太原锅炉集团环境工程有限公司 030008
摘要：介绍常见干式散装机的使用工况，针对现有散装机工作中存在的问题，介绍了一种新型干式散装机系统的结构特点和工作原理及特点。
关键词：干式散装机系统；粉状物料；改造；应用效果
干式散装机主要用于散装水泥和粉煤灰等粉状物料从料库向密封罐车（汽车、火车和轮船）的连续卸料作业。其卸料口高度可以调节，并配套排除尘风机，卸料时弥散到卸料口外的物料在抽尘风机的作用下排入带排气过滤装置的料库或小型滤袋收尘器，可保证无粉灰外逸和物料快速卸入密封罐车。目前使用的散装设备普遍存在设备简陋、粉尘飞扬大、料满控制装置效果差、自动化程度偏低等问题。通过与国电榆次热电有限公司原、粗灰库散装设备改造项目合作，设计出了一种新型干灰水泥散装机收尘系统。该干式散装机系统由可伸缩卸料头、抽尘系统、卷扬装置、电气控制系统、限位装置及支架等几部分组成。可伸缩卸料头是由内、外伸缩软管组成一个可以伸缩和摆动的卸料通道，由卷扬装置和限位装置来控制卸料头上下移动，以满足不同高度车辆的装车需要。散装机不适用于有粘湿性、腐蚀性、温度高于150℃的物料。设计上更注重环保、节能、高效，该系统性能优于国内同类产品。
一、原设备参数及存在问题：
1.原有设备参数
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2.存在问题
2.1干灰散装机原设计不合理，松绳时有卡绳、脱落、横向卡盘卡不到位，无压绳装置，无散装头联动到位信号。
2.2配套除尘器过滤面积低于需求（滤袋直径0.13m×圆周率3.14×滤袋长度0.9m×滤袋数量25×布袋有效过滤面积系数0.9=9.2m2）；风机配比流量偏小，压力过高，除尘面积偏小，造成布袋阻力加大；过滤风速偏高，造成装车时冒灰严重，布袋易坏。
2.3除尘器集灰斗偏小，且斜度不够，无自动下灰和吹扫功能，导致装车时集灰斗存灰堆积滤袋表面造成堵袋，降低了收尘效果；滤袋破损后，风机出风口喷干灰，对环境影响极差；吸尘装置安装不科学，无法达到较好的收尘效果。
2.4散装头在开始装车下降和在停止装灰上升时，除尘器内积灰不能在卸灰过程中排尽，以及因布袋褶皱，袋内积灰飘落，造成扬尘污染。
2.5散装机原设计出力不足，装车时间较长影响卸运效率。
二、干灰散装机系统改造方案：
1、改造设计数据：
1.1处理风量参数的选取
设计灌装口下料量为200m3/h，诱导空气量是下料量的2倍，下料处理风量：Q1=下料量+下料量×2=200+200×2=600 m3/h
为了防止散装机另一个罐口装车时冒灰，加料口空间的气体流速为2～5m/s，在此按3m/s计算，罐口通径为DN400mm.
Q2=0.42×3.14÷4×3×3600=1357m3/h
总处理风量：
理论风量Q=Q1+Q2=600+1357=1957 m3/h 实际风量=理论风量×1.1系数=1957×1.1=2152.7m3/h
需配套收尘器面积：A=2152.7÷60=35.8m2（过滤风速1m/min）
1.2收尘管直径参数的选取
设管内风速为18m/s
主管道直径：
Ø=√2430÷3600÷18÷3.14×2=0.155m
管材壁厚选用6mm，排尘管采用2条Ø108×6管的管道
为此，散装机除尘器参数应选用
A：处理风量 3200m3/h
B：过滤风速 1m/min
C：过滤面积 ＞36m2
D：集灰斗容积 ＞1.3m3
E：集灰斗配有自动吹扫装置，下灰阀采用DN150气动蝶阀，带行程信号，配有6分～1寸气动吹扫球阀。
F：滤袋采用高效滤筒Ø159×1000，25只。过滤面积：2.1×25×0.8=42m2
G：风机选型 9-26 4A，流量2198-3215m3/h，全压3407-3852Pa，功率5.5KW。
1.3灰库二层的干灰散装机平台与卸灰主管道连接后，干灰散装机设备周边3.5米范围内的空间较为狭窄，避开干灰散装机垂直上方的环型气化风母管线及其它管线外，周边有效高度空间一般约为2.5米左右。在此空间设计散装除尘器不仅要考虑散装除尘器设备的体积，还需要预留出日后检修维护的空间。
现场布置：滤筒除尘器外型尺寸（长×宽×高）：1.3×1.3×2.9m高，灰库二层地面与上方建筑横梁的高度为4.1米。满足现场空间要求，并预留出了日后检修维护空间。现场布局图，如下：
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2、散装收尘系统设备改造实施方案
2.1、原、粗灰库二层下散装机落灰口处，原有的手动插板阀和气动圆顶阀保留，原有的电动给料机、散装机和收尘器拆除，气动圆顶阀下部新装1台DN200的手动双开耐磨滑板阀，1台DN200可调节开度的电动刀形闸阀；电动闸阀下接双通道的干灰散装机，散装机配有过滤面积为36m2（滤筒过滤面积根据散装机收尘管道截面和散装机内部截面计算得出）的收尘器。收尘器的过滤单元采用覆膜式耐高温滤筒。收尘器备有自动排灰的装置，散装机伸出2根DN100吸尘管进入收尘器的灰斗，收尘器下设有DN150的排灰管，收尘器收集下的的灰进入排灰管，管道内的灰通过压缩空气再次吹入散装机，通过散装机进入灰罐车。每台双通道散装机具备上下限位。
在散装收尘系统中，DN200的手动双开耐磨滑板阀采用全封闭结构，耐磨型式是热喷涂碳化钨，通过两个手轮从两侧开启阀板，灰从阀体中间落灰，使用过程中不会发生漏灰现象且使用寿命长。散装机系统可通过调整电动阀门开度来调整下灰量，既能保证放灰装车的工作效率又能保证散装收尘器的吸尘效果。
2.2、散装收尘综合自动控制柜
2.2.1散装收尘综合电气自动控制柜，配备一把可移动的线控操作手柄，手柄上有“上、下、放灰、放灰停”四个按键，全程自动控制“放灰阀、吸尘风机、除尘器脉冲振打、除尘器灰斗箱内集灰的自动排放、散装机伸缩头的上升和下降”等各个部件之间的逻辑运行。
自动控制系统必须满足的具体控制步骤如下：
第一步：按动手柄“上”或“下”，散装机升降头上、下就位。
第二步：按下“放灰”按键，系统先运行15秒（可调）自动排灰单元，排灰阀自动打开，进行排灰助吹若干次后，排灰阀又自动关闭，接着系统会自动运行下一步。
第三步：放灰阀和除尘风机同时开始运行6分钟（可调），然后自动暂停。
第四步：系统自动运行排灰单元15秒（可调）。
第五步：系统继续进行，放灰和吸尘运行6分钟单元和自动排灰15秒（可调）自动排灰运行单元。整个系统控制中的“放灰吸尘运行”和“排灰单元”这两个运行单元始终自动切换运行，直至放灰工人目测灰车另敞口的灰位面上升接近灰车罐口。
第六步：按下“放灰停”按键或料位探测到“料位满”，放灰阀和吸尘风机自动关闭，并在按下“放灰停”的同时系统自动运行下一步。
第七步：在按下“放灰停”的同时系统会最后一次执行排灰单元后，放灰完成。按动“上”收起散装机伸缩头，至此，放灰装车工作结束。
自动排灰的独立控制（可在散装设备故障时排堵使用！）：排灰管上的气动排灰阀在打开和关闭的时间段内，排灰管末端连接的助吹电磁阀进行脉冲式通断电引入压缩空气，这是一个局部独立的自动控制电路模块。
气动排灰阀打开到关闭的时长还可随时调整，一般设置为15秒。助吹电磁阀的幅宽和频率也可随时调整一般为幅宽300毫秒、频率1秒。
对散装除尘器气源压力自动检测的控制：
当散装除尘器外接的进气压力低于设定值时，散装除尘器吸尘风机不工作，但不影响放灰（即无收尘措施下进行放灰）。
在散装除尘器靠近气包的进气管道上设置有压力传感器，在线自动监测气包内外的压力变化。
气包上相邻电磁阀的喷吹间隔频率一般为3-8秒，持续的进气瞬间会将气包压力及时充满。本控制电路逐次监测每2个相邻电磁阀，在2次喷吹间隔时长里气包内压力的变化。我们将气包内压力回升的时间，延长设置为30秒，若30秒内气包里的压力还没有恢复上升至工作压力时，就可视为除尘器的工作气源压力出现了故障并自动给出反馈信号，而后，整套散装收尘系统里没有吸尘功能，可以继续放灰装车。等待气源压力恢复后，系统设备自动延续所有功能。
2.2.2就地散装收尘自动控制柜的控制面板上，具有下列功能：
面板上有各设备部件的运行显示灯，面板上有可直接手动调试时间（放灰时长、自动排灰时长等）的模块。
面板上有独立的手动排灰模块区域和自动排灰的按键模块区域（方便检修维护用，除尘器排堵）。
有料满报警灯和嗡鸣声，料满自动停止放灰功能。
有除尘器进气压力的监测模块。当进气压力过低时（低于0.4Mpa）时，散装除尘器不工作，但可以正常放灰无吸尘。
2.2.3散装收尘自动控柜操作面板必须至少具备如下按键的控制，图示如下（不限于此）：
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按键图 除尘器气源压力自动监测报警装置
2.3.4料满控制
散装头上需装有料满控制器系统，料位监测控制料位的高低，在检测到灰罐车罐装设定料位时，反馈给控制系统电信号，使控制系统关闭圆顶阀、电动调节阀和抽尘风机，自动停止下料。
配置设备：料位小鼓风机、薄膜开关、气软管、出风短管（固定在散装头内）、电气控制模块等。
工作原理：散装机平台上的料位小风机连接薄膜开关，薄膜开关伸出的出风软管，向平台下缠绕在外伸缩布袋上，最后固定伸入在散装头内部，软管出风口垂直向下，随散装头插入灰罐车的装灰口。灰罐车箱体内的粉料逐渐堆高，当粉料上升堵住软管出风口时，整条软风管内憋压致使平台上的薄膜开关发出反馈信号，完成料满信号的输出。
2.3.5气动排灰阀门DN150
当系统在放灰、吸尘时，该排灰气动阀门呈关闭状态。当系统处在自动排灰环节时，该排灰阀门自动打开进行排灰而后有自动关闭。
2.3.6除尘器灰斗箱自动排灰装置
装车中途，可以定时、自动、迅速的将灰斗箱内的粉尘排放到灰罐车中。为了实现除尘器灰斗自动排灰，需制作配置自动排灰装置。
该装置包括固定在除尘器灰斗箱底部并与除尘器灰斗箱水平连通的排灰管，和与排灰管中心线角度同心的气源管，排灰管上设有排灰阀门，排灰阀门控制开启或关闭排灰管；气源管末端接有压缩气源，气源管上设有脉冲电磁阀，当排灰阀门在开启的时间段内，气源管上的脉冲电磁阀控制压缩气源向排灰管中喷射压缩空气，以将除尘器灰斗箱底部内的集灰迅速的彻底的吹出排灰管，达到对袋式除尘器灰斗箱内集灰的迅速排放目的。由于排灰管与灰库二层的卸灰管道相连接，所以在散装收尘运行的中途，可以自动排出的粉煤灰又可被迅速排放到灰罐车里，不会影响原有放灰工作效率。
水平状排灰管道上设立有排灰阀，在散装时的放灰吸尘运行环节呈关闭状态，减少散装除尘器箱体的漏风率，减少了散装收尘时的吸尘效力衰减。不得采用其它影响吸尘效力的排灰方式如：水平状的螺旋搅龙方式排灰，因有漏风会对吸尘效力衰减。
2.3.7除尘器气包进气压力监测装置
除尘器气包工作压力储备一般都设计为0.45Mpa，气包上的电磁阀每次脉冲喷吹后，气包内的压力会瞬间降低又迅速恢复压力，压力变化时间很短。但是，当气包外接的气源突发低于0.40Mpa且时长大于每2个电磁阀喷吹的间隔时长时，就会造成第二个电磁阀喷吹振打无力或振打不彻底。压力低值的时长越长，除尘器内的过滤元件就会逐渐的被“糊袋”，造成除尘器运行故障。
安装本装置后，当气源压力没有达到工作压力时，散装除尘器的抽尘风机和脉冲控制仪自动停止工作。当外接气源压力恢复后，散装除尘器自动延续“放灰、吸尘、自动排灰”等功能。
2.3.8散装除尘器的气源自动排水装置
压缩空气的质量对袋式除尘器安全运行有着重要的意义。压缩空气有3项技术指标：压力数值、压力流量数值、纯净度（含水含油量）。
当气源的压力和流量达不到运行数值时，除尘器内部过滤元件会因脉冲喷吹振打无力或不彻底，逐渐形成“糊袋”现象；当气源中含水含油量过大时，每次脉冲喷吹振打过滤元件，会使过滤元件表面潮湿后粘连灰粉，也会逐渐形成“糊袋”现象。
为确保散装除尘器的安全运行，在散装除尘器气包的进气组件上，必须增加2级的自动排水排油过滤装置。
三、改造后效果
改造后散装除尘器风机的出口含尘浓度≤10mg/Nm3；放灰工人只需操作“上、下、放、停”四个按键，就可完成放灰装车的“放灰、吸尘”+“自动排灰”等环节的自动控制。当料位满报警时系统自动停止放灰；散装收尘时，在给灰罐车正常装灰工作中途的99%时间段内，灰罐车另一敞口呈明显负压状，现场无扬尘现象；放灰装车中途，可将被吸入散装除尘器灰斗箱内的灰粉，能够自动、迅速、彻底的经过散装机通道被排灰到灰罐车内，避免了因放灰工人误操作或漏操作而引起的除尘器堵塞等故障；采用双通道伸缩头，避免了在伸缩头升降时落灰扬尘的污染。
四、结束语
经过试运行该干式散装机系统出料流畅、收尘效果好、自动化程度高、料位控制灵敏、系统性能稳定、使用寿命延长、散装效率大大提高。该散装机系统不仅提高了生产效率，而且改善了操作环境，不但可以用作车船的水泥散装，还可用于建材、冶金、煤炭以及化工等行业的无腐蚀、低研磨性粉状物料的散装，是水泥、建材、发电、冶金、煤炭、化工等行业散状物料装车船的理想设备，具有较高的推广价值。