汽车火车两用的散装水泥卸料系统.docx
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汽车火车两用的散装水泥卸料系统
汽车、火车两用的散装水泥卸料系统
散装水泥出库方式,一般有库侧和库底卸料两种。
最早的方法是通过软管伸入汽车罐口内进行装料,完全由人工操作。
由于软管口径与汽车罐口相差很大,加之水泥落差大,使罐口处粉尘飞扬,污染严重,水泥损失也多,据测定每发放100t,飞扬损失达300~400kg,如操作不当飞溅出的水泥就更多。
目前采用的装料方法,是将下料软管改成可伸缩的内外套结构(如图1),内管下料,外管罩住汽车罐口;或者内外套管下端连接一个钢制的内外锥体,装料时,外锥体紧压在汽车罐,水泥通过内管和内锥体进入汽车罐内,而含尘气体由于外部收尘风机的抽力,经内、外锥体和内、外软管之间的环形通道,通过管道进入设置在附近的收尘器,经收尘后排出干净气体。
包括从国外引进的大型水泥生产线,其散装设施也是采用上述方法。
这类装车系统,虽然能解决汽车罐口处的扬尘问题,但由于收尘器放置较远,收下的水泥要用输送设备倒运才能入库,流程复杂,设备较多;有的厂用人工定期清理收下的水泥,效率低,且造成二次飞扬,管理困难,时间一久,外部收尘系统往往弃之不用了;特别是不少地方水泥厂,散装量不大,设施简陋,场地狭窄,在进行改造时,如果要安装一套收尘系统、倒运设备,则经济上不合算,条件上也受到限制。
因此,散装点的粉尘污染问题一直没有得到很好的解决。
该机同样适用于火车散装罐,考虑到火车的移动不如汽车方便,为使散装头很好地对准火车罐口,可把本机构安装在一定的空间轨道上,使它像电动葫芦一样沿轨道在一定距离内随意移动,直至对准火车罐口。
水泥通过一定的可伸缩的送料管(或空气输送斜槽等)进行装料,故也可以用在大中型水泥厂的散装系统。
综上所述,无论哪种型式,其收尘器内过滤面积的多少及风机风压风量的确定,主要根据散装库每天发放量的大小、散装车罐的大小及库内是否使用压缩空气松动送料等因素来决定,装车机基本参数见表1。
表1 装车机基本参数
项目
WZD-1(电动卸料)
WZQ-1(气动卸料)
额定装车能力(t/min)
≥1.5
≥2
过滤风量(m3/h)
600
1500
过滤面积(m2)
5
10
升降电机功率(kW)
0.75
0.75
散装头升降速度(m/min)
<8
<8
散装头行程(m)
1.5
1.5
收尘风机动率(kW)
1.1
2.2
3.3 清灰方式
在收尘器内部装有振打框架,连接机壳外的振打电磁铁(见图2中序号6、7),每装完一罐,即可振打数次;也可定期打开侧门,进行人工清理或更换收尘袋。
3.4 关于称重计量
现有水泥厂散装水泥称重计量方法大致有以下三种:
一是少数厂散装库下设全自动电子秤,能自动控制,并显示重量或打印;二是库下设有普通地中衡,用人工控制;三是库下无称重设备,人工控制装料,装好后汽车再开到指定地点用地中衡称重。
无尘装车机控制系统稍作改动就能适用上述情况:
对全自动电子秤,把散装机工作顺序电气线路和电子秤线路结合起来,同样可实现全过程的自动控制;对普通地中衡,只要在地中衡秤杆上加一微动接点,即可控制(对要求不高的也可人工监控);对无地中衡的,可在散装头锥陀下增设一个料位控制器(见图2中序号10),控制水泥料面的高度,然后进行下一步的操作和称重工作。
4 结论
由于该散装机全流程呈封闭状态,收尘效果好,且结构简单、能耗低、操作维护方便,易于自动控制、适应性强,所以易推广使用,特别适宜于一般地方水泥厂使用和旧散装库的改造工作。
有关部门曾对山东省章丘市第二水泥厂散装水泥库下装车处无尘装车机收尘器性能及岗位粉尘浓度进行了测定,结果见表2、3。
表2 无尘装车机收尘器性能
性能
除尘器入口
除尘器出口
风量(Nm3/h)
含尘浓度(mg/Nm3)
粉尘排放量(kg/h)
1448
13355.54
19.330
1503
97.98
0.147
除尘器效率(%)
除尘系统阻力(Pa)
99.27
1499
表3 岗位粉尘浓度(mg/m3)
这种装车机结构简单、投资少、能耗低,有效地解决了散装水泥粉尘污染和外溅问题。
故目前已在山东省水泥厂普遍使用,并已推广到天津、北京、江苏等地。
另外该机除用于散装水泥外,还可用于电力、冶金、煤炭等行业中粉状和细粒物料的直接装车。
当汽车开到散装头下方时,如果水泥罐口没有对准散装头4时,前后偏差可由汽车前后移动来对准,左右偏差可由双斜槽1的移动来对准。
散装头对准罐口后,按动散装头下降按钮,使散装头下端锥形斗插入罐口,以后自动装料直到操作完毕。
(一)散装头的结构及工作原理
图5是散装头的结构图,图6是散装头的外形(下降到终点),图7是散装头的下端部。
图5 散装头
1.外伸缩套;2.收尘法兰;3.溜子;4.滑轮;5.钢索;6.振动器;7.超声波料位计;8.锥阀;9.锥形斗;10.钢索座;11.漏斗;12.卡头;13.圆钢圈;14.内套筒
(一);15.内套筒
(二);16.内套筒(三);17.内套筒(四);18.漏斗圆钢圈;19.托杆
散装头主要由外伸缩套1,溜子3,四个内套筒14、15、16、17,漏斗11,锥形斗9及锥阀8等部件组成。
在不工作时,内外套筒收缩,借锥阀和钢索5把它悬吊着。
当装卸水泥时,内外套筒可以节节下降,直到下部的锥形斗9插入罐口中为止。
锥形斗插入罐口后就被罐口支托着,并把罐口密封起来。
当锥形斗被罐口支托后,漏斗11仍继续下降,直到它的圆钢圈18被托杆19支托着为止。
此时,锥阀8脱离漏斗仍向下降,直到卡头12与钢索座10接触为止(如图5右图所示)。
这样,锥阀与漏斗脱离有足够的距离,让水泥畅通无阻地排卸入罐中。
当然,如果锥阀没有脱离漏斗或脱离距离过小,则会产生堵料事故。
当锥阀脱开漏斗下降到规定位置时(即卡头被钢索座支托着),钢索的悬吊重量完全消失,于是钢索松弛。
此时,松绳开关(图4序号11)起作用,让卷扬机停止转动,振动器6振动,流量控制器及气阀打开,水泥即装入罐中。
当装满料时,超声波料位计7起作用,停止下料,使散装头提升起来。
扬尘通过内外套之间的环形空间被吸到收尘器中。
二、试验结果
从1982年11月起,本装车试验系统正式投入生产。
根据半年试生产的结果,证明本系统所采用的新技术新结构是成功的,完全满足了生产要求,达到了预期效果。
主要特点如下:
1.工作效率高,装卸能力大。
国内现有散装设备的装卸能力最大只有100吨/时,且波动很大。
而本系统装卸能力则平均达180吨/时,最大可达240吨/时。
卸料通畅、稳定,大大缩短装车时间。
2.装卸时消除扬尘污染,实行文明生产。
3.操作自动化,劳动生产率高。
工人坐在控制室按动电钮,即可自动完成装车的全部过程,免除了繁重的体力劳动。
4.使用范围广,适应性大。
可以装罐车又可以装敞车。
由于设备投资不大(成批生产价格约1.2万元左右,不包括收尘系统),操作简便,对大、小水泥厂都同样适用。
还可以用于其他工业粉状或小粒状物料的装卸。
5.设备故障少,使用寿命较长。
保证安全操作,维修工作量少。
三、本系统散装设备技术性能
装卸能力 150~200吨/时;
双斜槽移动速度 0.15~0.18米/秒;
双斜槽移动最大距离 2000毫米;
散装头升降速度 0.15~0.18米/秒;
散装头下降最大行程 1600毫米;
提升散装头最大需用功率 1.5千瓦;
驱动双斜槽走动需用功率 0.4千瓦;
振动器功率 0.06千瓦;
收尘通风用的排风机 Q=3000米3/时,
P=300毫米水柱;
双斜槽的斜度 10%;
双斜槽规格 B=400;
执行机构(流量控制器用) ZKJ-31,
10公斤-米 全行程关闭时间 10秒;
超声波料位计 USK-001(上海自动
化仪表五厂);
双斜槽的透气层 涤纶滤布3927三层
缝在一起;
机重 1800公斤。
四、自动化操作的两个司令
指挥本装车系统自动化操作的两个司令是松绳限位开关装置(图11)及超声波料位计。
前者指挥下料过程,在锥阀完全脱开漏斗时停止卷扬机,发出讯号让操作者把转换开关拨到自动操作位置,物料即自动排卸;后者指示装料已满,停止下料,提升散装头。
所以,这两个装置十分重要,必须保证它们正常运转。
如果它们其中之一失灵,则整个操作失败而出事故。
本系统的这两个装置是可靠的,能保证自动化正常操作。
折叠式吸尘罩的结构及工作原理如下:
1.结构:
折叠式吸尘罩是该收尘系统的主要机件(见图)。
1.罩头法兰;2.套筒溜子;3.折叠式帆布外罩;4.滑轮;5.钢丝绳(1/4″);6.帆布溜嘴;7.吸尘管;8.回粉管
2.工作原理:
当散装罐车入料口对准折叠式吸尘帆布溜嘴(6)时,付货员牵动钢丝绳(5),经过滑轮(4),使帆布溜嘴插入罐车入料口,吸尘罩下部十字钢筋架(见B—B视图)落在其入料口上。
此时折叠式帆布外罩(3)的下部150毫米段,全部罩住罐车入料口。
开动Ф400螺旋输送机,水泥流入套筒溜子
(2),经帆布溜嘴(6)注入散装水泥罐车。
此时由物料落差引起的水泥粉尘,被套筒溜子
(2)和折叠式帆布外罩(3)中间负压气流,吸入ZX50—28型布袋收尘器。
从而控制了水泥粉尘外溢。
装到额定数量后,付货员拉动钢丝绳(5),通过滑轮(4),牵动吸尘罩下部的十字钢筋架,使折叠式吸尘罩上升,等待下一辆散装罐车的到来。
实践证明,一般无须将吸尘罩下部十字钢筋架落至罐车入料口上,在5~6级的大风天气,折叠帆布外罩最下端距罐车入料口350毫米时(此时罩口吸入风速为0.95米/秒),粉尘也不会外溢,并且有利于操作。
ZX50—28型布袋收尘器下部集灰斗中的螺旋绞刀也无须连续开动。
根据收集物料量,每班定时开放几次即可。
该折叠式吸尘罩长度调整范围较大(一米左右),适用于所有罐车在同一付货口付货。
在站台或中间贮仓高于贮仓的情况下,采用下行出料管的输送罐,以便水平向下输送。
这一方式也可用于距离贮仓较远的情况,这样管路可以由低向高处输送。
图3
1—输送罐锥部;2—出料管;3—帆布气化板;4—气室进气管;5—喷嘴;6—滑动套管;7—喷嘴导管;8—压垫盖;9—密封盘根
根据客观情况,决定输送罐出料口的尺寸。
管径大,输送速度快,耗风量大;管径小,输送速度慢,耗风量小。
压送式输送系统不同管径的输送性能见表1。
压缩空气的油水分离器及贮气罐 压缩空气的除油和脱水很重要,特别是对汽温低的地区尤为重要。
它使压缩空气在进入输送系统之前,将所含的油、水分离出来,保证水泥不变质,气化板与气化管不致受潮堵死失效。
油水分离器的作用原理是一方面降低空气流速,一方面改变气流的流向,见图15。
图15 除油脱水器
1—外壳;2—立向隔板;3—进气管;4—放水管;5—排气管
当流速降低后,较大的油滴和水滴,即沉于器底。
进气管端部为45度斜截,便于气流突然扩散,随之又冲击到中间斜板上。
这样使较小的油滴和水滴,亦因离心作用而沿斜板下流排出。
为了更好地分离油和水,通常空气在分离器内的流速不得超过在管道内流速的8~10%。
气流转折次数为1~2次为宜,再多会造成压力损失,并使分离器的结构趋向复杂。
常用的卸料器主要有机械及气动两种型式。
机械式(如刚性叶轮下料器)虽结构较简单,易于制造,但通过散装水泥装车实践看,其密封差,磨损严重,维修工作量大,效率低,工作可靠性较差,使用情况不够理想。
按气动卸料器在贮库安装位置的不同,有气动库底卸料器及气动库侧卸料器两种。
图1为气动库底卸料器结构图。
当水泥进入受灰室1时,由于压缩空气经压缩空气管3通过多孔板4吹入,使受料室内的水泥继续充气呈流态化,具有一定的流动性。
当圆锥阀5打开时,水泥经橡胶圈8进入卸料管,实现装车。
图1 气动库底卸料器
1-受灰室;2-闸板;3-压缩空气导管;4-多孔板;5-圆锥阀;6-橡胶软管;7-料仓;8-橡胶圈
当进入卸料器的空气量一定时,它的卸料量主要取决于卸料管径及橡胶圈直径的大小,也可通过圆锥阀至橡胶圈的间距来调整卸料量。
圆锥阀的动作有气动控制及手动控制两种,在散装水泥的生产实践中均有使用。
图2为气动库侧卸料器的结构图,工作原理与库底卸料器相似。
图2 气动库侧卸料器
1-闸门把手;2-电磁阀;3-手轮;4-阀杆;5-活塞;6-卸料口;7-圆锥阀;8-橡胶圈
三、气动库底、库侧卸料器的技术性能及经济指标
目前散装水泥常用的气动库底、库侧卸料器技术性能列于下表。
从生产实践看,气动卸料器结构简单(图1、图2),使用可靠,操作方便,装车效率高。
如唐山四二二水泥厂,震前在火车骑线库下,安装2台Ф150管径的气动库底卸料器,装K15型散装水泥火车。
从近两年的装车实践看,平均每8分钟装60吨水泥,只需1~2人操作,比袋装水泥装车效率高十几倍,而且完全消除笨重体力劳动。
卸料器一直保证稳定装车,从未发生过故障,深受工人欢迎。
天津水泥厂自1966年以来,水泥一直散装出厂。
它选用Ф110管径的气动库侧卸料器高库位装汽车,每小时装车70吨,只需一人操作,其装车效率比袋装水泥高几十倍。
气动卸料器不但能垂直下料装车,当增加一个简单的辅助喷嘴时,可在有一段水平输送距离的情况下装车。
大同水泥厂气动库侧卸料器出口至装车位置有10米左右的水平输送段。
装K15散装水泥火车,每60吨的时间仍可保持在30~40分钟内。
气动卸料器的多孔板原设计为陶瓷材料,由于技术要求比较高,成本很高,又不易订货,在使用中大多改为价廉易造的水泥多孔板,或结构略加改制,用织物透气材料代替陶瓷多孔板,从而为大量采用气动卸料器创造了有利条件。
四、目前使用的气动库底、库侧卸料器的一些问题
目前采用的气动库底或库侧卸料器对贮库库底均有充气要求;卸料器必须安装于库底的最低位置;采用高库位装车固然比较经济,但仍要求库底提高标高,从而造成整个水泥贮库的建筑高度增大。
在老厂,对袋装改为散装水泥进行技术改造时,为实现散装装车目的,可采用下列措施:
(1)填充贮库,提高库底标高。
此法较简单,但造成整个贮库的有效容积减小。
(2)如前所述的低库位装车方案(当前大多采用的办法)。
它需要在装车位置上增设骑线贮库,提高卸料位置的标高,增加必需的垂直、水平输送及收尘设备;水泥还要二次倒运,造成生产费用增高。
五、带流态化装置的库侧卸料器试验使用情况
为解决上述问题,我们与有关部门共同研制了带流态化装置的库侧卸料器(见图3)。
其工作原理是,压缩空气经橡胶管2进入多孔棒(见图4),由于多孔棒结构保证了压缩空气与水泥均匀混合,使以多孔棒为中心,直径为600~1000毫米范围内的水泥呈流态化,在贮库水泥静压及加压管3、压缩空气动压的作用下,流至卸料管6,并可延伸一段水平输送后,实现装车。
图3 带流态化装置的库侧卸料器
1-多孔棒;2-橡胶软管;3-加压管;4-加固板;5-卸料装置;6-卸料管
图4 多孔棒
1-镀锌低碳钢丝;2一三层尼龙帆布;3-3/4″水煤气管
带流态化装置的库侧卸料器特点如下:
(1)它可以装于水泥贮库的任意几何高度上,只要料面高度高于卸料器出口位置,即能卸料。
(2)用于老厂改造时,贮库本身不需改造,也无需增加设备及土建施工,只要在水泥贮库适当的高度上开设Ф700毫米的卸料孔,安装上带流态化装置的库侧卸料器,装上卸料阀门,引出卸料管,即可实现装车(见图5),并可延长10米左右的水平输送距离。
图5 带流态化装置的库侧卸料器装车试验
(3)结构简单,操作可靠,耗气量低,生产效率高。
当风压≥2.5公斤/厘米2时,每吨水泥耗气量约2米3(有水平输送段),Ф150毫米卸料管的生产率平均值为150吨/时。
(4)通过调整进气旋塞阀开度大小,可由电磁阀灵活控制流量。
使用条件:
最适于老水泥厂贮库的技术改造。
并与原有袋装系统的卸料装置相配合使用,可节省很多技术改造费用。
六、气动卸料器卸料管径的计算
气动卸料器流量与贮库内料位高度及进气量影响较大。
限于前表所介绍的设计产量与实际出入较大,笔者经分析后(参见《水泥》1978年5期“带流化式中间仓的单仓泵与双仓泵等效”一文),提出如下计算式,供设计卸料器卸料管径时参考。
式中 D——卸料器的卸料管径(米);
V——卸料量(米3/时);
U——卸料速度(米/秒)。
V——Q/r
式中 Q——卸料重量(吨/时);
r——容重,对流态化水泥取0.8(吨/米3)。
D值一般为1.95~3.6,推荐取2.5~3。
火车散装机改造
因水泥通过胶管直接进入散装机的下料管,所以取消了散装机的双斜槽、进料装置,利用双斜槽壳体作为支架来固定两个10m2扁袋收尘器;利用原卷扬机及传动、驱动、起升装置完成规定动作;将伸缩内套筒由钢套改为帆布内套,用压力式料位计取代超声波料位计。
压力式料位计的工作原理如图5所示。
料位计的一面是钢壳,另一面是一层弹性胶垫,中间是一个常开开关,当料位升高,对弹性胶垫产生一定压力时,常开开关即闭合。
通过控制回路使电控气动球阀关闭,不再下料。
图5 压力式料位计原理
4 改造后的效果
(1)改造后的工艺流程简单、可靠,易操作、维护,维修工作量小;
(2)系统用风量减小,耗电量降低,原系统装机总功率为17.8kW,改造后仅为8.2kW;
(3)散装头的帆布伸缩内套,稍微偏斜不会卡位,易于操作;
(4)压力式料位计使用可靠,一旦散装罐内水泥装到规定数量,料位计即起作用,停止进料;
(5)球阀密封可靠,开启、关闭迅速。
16个球阀使用三年多没出现任何问题;
(6)系统密封良好,不存在漏风、漏灰现象;
(7)达到了300t/h的装车能力,满足了火车装车的需要。
为了提升装料头,根据使用情况安装有手动或电动绞车。
原则上,电动绞车装有一个提升限位开关和钢丝绳松弛控制器(图5)。
在个别情况下也采用三个卷筒绞车,这对于带有三条悬挂装置的装料头更为适用。
图5 带有松弛控制器的结构紧凑的电动绞车
六、散装设备的布置
1.散装设备的类别
(1)固定式装料设备,其加料机构和装料头均固定在一个位置上。
车辆要开到装料口下面的装料嘴处,如有数个装料口时就需调车。
较小的驾驶偏差可以通过装料头的少量侧向移动性能来解决。
这种侧向移动性能还可通过万向接头式的悬挂装置来加以改善。
(2)移动式和回转式装料设备,其装料头联接在移动式输送机构上。
车辆行驶到装料位置,同时装料头移动到各装料点。
移动式输送机构是根据输送物料性质不同进行选用(单一的或活节组合式的),如螺旋输送机、空气斜槽、皮带输送机、伸缩套管和链式卸料机等。
移动式输送机构设有特殊的装置,以确保在输送和装料中无粉尘飞扬。
2.收尘
所有的散装装料头均应与高效能的收尘设备相联接。
对于若干个并列的装料点,可以安置一个中心收尘器。
对于只有一个装料点的小型设备,也可采用小型收尘器。
在移动式设备上,这种小型收尘器要能一起移动,或是通过特殊结构的收尘导管与收尘管道相固接。
吸风量:
仓式车辆为1000~3000米3/时;
敞开式车辆为3000~6000米3/时。
吸风能力大都取决于物料和设备的性能
3.可靠的设备和计量装置
下面介绍一些通用而又确有实效的设备和计量装置。
(1)固定式设备
图6是装料头和作为计量装置的分格轮卸料器。
按照输送物料种类不同也可采用特殊的卸料器,例如图7所示的双分格轮卸料器。
图6 装料头和分格轮卸料器(作为计量装置)
图7 立式双分格轮卸料器(作为料仓密封和计量装置)
图8是一种风力料仓卸料装置,装有计量阀门和所属的风力吹松系统。
风力吹松可使物料流态化,并能用计量阀门进行定量卸料。
料仓的风力卸料器的组成见图8的1至6项。
图8 料仓风力吹松卸料装置
1-仓底吹松;2-空气管道;3-回转活塞式空压机;4-控制闸门;5-进料箱;6-计量阀门;7-仓侧卸料器
图9为把这种装置与移动式装料头相联结,用于仓式散装车。
图的上部即带有导管的风力吹松箱。
图9 移动式装料头和风力吹松卸料装置
图10为带有伸缩套管、吸尘罩和吸尘软管的水泥熟料装料设备。
装料控制系统的调节是用一个在料仓上的测压器进行。
图10 一水泥厂的水泥熟料装料设备
(2)移动式设备
图11是一个移动式料斗和用于仓式散装车的装料头,在移动式装料头上安装一个有特殊密封装置的钢板料斗,并在装料头上带有提升绞车。
这一装置适于移动距离较少(1.5米以内),用以弥补车辆定位的偏差。
图11 带有用于仓式散装车的装料头和附有流量测定装置的移动式料斗
移动式料斗通过按重量测定流量装置进行装料,但是这一装置不能准确称量,只能作为装料控制,例如用于防止一般车辆的过载。
图12为用于仓式散装车的移动式装料头。
把带有提升绞车的装料头安装在一台移动式小车上。
物料是通过一台安装在顶板上的螺旋输送机向一个固定卸料点输送。
移动是用固定在两个活动接点的一条伸缩套管解决的。
吸尘是通过一条柔性的软胶管进行的。
图12 带有进料伸缩套管的移动式装料头
图13是用于仓式散装车的移动式装料绞刀和装料头。
它的优点是:
①对装车物料的排气良好;②可用于如消石灰一类易受空气作用的物料;③可以用两个装料头,其一作为备用。
图13 一水泥厂的移动式螺旋输送机和装料头(用于仓式散装车)
图14是用于仓式散装车的移动式空气斜槽和装料头。
空气斜槽通过一个固定的加料溜子进行装料,在与皮带机联结处有特殊的导向装置,并予以密封。
吸尘是从固定的加料溜子上进行。
图14 移动式空气斜槽和装料头
图15为双路结构的移动式空气斜槽,其工作原理同图14。
图15 双路结构的移动式空气斜槽
这种双路结构能够充分利用移动距离;也就是没有无效的结构长度凸出在槽口外(如图14),因此这种装置所占空间就能大大缩小。
从一个装料头转换到另一个装料头是用转换闸门控制的,并可在装料结束后,切断物料流。
图16为用于多排车道的移动式熟料装料设备。
装料头和控制台设在移动式皮带输送机上。
料仓是用振动器卸料,下面联接一台皮带磅秤。
图16 用于多排车道的移动式水泥熟料装料设备
1-进料用皮带机;2-料仓用斗式提升机;3-熟料仓;4-出料用振动卸料器;5-自动记录皮带秤;6-移动式皮带机;7-移动式装料头;8-移动式控制台;9-袋式收尘器;10-桥架结构
图17和18为具有悬臂支承结构的活节式螺旋输送机组合系统。
这一装置可用于货船或车辆装料。
还可用空气斜槽代替螺旋输送机。
图17 带有装料头的活节式螺旋输