粉尘分为呼吸性粉尘和非呼吸性粉尘。呼吸性粉尘是指能在人体肺泡内沉积，粒径在5～7μm以下的粉尘，特别是2μm以下的粉尘，最容易进入人体肺泡内对人体产生极为严重的健康威胁。从生理学角度来看，自然界中产生的大部分尘埃，人体能进行有效的处理，但在工业生产环境中，空气中的粉尘浓度特别是粒径小于5μm粉尘的浓度超过了人体呼吸系统所能处理的能力，将对人体健康产生极大的影响，極易导致接触粉尘作业人员患上尘肺（矽肺、硅酸盐肺、混合型尘肺、炭尘肺、金属粉尘肺）、肺粉尘沉着症、有机性粉尘引起的肺部病变、呼吸系统肿瘤、其他呼吸系统病、局部刺激（接触或吸入粉尘，对皮肤、角膜、粘膜等产生局部刺激作用，并产生一系列病变）、中毒等疾病。

对于粉尘的防护，应该采取粉尘源的治理和个体防护相结合的办法，运用综合治理的方式，对工艺、工艺设备、物料、操作条件及方式、职业健康防护设施、个人防护用品等技术措施进行优化、组合，从而使粉尘防治达到最优效果。

1.2 骨料生产系统粉尘控制标准

对于水电施工行业的砂石生产加工系统而言，施工作业区域粉尘主要来源于破碎、筛分、物料转运和骨料输送等环节。在干式筛分生产工艺的条件下，各生产环节主要扬尘部位的扬尘浓度大致见表1。

根据中华人民共和国《大气污染物综合排放标准》（GB16297）、《环境空气质量标准》（GB3095）等相关标准，骨料生产系统在生产运行期间，须保证在施工场界及敏感受体附近的总悬浮颗粒物（TSP）的浓度值控制在其标准值内。环境空气总悬浮颗粒物（TSP）的浓度限值见表2。

1.3 骨料生产系统粉尘控制措施

在水电工程砂石骨料生产加工系统的现场施工中，一般采取洒水喷雾除尘和除尘设备除尘相结合的处理方式进行粉尘控制与防护。

1.3.1 洒水喷雾除尘

洒水喷雾除尘一般设置在胶带机转料及跌落点等扬尘量小的部位。洒水喷雾除尘分为两种：水雾封尘和除尘、骨料生产加工流程过程中喷水使骨料表面湿化压尘。

水雾封尘和除尘是在扬尘点设置高压雾化喷水装置，通过喷射的高压雾化水雾来隔绝、吸附、凝聚空气中粉尘颗粒，减少或抑制粉尘往大气中扩散，达到降尘的目的和作用;骨料洒水湿化压尘是在骨料加工及输送过程中，设置喷水装置，对骨料进行喷淋湿化，使骨料表面离析水含量控制在2～3%之间，不但能有效保证骨料的干式筛分效果，又可有效抑制粉尘扬起进入大气中。

喷雾除尘的原理就是将水雾化成细微水滴喷射于空气中与浮沉碰撞接触，则尘粒被水捕捉而附于水滴上去或则湿润的尘粒相互凝聚成大颗粒，从而加速沉降，使之尽快变成落尘。影响水滴捕尘效果的主要因素是水滴粒度，水滴越小，在空气中分布密度越大，与岩尘的接触机会就越多，捕尘效果就越好。但水滴过小也不理想，因过小水滴湿润尘粒后，其重量增加不大，不易从空气中沉降下来，同时也易被风流带走或蒸发，不利捕尘，而且还恶化了环境，最理想的水滴粒径为20～50μm。其次是水滴和粉尘的相对速度，它决定着粉尘与水滴的接触效果，水滴速度越高，则其动能越大，与尘粒碰撞时越能克服水滴的表面张力，而将尘粒湿润捕捉。

选择喷水雾化装置须从喷雾体的结构、雾粒的分散度、水滴的密度、耗水量等技术指标来综合考虑和选择。现常用的雾化喷头有两种：一种是水喷雾器即高压水从喷头直接喷射，一种是风水喷雾器即采用压缩空气的作用使压力水分散成雾状水滴并喷射出去。水喷雾器具有结构简单、轻便、雾粒较细、耗水量小、扩张角大等特点，但射程较小，适用于固定尘源喷雾除尘。风水喷雾器具有雾化程度高的特点，在压力不小于294.3～392.4kPa、耗水量10～12L/min的情况下，能达到较远的喷雾射程（5m以上）和较高的喷射速度，且水雾细、密度大，对危害健康最大的细微尘捕捉效果显著，一般情况下捕尘率可达到90%以上。

1.3.2 除尘设备除尘

除尘设备除尘也就是密闭抽尘，主要是对破碎、筛分等扬尘量大的扬尘部位进行粉尘收集，减少向大气中的粉尘排放量，保护环境及作业区域内员工的职业健康。

一般用于空气烟气及粉尘处理除尘器有惯性除尘器、旋风除尘器、水膜除尘器、文丘里管除尘器、静电除尘器和袋式除尘器。其中因为除尘效率及设备投资等因素的影响，惯性除尘器、旋风除尘器等机械式除尘设备在高效除尘场合已不再使用，水膜除尘器和文丘里管除尘器的应用也比较少，静电除尘器和袋式除尘器由于其除尘效率高而越来越成为主导的除尘技术。但静电除尘器对于对人体危害较大的0.1～0.2μm颗粒的除尘效果比较差，且除尘性能受粉尘比电阻的支配，粉尘的比电阻在104～105Ω·cm才属于正常控制范围，低于此范围粉尘易产生再次飞扬，高于此范围粉尘则发生反电晕现象，使除尘效率降低。而袋式除尘器由于其除尘机理使得其不仅除尘效率很高并可以捕捉到0.1μm左右的颗粒，而且不受粉尘化学组成、颗粒分散度等因素的影响，得以广泛应用。

袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维滤布（又称过滤材料）将含尘气体中的固体颗粒因过滤（捕捉）而分离的一种高效除尘设备，因过滤材料多做成袋形，所以又称为袋式除尘器。它主要由袋室、滤袋、框架、清灰装置等组成。影响袋式除尘器使用效果和滤袋使用寿命的关键是清灰装置，清灰方式大致可分为机械振动和气流反吹两大类：机械振动包括人工振动和机械振打两种，气流反吹包括借助压缩空气的脉冲喷吹、回转反吹和气环反吹等。

水电工程砂石生产系统一般都选用脉冲袋式除尘装备进行粉尘的收集和控制，其工作原理及流程如图1。

脉冲袋式除尘器的主要技术指标见表3。

离线分室脉冲袋除尘器在设计、选型、安装和运行过程中一般按以下标准执行：

捕尘罩：捕尘罩的设计须满足控制风速的要求，在无任何外力情况下控制风速必须大于3级自然风速（4.9m/s）。

收尘管道：管道内含尘气流速度按规范标准为16～18m/s。风速过低将使粉尘沉积在管道内造成管道堵塞;过高则使除尘阻力大增，造成除尘效果下降、风机能耗增大、除尘器布袋寿命降低。同时含尘风管弯头、叉管角度也会影响除尘阻力和除尘效率，现场管路的布置以减少阻力提高效率为原则。

净气风管：净气排放在管道内的速度取13～16m/s。恰当的净气风管和排气筒管径有助于减少阻力，降低风机功率和使用能耗。風机应设置排气筒，排气筒高度依现场定，原则上利于净气在空气中的扩散，以保护现场运行管理人员的呼吸安全。

过滤风速v：指通过滤料的风速，按过滤介质粉尘及烟气的特性、温度、湿度、浓度、清灰方式以及所选用的滤料性质而定。过滤风速不仅决定了除尘器的大小，而且对通过滤料的阻力、除尘效率、清灰效果有很大的影响。对于颗粒细、浓度高、粘度大、温度高的含尘气体宜选取v=1.0～1.2m/min，对于颗粒粗、浓度低、粘度小，常温的含尘气体宜选取v=1.3～1.5m/min。一般情况不宜超过2m/min。

滤袋工作过滤面积S：

S=Q/（60v）

式中：Q——通过除尘器的除尘风量（m3/h）;

v——过滤风速（m/min）。

风机：风机是除尘器的配套设备，是除尘系统的动力，应根据除尘风量和系统阻力选择合适的离心风机与参数。必须选择具有合适范围流量（m3/h）与风压（Pa）的离心风机，使除尘系统正常运行时的风量和风压在风机流量和全压的中部参数位置工作，达到较高效率和节能。风压的选用是很重要的。系统阻力等于风管入口负压，加管道阻力和除尘器阻力及风管出口动压。风压过高浪费能源，风压过低严重降低除尘所需风量。

运行温度及滤料的选用：对常温（入口温度≤120℃）尘气选用聚脂纤维滤料，如“729”、“208”及针刺毡滤料。对高于120℃，低于200℃的高温烟气选用芳沦类高温针刺毡。

1.3.3 喷雾与除尘设备相结合

采用湿法生产工艺的人工砂石生产系统选用喷雾降尘与除尘设备除尘相结合的方式，粉尘能得到较好的控制，但采取干法生产工艺的大型骨料生产系统中，粉尘虽然经过治理，但骨料生产系统受天气、风流、工艺设备等的影响，肯定仍然有部分岩尘悬浮于施工区域之内，甚至仍然有个别部位的岩尘浓度超过国家控制标准，所以加强个体粉尘防护是粉尘综合治理过程中最后也是最重要的一个环节。

2? 噪音治理

2.1 概述

噪音给人带来生理上和心理上的危害主要有听力损害、视力损害、心血管系统和内分泌系统损害、危害神经系统、影响睡眠、造成疲倦、影响儿童的智力发展，高强度的噪声还能够损坏建筑物。

为此，国家颁布了严格的设计标准《工业企业场区内噪声控制设计标准》（GBJ85），对工业企业场区内的噪声限值进行规定，要求工业企业在规划设计过程中严格按照此标准执行。

水电施工企业中，砂石生产加工系统为高能耗、高噪音的施工企业，各类型加工设备在重负荷运行过程中产生的噪声如表5。

由表5可见大部分砂石加工设备在重负荷运行过程中，其噪音基本上都达到或超过了《建筑施工场界噪声限值》（GB12523）所规定的限值。建筑施工场界噪声限值见表6。

骨料生产系统在生产运行过程中，严格遵守《中华人名共和国噪声污染防治法》等法律法规和有关规定，通过优先选择先进、低噪声施工工艺并积极采用先进设备、技术和管理措施降低噪声，设置隔音墙、使用减噪材料、使用减振机座、对高噪声部位进行全封闭减少设备运行噪声强度，合理安排施工时间、使用符合国家标准的个体防护设备减少施工区域内运行操作人员的噪声伤害等，使施工区噪声达到《建筑施工场界噪声限值》（GB12523）的控制标准。

骨料生产系统控制噪声的主要途径有：①选择低噪设备，降低噪声强度;②选择合适的降噪材料，減弱噪声强度;③使用隔音材料，对噪声较高的车间进行全封闭，阻断传播途径或在传播过程中减弱;④使用噪音个体防护用品。

2.2 隔音墙

声波在空气中传播时，一般用各种易吸收能量的物质或构件消耗声波的能量，使声能在传播途径中受到阻挡而不能直接通过的措施，称为隔音。其隔音原理为：如果把单层均匀密实材料的构件（忽略材料的弹性）看作是柔软的，它在受到声波激发时，构件的振幅大小就决定于构件的单位面积质量（称为面密度）、入射声波的声压和频率。构件越重、频率越高、透射波的振幅就越小，构件的隔声效果也越好。采用适当的隔声设施，能降低噪声级20～50dB（A）。这些设施包括隔墙、隔声罩、隔声幕和隔声屏障等。

隔音墙就是把声源或需要安静的场所，用实体墙板、密封门窗等隔声屏障封闭起来，使其与周围环境隔绝，以减少噪声传递的措施。骨料生产系统内设置的隔音墙就是在加工系统内主要设备运行监护通道、工作平台等位置以及系统外围敏感受体（学校、村庄、医院、集镇）附近设置的声屏障隔音墙设施，以有效阻隔噪声向施工场地内的监护通道和工作平台及施工场地外围敏感受体的方向传播，改善噪声环境，保护设备运行操作人员的听觉感官健康，同时减少噪声对加工系统外围敏感受体的干扰和破坏。

隔音墙一般采用混凝土板墙、砖砌体墙、铝合金以及彩钢复合棉板等结构，采用吸声、隔声相结合的复合降噪结构，通过吸声、隔声、反射等多重环节，达到良好的隔音、降噪效果。隔音墙表面形状其表面粗糙度都有一定要求，墙面一般为波浪形或孔洞型，墙面的粗糙度也一般都很大。由于声波的传播过程实质上是声源辐射声能量的传递过程，声能量随声波波阵面的扩张而衰减，波浪形面板使声波的阻隔接触面增大，从而可更好的降低噪声。空洞型墙面能使表面形成许多凸面，当声波传播遇到凸面界面，就会被分解成许多比较弱的反射声波，达到良好的降噪效果。墙面粗糙度越高，越能增加墙面的凹凸面和墙体的表面积，更能达到降噪功能和效果。

2.3 减噪材料

减少噪音发射强度是控制声环境最好的办法，骨料生产系统在生产运行过程中应尽量采用减振、降噪材料和设施，降低噪声危害，保护现场运行操作人员的听觉感官健康和安全。

砂石生产加工系统在运行过程中的减噪材料和设施主要有：

①采用聚胺脂筛网，耐磨橡胶内衬溜槽、密封式操作间等措施来减低噪音，保护生产设备运行人员。

②把噪声源用隔声罩封闭起来，或对产生高噪声的车间使用降噪材料进行全封闭，在噪声传播途中减弱噪声强度;砂石生产体系使用的空压机等噪声值较高的设备尽量设置在室内或洞内作业，减少噪声传播;对产生振动且振动较大的机械设备设置减振机座，以降低振动产生的噪声。

③对能够安装消声器的设备和设施尽量安装消声装置，减少噪声的产生或减少噪声强度。

参考文献：

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