粉体料仓下料不畅的原因及解决方法

24化 工 设 备 与 管 道第39卷 粉体料仓下料不畅的原因及解决方法 李诚李诚 （齐鲁石化公司研究院， 淄博255400） 摘要本文从主观设计和客观生产因素两方面全方位分析了卸料口堵塞的原因， 并有针对性的提出了防止料仓卸料口堵塞的方法。 关键词粉体料仓卸料口堵塞结拱流型 ! 主观因素 这主要是设计者对料仓设计不够重视的原因所 造成。 由于料仓设计规范形成较晚， 因此有许多设计 者把料仓当作一般常压液体储罐来设计，从而忽视 了料仓设计的独特性。 料仓流型的错误选择， 料斗半 顶角的大小、 卸料口尺寸大小不正确计算， 料仓材质 的不当选择以及忽视某些具体焊接结构的影响是造 成料仓不当设计的五个主要因素。 1.1 正确选择料仓流型 料仓的流型基本上有两种： 整体流型料仓 （又称 全流仓）和中心流型料仓（又称漏斗型料仓或核流 仓） 。在整体流料仓中， 卸料时所有物料均向卸料口 流动， 不存在流动 “死区” ， 料位均匀下降， 卸料流动 稳定均匀。 而在中心流料仓中， 卸料时只有中心部位 的物料向卸料口流动， 在该 “流动区” 以外的部分为 流动 “死区” 。 由于 “鼠洞” 和粘性拱的形成与崩塌， 使 卸料流动不稳定， 甚至会出现喷泻的情况。 因此整体 流型料仓是料仓设计的首选流型。但是事实上由于 整体流型料仓和中心流型料仓各有利弊，所以并非 必须选用整体流型料仓。整体流型料仓和中心流型 料仓的优缺点见下表1： 整体流和中心流料仓的基本特性及适用场合 项目整体流中心流 卸料速率稳定不稳定 卸料密度均匀不均匀 卸料顺序先进先出先进后出 料仓造价较高较低 料仓寿命较短较长 仓储时间一致不一致 通用程度较差较好 因此为做到安全、 合理、 经济,在选择具体流型 时应按照实际需要来选择合适的流型。 1.2 料斗半顶角的计算 确定一个合适的料斗半顶角!（见图1） ，目的是 为了实现所选择的流型。 料仓下料不畅， 关键是倾斜 角小于物料安息角所致。整体流仓必须保证料仓各 个部位的倾斜角大于物料的安息角。如果要将料仓 设计成整体流， 那么料斗半顶角! m ax 为2： 图1 !m ax=（90 +-#-arcsin(sin# /sin ) /2 （1） 式中：为有效内摩擦角，度； #为物料与仓壁摩擦 角,（ ） 。 形成整体流的必要条件是料斗半顶角!要小于 !m ax。 1.3 确定卸料口尺寸 确定合适的卸料口尺寸，目的是为了防止因形 结拱 （又称架桥） 或管流 （又称鼠洞） 等， 造成料仓无 法卸料或物料喷泻等问题。按照料仓流型的不同有 不同的计算方法。 ! # !整体流料仓 针对整体流料仓设计计算时，用一定性尺寸B 来描述卸料口的大小。对于圆形卸料口， B 等于卸料 口直径 （见图2a） ； 对于方形卸料口， B 为对角线长度 （见图2b） ； 对于缝形卸料口， B 为缝宽 （L!3B）（见图 25 2002年第3 期 2c） 。对于平均直径较小的粉体物料， 不产生粘性拱 的最小卸料口尺寸由下式确定2： BH(! ) ! ! 1/ （2） 式中： B卸料口尺寸，m； 为粉体密度，kN / m 3； ! ! 1粉体物料的临界开放屈服强度, kpa； H(!) =（1+m）+ 0.01( 0.5+m)! （3） 式中： !为锥底半顶角， （ ） ； m为料仓形状系数；对于轴线对称的圆锥形料 仓， m=1； 对于平面对称的楔形料仓，m=0。 ! # $中心流料仓 对于平均直径较小的粉体物料，不产生粘性拱 的最小卸料口尺寸由下式确定3： B1.15! ! 1/ （4） 图2不同形状的卸料口尺寸 1.4 料仓材质的影响 所设计的料仓是否处于整体流状态，不仅取决 于料斗结构 （料斗半顶角） ， 而且与粉体物料 （内摩擦 角） 以及料斗材料 （壁摩擦角） 有关。因此， 料斗的选 材对于料仓的设计也是十分重要的。经试验证实4， 容易形成整体流的料斗材料首选为聚四氟乙烯和不 锈钢， 其次为铝合金， 最差为碳钢。 当然， 在具体设计 中， 应综合考虑安全、 经济因素来合理选材。 1.5 焊接结构的影响 有时卸料口的堵塞仅仅是因为料仓筒体内壁和 下锥体内壁不够光滑所导致。为了使料仓筒体内壁 及下锥体内壁足够光滑，使物料尽量以整体流动方 式流动，在进行料仓结构设计过程中应注意以下几 点：（1） 接管、 人孔等与料仓筒体焊接后应磨平内壁； （2） 圆锥形料斗与筒体连接处的内焊缝应圆滑过渡； （3）卸料口处的接管与圆锥段的内焊缝应圆滑过 渡。 $ 客观因素 2.1 物性的影响 物料本身特性也是形成结拱的原因之一。由于 物料含水、吸潮或静电作用而增强了物料与仓壁的 粘附力， 从而在卸料处导致结拱， 这种结拱类型一般 称之为粘结粘附拱。另外， 由于某些物料呈颗块状， 流动中因颗块相互啮合达到平衡从而在卸料处导致 结拱， 这种结拱类型一般称之为楔型拱。 对于粘结粘 附拱， 我们一般采取的措施有： 保持物料干燥； 静电 接地以避免操作过程中产生静电。对于楔型拱一般 是尽量细化和均化物料以减少结拱的可能。 2.2 振动器的影响 瞬时流动函数高的颗粒，在振动时特别容易因 为物料的密集而引起流动的中断。用振动器加速流 动应该仅限于物料正在流动的时刻。当料仓出口关 闭或出口喂料机停车时， 应当立即停止振动。然而， 有些用户在使用料仓的过程中，发现料仓卸料口有 堵塞或下料不畅现象后，在没有正确分析料仓堵塞 的真正原因的情况下， 盲目采用振动器振动， 反而增 加了结拱处的固结强度， 结果却适得其反。严格讲， 目前用振动来加速流动的做法实际上仅仅依靠经验 来确定。因此应正确使用振动器以免起相反作用。 # 解决方法 如果设计人员能够在设计中遵循正确的方法， 一般来说就可以预防结拱的形成。对于实际生产中 存在的料仓各种类型的结拱，可采取相应的有效解 决方法。 3.1 结拱或架桥的类型 为了更好的解决料仓结拱问题， 首先， 我们应当 了解料仓结拱的类型。粉体料仓结拱的类型一般有 如下四种： 1）压缩拱： 粉体因受到仓压力的作用， 使固结强 度增加而导致起拱； 2）楔形拱：颗粒状物料因相互啮合达到力平衡 状态所形成的料拱； 3）粘结粘附拱： 粘结性强的物料在含水、 吸潮或 静电作用而增强了物料与仓壁的粘附力所形成的料 拱； 4）气压平衡拱： 料仓回转卸料器因气密性差， 导 致空气泄入料仓，当上下气压达到平衡时所形成的 料拱。 B B B （下转39页） 39 2002年第3 期 所谓的氧去极化腐蚀，影响这种腐蚀的因素由以下 几种：!介质流速：闪蒸汽的流速很大，使得氧很 容易到达阴极表面。K 2CO3 ：由于闪蒸汽中存 在这种电解质，提高了溶液的电导率。#介质温 度：闪蒸汽的温度比较高。这三种因素都提高了腐 蚀的速度。从05A 001到05A 005,闪蒸汽的流量和流 速依次递减，杂质含量也逐步减少，05A 001的腐 蚀最强烈，并最终导致穿孔。 3 修复措施 根据蒸汽喷射泵的工艺条件，其壳体和蒸汽腔 均设计为碳钢材质并非理想的选择，所以采用5mm 厚的1C r18n i9t i不锈钢板，将蒸汽腔圆柱型筒体整 体包覆， 采用A 132焊条， 满焊。 运行三年后， 打开检查， 不锈钢板完好， 没有发 现腐蚀现象，但发现蒸汽腔后端的法兰盖和前端的 喷嘴部位，也出现了相同的腐蚀现象，处理方法是： 将这两个部位用不锈钢焊条进行堆焊，然后加工平 整。 在此后的大修检查中，内件各部位均没有发现 腐蚀现象， 说明修复措施是可行的。 3.2 对不同的结拱类型采用不同的解决方法 总的说来，目前防止结拱的措施主要有三方面 的途径： 1）改善料仓的几何形状及尺寸； 2）降低料仓粉体压力； 3）减小料仓壁摩擦阻力。 下面针对不同的结拱类型从这三方面提出比较 有效的解决办法。 3 . 2 . 1压缩拱 1）通过增加卸料口尺寸，减小斗顶角来改善料 斗几何形状。 2）料仓直间隔较多的减少料仓直间隔或者采 用改流体来降低粉体压力。 3）改善仓壁材料以减小仓壁摩擦阻力。 3.2 .2楔形拱 增加卸料口尺寸，减小斗顶角或者采用非对称 性料斗 （偏心卸料口） 来改善料斗几何形状。 3.2.3 粘性粘附拱 采取防潮或消除静电的方法来减小仓壁摩擦阻 力。 将容易吸水的物料妥善存放防潮； 在料仓以及防 爆和排气装置上设置静电接地板以消除静电。 3 . 2 . 4气压平衡拱 1）通过采用非对称性料斗（偏心卸料口）来改 善料斗几何形状。 2) 通过采取排气的措施来减小仓壁摩擦阻力。 例如在料仓的顶部加置排气管等措施。 另外， 有一点 必须说明的是，振动对任何一种结拱形式都不是最 佳解决方法。 4 结语 综上所述， 为了预防料仓结拱或架桥的产生， 首 先应当采用正确的料仓设计方法，遵循相应的设计 规范。 其次， 应当全面综合考虑生产过程中各种因素 对料仓结拱的影响，对于不同的结拱类型应当采取 不同的解决方法。我们决不能一碰到料仓结拱堵塞 卸料不畅就采用振动加速的方法，这种做法显然不 应提倡。 另外， 料仓结拱的形成也决非我们想象的那 么简单， 只有正确的分析料仓结拱的原因， 采取相应 的科学方法才能圆满解决。 参考文献 1 李志义， 王淑兰， 丁信伟.粉体料仓设计.化学工业与工程技术， 1999，20（4）: 12 2 陆厚根.粉体技术导论.上海： 同济大学出版社,1998: 71,78- 79,221 3M.E.fayed L.O tten .粉体工程手册.化学工业出版社,1992: 356 4 李志义， 王淑兰， 丁信伟， 粉体物料和料斗材料对料仓流型的影 （上接25 ! 页） 粉体料仓下料不畅的原因及解决方法粉体料仓下料不畅的原因及解决方法 作者：李诚 作者单位：齐鲁石化公司研究院,淄博,255400 刊名： 化工设备与管道 英文刊名：PROCESS EQUIPMENT 王淑兰;丁信伟 粉体料仓设计期刊论文-化学工业与工程技术 1999(04) 2.陆厚根 粉体技术导论 1998 3.M E Fayed;L Otten 粉体工程手册 1992 4.李志义;王淑兰;丁信伟 粉体物料和料斗材料对料仓流型的影 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条) 1. 汪一佛 解决水泥厂料仓堵塞和粘结的措施期刊论文-水泥工程2001(2) 2. 韩仲琦 料仓及重力场的粉粒体流动期刊论文-水泥技术2003(3) 3. 陈立新.刘福建.何玉灵 针对工程料仓堵塞的一种机械式清堵方案期刊论文-起重运输机械2009(2) 4. 陈延信.徐德龙 不正常仓流与结拱理论现状会议论文-1998 5. 能破拱、不堵塞、流量可调的颗粒粉体料仓期刊论文-硫磷设计与粉体工程2004(1) 6. 罗驹华.张颖.LUO Ju-hua.ZHANG Ying 空气流化棒助流装置的研究期刊论文-盐城工学院学报2001,14(2) 7. 余振.朱建新.YU Zhen.ZHU Jian-xin 漏斗形料仓下料倾角的确定期刊论文-有色设备2005(4) 8. 侯明云.李建伟.魏宗 外部驱动旋转锥体型筒仓卸料器的技术特点期刊论文-新世纪水泥导报2006,12(5) 9. 刘靖.LIU Jing 热磨机料仓堵塞的力学分析及其消除措施期刊论文-西部林业科学2005,34(4) 10. 杨少武.YANG Shao-wu 面粉厂仓结拱、中空的解决方案和预防措施期刊论文-粮食加工2010,35(1) 引证文献(7条)引证文献(7条) 1.王德福.杨悦乾 料仓卸料口形状对使用性能与流型的影响期刊论文-农机化研究 2004(3) 2.曾明军.坎杂.谭春林 小剂量称量问题浅析期刊论文-包装