新型助流清堵系統(tǒng)研究

王一鳴 李軼山 吳 凡 沈 臻

(馬鞍山市天工科技有限公司)

新型助流清堵系統(tǒng)研究

王一鳴 李軼山 吳 凡 沈 臻

(馬鞍山市天工科技有限公司)

針對料倉堵塞棚料時有發(fā)生，嚴(yán)重影響工廠工藝流程的情況，介紹了清堵發(fā)生的原因和機(jī)理，以及新型助流清堵系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理，系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢。使用結(jié)果表明，新型助流清堵技術(shù)能完全清除料倉棚料堵料，保證料倉正常生產(chǎn)。

料倉 堵塞棚料 助流清堵

隨著工業(yè)的高速發(fā)展，產(chǎn)能的日益擴(kuò)大，各個行業(yè)料倉的使用數(shù)量和容量在逐漸增大，使用頻率也越來越高。礦倉大多采用鋼筋混凝土或鋼板焊接而成，當(dāng)?shù)V石入倉后，由于礦石含水率、粒度、表面性狀等物理因素不同，引起礦石與倉壁的摩擦力增大，因而礦石不能在自身重力作用下溜出礦倉，造成物料黏壁堵塞，其結(jié)果是使礦倉實(shí)際使用容積變小，起不到調(diào)節(jié)入選礦量的作用，有時堵塞棚料現(xiàn)象十分嚴(yán)重，礦倉內(nèi)的物料完全滯料，礦倉失去其功能，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，直接導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的參差不齊。當(dāng)前通常使用的方法是安裝空氣炮、氣動震打裝置、振動器、旋轉(zhuǎn)清堵裝置等[1]，但這些清堵方法效果很不理想，在實(shí)際生產(chǎn)中不得不輔助人工捅搗，甚至需要工人進(jìn)入到礦倉內(nèi)捅料，工作十分危險，時有人身傷亡事故發(fā)生。為此，針對上述工況條件設(shè)計了新型料倉助流清堵系統(tǒng)。

1 料倉堵塞機(jī)理研究

1.1 礦倉阻塞、棚料、黏壁的根本原因

礦倉阻塞、棚料、黏壁的根本原因?yàn)椋孩傥锪吓c倉壁之間的摩擦力大于物料自重引起的下滑力，因而產(chǎn)生黏壁棚料；②由于物料含水率高，黏度大，粒度細(xì)，內(nèi)聚力增大形成棚料；③由于粉體物料被壓縮，使空隙率減小而產(chǎn)生壓縮強(qiáng)度，形成結(jié)拱棚料。礦倉阻塞、棚料、黏壁基本類型見圖1。

1.2 料倉堵塞機(jī)理分析

料倉內(nèi)的物料受粉體附著力及摩擦力的作用，在某一料層可產(chǎn)生向上的支撐力，當(dāng)此支撐力與物料的壓力達(dá)到平衡時，在這一料層的下方形成靜平衡，造成排料中斷，發(fā)生料倉堵塞。

物料堵塞條件，由經(jīng)驗(yàn)公式[2]f sinφ+Fv≥εL/2(式中，f為倉壁對物料的摩擦力與黏附力總和；φ為料倉的傾角；L為料倉的跨度；ε為單位長度物料重量；Fv為物料對倉壁所受支撐力的垂直分力)可知，除料倉傾角、跨度之外，堵塞還與物料與倉壁的摩擦系數(shù)、黏附系數(shù)有關(guān)，這將影響f的大小，這些系數(shù)取決于物料種類及其干濕情況，所以料倉是否形成堵塞，取決于以下3個條件之一：

圖1 堵塞基本類型

(1)料拱上部載荷小于或等于跨度和拱高產(chǎn)生的承受力，且不足以使拱腳發(fā)生滑落。

(2)形成料拱的物料之間相互咬合有一定的接觸面積，受力后尚未達(dá)到變形破壞的程度。

(3)料拱上部載荷所產(chǎn)生的剪力小于或等于物料間相互接觸面的摩擦阻力。

2 新型料倉助流清堵系統(tǒng)的原理與特點(diǎn)

2.1 助流清堵系統(tǒng)清堵工作原理

新型料倉助流清堵系統(tǒng)包含氣源系統(tǒng)、空氣助流系統(tǒng)、電控系統(tǒng)3個子系統(tǒng)(見圖2)。氣源系統(tǒng)包含空壓機(jī)、大儲氣罐、小儲氣罐、主管路、氣動元器件；空氣助流系統(tǒng)包括各快速控制閥門，助流管路，專用噴嘴；電控系統(tǒng)根據(jù)物料的物理性質(zhì)、含水率、黏性、通過PLC對噴嘴的噴射時間和各助流管路的工作次序進(jìn)行編程?？諌簷C(jī)一般采用螺桿空壓機(jī)，也可采用現(xiàn)場自有風(fēng)源。主管路包括助流噴射用大口徑管道與控制閥門用小口徑管道，大口徑管道與大儲氣罐出口相連，小口徑管道與小儲氣罐出口相連，該系統(tǒng)的工作壓力為0.5～0.8 MPa，可通過空壓機(jī)調(diào)節(jié)。工作時，當(dāng)儲氣罐壓力達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時，打開主管路手動球閥，氣源系統(tǒng)的壓縮空氣即被輸送到控制管路和助流管路中，控制管路是用來控制各氣動閥門的開關(guān)。噴嘴經(jīng)設(shè)計布置在礦倉倉壁上，各噴嘴與助流管路相連，助流管路與主管路相連，助流管路中段安裝有快速啟動蝶閥，通過蝶閥的快速開關(guān)來實(shí)現(xiàn)噴射氣流的瞬間動作，根據(jù)需求可重復(fù)操作，最終完成清堵工作。

圖2 新型料倉助流清堵系統(tǒng)組成

2.2 清堵裝置噴射能量估算

新型料倉助流清堵系統(tǒng)一般工作壓力為0.5～0.8 MPa，助流氣體為空氣，噴嘴口徑一般根據(jù)礦倉的結(jié)構(gòu)、物料的細(xì)粒級含量、含水率、黏性綜合考慮確定。由伯努力方程：

(1)

2.3 助流清堵系統(tǒng)特點(diǎn)

(1)新型料倉助流清堵系統(tǒng)適用于各類不同塊度和高含水率、高黏度的物料清堵，能徹底清除料倉堵塞棚料，保證生產(chǎn)流程暢通，提高料倉有效容積的利用率，進(jìn)而提高產(chǎn)能，有效調(diào)節(jié)生產(chǎn)流程中入選礦量的均衡性，從而提高選礦質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

表1 不同氣源壓力下噴嘴口徑與能量關(guān)系

(2)該系統(tǒng)裝置安裝快速簡單，可在金屬、混凝土和玻璃纖維等儲料裝置的表面安裝，安全可靠，對料倉無任何損傷。

(3)噴頭采用合金材料制造，設(shè)計精巧、品質(zhì)優(yōu)良、不用擔(dān)心噴頭會被磨損或堵塞，該系統(tǒng)能量消耗低，只有一臺空壓機(jī)間歇式工作。

(4)清堵工作能量大，操作周期和工作壓力可根據(jù)物料性質(zhì)、含水率、黏性適當(dāng)調(diào)節(jié)，也可添加檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人工智能清堵，徹底避免人工清阻和破拱帶來的人身傷害。

3 結(jié) 語

新型助流清堵技術(shù)由于其特殊的布點(diǎn)規(guī)律、氣流噴射能量大、噴射連續(xù)性好，清堵效果十分明顯。該技術(shù)目前在冶金礦山系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、水泥建材系統(tǒng)、煤礦系統(tǒng)等多家應(yīng)用，目前反應(yīng)良好，完全不需要人工現(xiàn)場捅料，清堵效果十分顯著。新型助流清堵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安裝施工簡單，適合新建料倉，也適合老礦倉改造，維護(hù)簡單、可靠性高、無易損件，可有效保證礦山系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

[1] 佘宏彥，李 駿.料倉清堵安全技術(shù)的研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36(10)：53-54.

[2] 焦洪濤.料倉清堵技術(shù)及氣壓旋轉(zhuǎn)式清堵裝置的研究[J].粉煤灰，2014(1)：11-12.

2015-06-10)

王一鳴(1985—)，男，工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)朱然路9號。