混凝土攪拌站水泥罐的防爆方案研究

陸喬

（廣西大都混凝土集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530031）

【摘 要】該方案的目的是為了提供能夠解決現(xiàn)有的水泥罐上存在安全閥容易被水泥粉塵卡死，造成原料浪費(fèi)、環(huán)境污染，甚至發(fā)生爆罐危險的問題，而設(shè)計的一種用于混凝土攪拌站的安全、環(huán)保的水泥儲存罐。該項技術(shù)已獲得中華人民共和國知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的發(fā)明專利證書，專利證書號為ZL201110187350.X。

【關(guān)鍵詞】水泥罐；安全閥；防爆

【中圖分類號】TU642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）03-0054-04

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，混凝土攪拌站的作用越來越突出，對其的環(huán)境保護(hù)、安全系數(shù)要求也越來越高；對于混凝土攪拌站來說，用來儲存粉狀材料的水泥罐是其中一個重點。目前所采用的水泥罐在實際使用過程中，存在除塵器內(nèi)的吸塵濾芯被堵塞后，安全閥打開多次以后容易被積壓在安全閥上的粉塵卡死而打不開或關(guān)閉不嚴(yán)的嚴(yán)重問題，安全閥打不開會造成爆灌；安全閥關(guān)閉不嚴(yán)會造成粉料隨著罐內(nèi)的壓力氣流通過安全閥排到空氣中，既浪費(fèi)了粉料，造成企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，又造成大面積的環(huán)境污染。

1 水泥罐介紹

水泥罐是一種封閉式的儲存散裝物料的罐體，適合儲存糧食、水泥、粉煤灰等各種散裝物料，罐體上裝有除塵器和壓力安全閥，除塵器可以吸收水泥罐在使用過程中所產(chǎn)生的粉塵，壓力安全閥可以保持罐體內(nèi)外壓力平衡，防止爆罐。水泥罐和輸送裝置配合使用能夠把物料輸送到各個位置。該罐體安裝方便，是各種攪拌站的理想散裝儲存罐。

1.1 水泥罐組成

水泥罐的組成如圖1所示：由罐體鋼結(jié)構(gòu)部分、進(jìn)料管、爬梯護(hù)欄、除塵器、壓力安全閥、料位傳感器、卸料閥等組成。

1.2 結(jié)構(gòu)特點

水泥罐為圓柱形結(jié)構(gòu)，底部由4條圓管支腿支撐整個罐體，整個罐為鋼結(jié)構(gòu)形式，焊接而成；頂部設(shè)有除塵器及壓力安全閥。

（1）水泥罐通常作為混凝土攪拌站的配套產(chǎn)品使用。

（2）適用于裝散裝水泥及干燥的粉煤灰，具有防雨、防潮、使用方便等特點；規(guī)格尺寸也可根據(jù)客戶要求的尺寸制作。

（3）一般為圓筒支架結(jié)構(gòu)，其上部安裝有除塵設(shè)備和壓力安全閥，防止粉塵泄漏、爆罐；下部裝有破拱裝置，防止粉料結(jié)塊，使粉料卸出順暢；罐體上裝有料位傳感器，可隨時掌握罐內(nèi)物料的使用情況。

（4）一般采用散裝水泥輸送車將粉料送入罐內(nèi)；根據(jù)水泥罐的結(jié)構(gòu)不同，卸料的輸送裝置一般有2種：一是下部與螺旋輸送機(jī)連接，用螺旋輸送機(jī)將粉料送入粉料計量；二是采用氣力輸送（針對特殊結(jié)構(gòu)的水泥罐）。

1.3 工作原理

（1）安裝散裝水泥罐時，必須由專用吊機(jī)將其立起，然后放到預(yù)先預(yù)制好的混凝土基礎(chǔ)之上，并檢查水泥罐立起以后與水平面的垂直度，然后將其底部與基礎(chǔ)預(yù)埋件焊接牢固。

（2）儲料罐固定好以后，由散裝水泥車運(yùn)送水泥至工地，然后將散裝水泥車的輸送管路與水泥罐的進(jìn)料管路相接，通過散裝水泥車的氣體壓力將罐內(nèi)水泥輸送到水泥罐內(nèi)。

（3）在往水泥罐內(nèi)輸送水泥的過程中，操作人員要不間斷地按動除塵器振動電機(jī)的按鈕，抖落附著在除塵器布袋上的水泥，防止堵死布袋而發(fā)生爆罐事故。

（4）一旦堵死布袋，罐內(nèi)壓力超過罐頂壓力安全閥的安全壓力時，壓力安全閥即可打開釋放罐內(nèi)壓力，防止爆罐事故的發(fā)生。

（5）通過料位傳感器，可以檢測到罐內(nèi)的粉料是填滿了還是缺料。

（6）當(dāng)需要放料時，首先打開錐體底部的手動卸料閥，然后通過水泥輸送裝置將水泥輸送出去。在放料的過程中，如果出現(xiàn)起拱現(xiàn)象，要及時按下破拱裝置的按鈕打開電磁閥進(jìn)行吹氣，消除起拱現(xiàn)象，保證水泥供應(yīng)順暢。

（7）當(dāng)水泥輸送裝置出現(xiàn)故障時，應(yīng)立即關(guān)閉錐體底部的手動卸料閥，防止水泥外溢，造成浪費(fèi)。

2 存在的問題

在實際使用過程中，除塵器內(nèi)的吸塵濾芯被堵塞后，安全閥打開多次以后就容易被積壓在安全閥上的粉塵卡死而打不開或關(guān)閉不嚴(yán)，安全閥打不開會造成爆灌；安全閥關(guān)閉不嚴(yán)會造成粉料隨著罐內(nèi)的壓力氣流通過安全閥排到空氣中，既浪費(fèi)了粉料，造成企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，又造成大面積的環(huán)境污染。水泥罐采用的安全閥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

該安全閥由閥體、防雨蓋、出氣壓力調(diào)節(jié)螺母、進(jìn)氣壓力調(diào)節(jié)螺母、出氣閥、進(jìn)氣閥組成。該安全閥在使用過程中，粉料除了排出大氣以外，部分粉料還積壓在閥體內(nèi)，時間長了就會卡死出氣閥和進(jìn)氣閥，造成上文所述的安全和環(huán)保問題。

3 解決方案

為了解決現(xiàn)有水泥倉存在的安全閥被水泥粉塵卡死，造成的浪費(fèi)原料、污染環(huán)境，甚至發(fā)生爆炸危險的問題，我們對水泥罐原有的安全閥進(jìn)行重新設(shè)計，并把出氣閥與進(jìn)氣閥獨(dú)立分開。進(jìn)行改進(jìn)后，經(jīng)過使用證明其效果非常好，既解決了水泥罐粉料虧噸位的問題，為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本，又達(dá)到了粉塵零排放的環(huán)境保護(hù)要求。

3.1 安全閥

（1）安全閥結(jié)構(gòu)如圖3所示：自動排壓同時沖洗粉塵的防暴壓力安全閥由閥體、圓球、電磁閥、進(jìn)氣口和閥蓋組成，圓球與閥蓋之間安裝有壓力彈簧，閥蓋上方安裝有金屬塊，用于開啟接近開關(guān)，閥體側(cè)邊設(shè)有排料口，閥體外部安置有水槽和電磁閥，排料口通到水槽，水槽上方有自來水管，用水沖走排料口輸出的水泥粉塵，防止水泥粉塵飛揚(yáng)，達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求；電磁閥的輸入信號線接到電器控制箱，電磁閥的入口接壓縮空氣，電磁閥開啟后可對圓球和壓力彈簧的水泥粉塵進(jìn)行吹氣和沖洗，水泥粉隨壓縮空氣從排料口經(jīng)排料管進(jìn)入水槽，通過水槽中的水進(jìn)行回收。

工作原理如下：當(dāng)粉料運(yùn)輸車通過輸送管往水泥罐輸送粉料的過程中，如果出現(xiàn)除塵器中的濾芯被堵的情況，水泥罐內(nèi)的壓力會升高，壓力升高超過安全閥閥蓋下壓力彈簧所調(diào)定的壓力（一般為0～0.2 MPa）時，球閥就被打開，把氣體及氣體帶出的粉料從排料口排出，從而降低水泥罐內(nèi)的壓力，保證水泥罐的安全；從排料口排出的粉料經(jīng)過水槽中的水過濾，沉淀在水槽中，從而保證粉塵的零排放。此外，在球閥向上打開的同時，球閥帶動鐵塊向上運(yùn)動并觸發(fā)接近開關(guān)，接近開關(guān)動作后運(yùn)行的自動控制電路如圖4所示。

（2）自動控制電路是一種防止安全閥內(nèi)水泥粉塵堵塞閥體，能夠自動清洗粉塵的裝置。在安全閥的工作過程中，水泥粉塵會將圓球和閥蓋積滿，導(dǎo)致壓力彈簧失靈，在安全閥的閥蓋上方安裝有金屬塊，用于開啟接近開關(guān)，閥體外部設(shè)有電磁閥，對閥體內(nèi)部吹氣進(jìn)行自動控制并報警。電器控制箱的電器元件包括若干個中間繼電器和時間繼電器及報警器。中間繼電器的常開觸點和常閉觸點分別接電源的一端和接近開關(guān)的一端；時間繼電器的常開觸點和常閉觸點分別接電源和報警器。

工作原理如下：接近開關(guān)（SQ）動作后使中間繼電器（K1）的線圈得電，K1常開觸點閉合自鎖，同時報警燈（HL）亮，發(fā)出報警，時間繼電器（KT1）得電動作開始計時，延時時間可根據(jù)實際調(diào)整設(shè)定（設(shè)定時間必須大過球閥打開的時間，一般可調(diào)為T=5 min），時間繼電器（KT1）計時結(jié)束，延時閉合觸點KT1閉合；中間繼電器（K2）得電自鎖，同時關(guān)閉報警燈（HL），時間繼電器（KT1）復(fù)位，時間繼電器（KT2）計時，電磁閥（DT）得電動作，往安全閥內(nèi)的球閥吹高壓氣，清理閥體內(nèi)部附著的粉塵，以防止安全閥被粉塵長時間積壓而卡死，從而達(dá)到高性能的防爆。當(dāng)時間繼電器（KT2）計時結(jié)束（KT2時間設(shè)定為吹氣時間，可根據(jù)實際調(diào)整，一般可調(diào)為T 2=20 s即可），KT2的延時閉合觸點打開，使時間繼電器（KT2）復(fù)位，電磁閥DT斷電復(fù)位停止吹氣。

3.2 進(jìn)氣閥

進(jìn)氣閥結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括閥體、閥板和進(jìn)氣閥門，進(jìn)氣閥門安裝在閥體內(nèi)部，它是由閥板和固定在閥板的進(jìn)氣閥門構(gòu)成，進(jìn)氣閥門做成下凹的圓弧狀，上面設(shè)有調(diào)節(jié)螺母，用以調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣閥門的上方安裝有防雨蓋。

工作原理如下：在水泥罐放料過程中，水泥罐內(nèi)的壓力小于罐外的大氣壓時，空氣在大氣壓的作用下打開進(jìn)氣閥進(jìn)入罐體內(nèi)，確保罐體內(nèi)外的壓力快速平衡。閥門做成圓弧狀，是為了防止粉料積壓造成閥門關(guān)不嚴(yán)的問題。

3.3 防爆水泥儲倉整體的工作原理

防爆水泥儲倉的工作原理：在粉料運(yùn)輸車通過輸送管往水泥倉輸送粉料的過程中，如果出現(xiàn)除塵器中的濾芯被堵的情況，水泥倉內(nèi)的壓力會升高，壓力升高超過安全閥閥蓋下壓力彈簧所調(diào)定的壓力（一般為0～0.2 MPa）時，圓球就被打開，把氣體及氣體帶出的粉料從排料口排出進(jìn)入水槽，從而降低水泥倉內(nèi)的壓力，保證水泥倉的安全；從排料口排出的粉料進(jìn)入水槽中用水沖洗后可以回收用于生產(chǎn)混凝土原料，從而保證粉塵的零排放。此外，在圓球向上打開的同時，圓球上的帶動金屬塊向上運(yùn)動并觸發(fā)接近開關(guān)，接近開關(guān)動作后運(yùn)行自動控制箱內(nèi)的自動控制電路，對安全閥的粉塵進(jìn)行吹氣和清洗。

4 結(jié)語

目前，該項技術(shù)已獲得中華人民共和國知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的發(fā)明專利證書，專利證書號為ZL201110187350.X。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步如下。

（1）針對現(xiàn)有水泥罐上存在的安全閥被水泥粉塵卡死，造成的浪費(fèi)原料、污染環(huán)境甚至發(fā)生爆炸危險的問題，本發(fā)明人對水泥罐的原有的安全閥進(jìn)行重新設(shè)計，并將出氣閥與進(jìn)氣閥獨(dú)立分開。經(jīng)過使用證明效果非常好，既解決了水泥罐粉料虧噸位的問題，為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本，又達(dá)到了粉塵零排放的環(huán)境保護(hù)要求。

（2）本設(shè)計的安全閥有自動清理、防爆、環(huán)保的功能，有效地保證了企業(yè)的安全、環(huán)保生產(chǎn)，還為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]