粉料倉均化板的設(shè)計與研制

于曉林 周建興 李偉明 尹海林 汪 洋 王 振 劉麗峰 李敬濤 江飛飛 李 俊 于 泉

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦）

焦家金礦建材公司作為一家井下充填膠凝材料生產(chǎn)企業(yè)，多年來在原料和成品的倉儲過程中，因天氣、粉料濕度及特性經(jīng)常發(fā)生倉內(nèi)結(jié)穹和倉壁黏附現(xiàn)象。雖然在設(shè)計安裝之初，為防止此類情況和保障下料均勻，安裝有高壓空氣噴嘴，但由于高壓空氣中含水汽，易與粉料發(fā)生凝結(jié)，且噴嘴停吹后有回料現(xiàn)象，粉料進入噴嘴硬結(jié)造成堵塞，很快失效。同時，倉內(nèi)更換噴嘴耗時耗力，且操作困難，存在一定的危險性，給均勻下料造成不良影響。實際生產(chǎn)中，噴嘴噴吹面積較小，需布置足夠數(shù)量的噴嘴才能達到一定的效果，安裝和維護成本較高。因此，需設(shè)計制造一種更加高效實用的均化裝置。

研制板式均化裝置是基于氣力鼓動粉料形成具有一定流動性的流體狀態(tài)，既可以破除倉內(nèi)粉料成穹、倉壁黏料，又能使氣體與粉料混合增加流動，便于下料和輸送。在實際操作中，用空氣斜槽進行氣力鼓動試驗，發(fā)現(xiàn)均化效果良好，通過板式均化裝置的研制，制作一種新式的均化板，替代噴嘴式均化裝置，優(yōu)化倉內(nèi)均化性能，延長使用壽命，降低維護成本。為此，進行一種全新的板式均化裝置研究。

1 均化板的研究與設(shè)計

1.1 研制原理

粉料倉中的粉料由于自身重力、黏結(jié)性、濕度等因素，會在倉儲過程中產(chǎn)生結(jié)塊和黏附［1］，對下料產(chǎn)生負面影響，而利用壓縮空氣可對粉料產(chǎn)生沖擊并形成一種氣體與粉體的混合體，出現(xiàn)一種液態(tài)化的效果。均化板利用透氣布將壓縮空氣導(dǎo)入進料倉底部，壓縮空氣經(jīng)透氣布沖入料倉粉料中，利用壓縮空氣的沖力破除倉內(nèi)料的穹拱和鼓動粉料，達到均化的目的。

透氣布具有良好的透氣性，做成板狀均化板可以以面狀提供均化氣體，使進氣量更加豐富。同時，透氣布出氣點多以及自身的柔性特征，具有自凈化效果，不易堵塞，較噴嘴式均化裝置具有明顯的優(yōu)勢。據(jù)以上原理，設(shè)計一種以透氣布為出氣材料的均化裝置，因透氣布以平面形式安裝在基體上，稱其為均化板，在均化板的氣腔部接入進氣管，進氣由電氣控制閥和PLC控制系統(tǒng)控制，壓縮空氣按設(shè)定進入均化板經(jīng)透氣布噴向粉料，實現(xiàn)破拱和均化工作。

1.2 材料選用

改進料倉均化效果，需在以下方面進行改進：①有盡可能大的出氣面積；②不易堵死；③結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單；④牢固耐用；⑤安裝方便。顯然，噴嘴無法克服以上缺點，透氣布的特性可彌補以上不足。

料倉中的粉料在生產(chǎn)中存在一定的余溫，透氣布的選用應(yīng)具有一定的耐熱性，故選用的透氣布應(yīng)耐瞬間溫度達200℃，恒溫約180℃。新型透氣布采用優(yōu)質(zhì)棉紗和耐熱、耐腐蝕的化學(xué)合成纖維在專用設(shè)備上按特定要求紡織而成（圖1）。新型透氣布主要技術(shù)指標見表1。

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由表1可知，新型透氣布的技術(shù)性能和產(chǎn)品質(zhì)量均已達國際同類產(chǎn)品先進水平。該類透氣布具有布紋清晰、不易變形、面料平整、尺寸穩(wěn)定、透氣性好、氣流均勻、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、不吸濕、不返灰等特點，且耗能少、壽命長、維修量少、成本低等。

1.3 透氣度測試及要求

在透氣布使用前進行透氣性測試，在透氣布兩面規(guī)定的壓力差下，流過透氣布單位面積的空氣體積與時間的比值作為衡量透氣布透氣性的指標。透氣布的透氣性測試［2］通常采用正壓差法，采用GELLOWEN透氣性測試儀，按GB/T5453進行透氣測試。

首先將試樣平整地夾持在圓臺上，啟動吸風機并調(diào)節(jié)流量，調(diào)整壓力達到規(guī)定數(shù)值，測得氣流流量，在同樣的測試條件下，對于同一個透氣布的不同部位進行重復(fù)測定不低于10次，計算測定值的算術(shù)平均值qv和變異系數(shù)。按下式計算透氣率

式中，qv為平均氣流量，dm3/min；A為試驗面積，cm2；167為由dm3/min×cm2換算成mm/s的換算系數(shù)，根據(jù)標準得出試驗結(jié)果。由于對于透氣度要求不是絕對的，實際應(yīng)用中廠家供應(yīng)的用于空氣斜槽、罐車上的此類透氣布均能達到使用要求，可直接使用。

2 制作方法與安裝

2.1 均化板的制作

均化板采用Q235鐵板制作箱形基體，鐵板厚度一般在2 mm以上，均化板的整體厚度不超過5 cm，以確保均化板的結(jié)構(gòu)強度和承受風壓能力。在實際制作過程中，可直接采用空氣斜槽成品下體氣腔部分，根據(jù)需要可截取1.0，1.5，1.8，2.0 m不等長度，對兩端進行封閉，把透氣布用2 mm厚的條形扁鐵通過螺栓壓實到板體上，確保不漏風泄氣，裁剪透氣布的尺寸應(yīng)稍大于均化板承壓面的大小，留出一定的余量，防止脫落，并根據(jù)需要制成不同規(guī)格的均化板［3］（圖2）。

均化板的寬度應(yīng)盡可能地保持在30 cm以內(nèi)，保持透氣布的張緊度，防止粉料擠壓變形，如果尺寸較大，需在透氣布下加裝支撐鋼柵網(wǎng)。

2.2 均化板的安裝

把制作好的均化板固定到料倉錐形底部和向上一部分直筒部分，水泥料倉應(yīng)提前設(shè)置好安裝點，鋼倉可直接焊接到倉壁上，按一定間距進行環(huán)形排列，1排達不到要求可安裝2排或3排，噴吹均化氣體管路從倉體下部進入料倉后分別連接到各均化板上，確保通風順暢。安裝時應(yīng)盡可能地把均化板貼近料倉壁，這樣可以防止其存料，減少下料阻擋。

3 實際應(yīng)用與效果

3.1 應(yīng)用與改進

（1）更換均化板后，對相應(yīng)的進氣管路和控制系統(tǒng)進行重新設(shè)計安裝，在底部安裝了用透氣布制作的氣床，從最底部通入高壓氣體，消除沉積死角。整體安裝結(jié)構(gòu)見圖3，用電控開關(guān)和控制電路［4］進行通氣次序控制，均化作業(yè)時只要按下電控按鈕即可（圖3）。

（2）電動控制裝置控制各電動閥門［5］開啟，在日常配料和放料時，均化裝置電動閥門打開進風，鼓動倉內(nèi)粉料進行混合，加入脈沖控制儀，每隔5 min供時5 min的壓縮空氣。料倉放料裝車時，均化和噴吹電動閥門［4］打開，在倉內(nèi)粉料和壓縮空氣的共同作用下，從放料管涌入罐車，放料完成后自動關(guān)閉。

3.2 作用與效果

新型均化板的出氣部分為透氣布的布紋孔，因比較細膩，具有一定的過濾作用，可防止粉料進入均化板內(nèi)。同時，由于透氣布具有彈性，在氣體的鼓脹作用下，能夠抖落吸附在上面的粉料，因為透氣布是化纖制品，不會發(fā)生銹蝕等化學(xué)反應(yīng)，因而不易出現(xiàn)堵死現(xiàn)象。由于透氣布的堅韌特性更加耐用，經(jīng)改造使用2 a以來，未進行更換維護，使用效果良好。

3.3 注意事項

均化板在倉內(nèi)安裝注意事項：①支撐應(yīng)牢固，防止上層料塌落造成沖擊脫落；②間隔距離應(yīng)適中，盡量減少均化盲區(qū)；③均化板數(shù)量較多，進氣管要相應(yīng)加粗或增加供氣管路；④選用優(yōu)質(zhì)耐高溫透氣布，防止因高溫熔化造成強度下降而損壞［6-9］。

4 結(jié)語

（1）均化板均化裝置是對噴嘴式均化裝置的全新改進，有效地克服了原有噴嘴均化裝置存在的弊端，把點狀均化改成面狀均化，在使用性能、壽命、維護上均取得了較大的改進和提升。

（2）將原有手動供風控制改進為PLC電控，提高了自動化水平，減少了人工作業(yè)量，優(yōu)化了出料噴吹模式，提升了出料效率。均化板在料倉中的應(yīng)用，突破了常規(guī)思維模式，從新的角度對工藝進行了全新解讀，引入了不同的解決方案，取得較好的應(yīng)用效果。