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粉体在料仓结拱及防拱、破拱的措施

粉体物料在料仓内储存一定时间后,由于受粉体附着力、摩擦力的作用,在某一料层可能产生向上的支持力。该支持力与料层上方物料的压力达到平衡时,在此料层的下方便处于静平衡状态,发生结拱现象。结拱现象见图:

粉体结拱

另外,仓内空气温度、湿度的变化会造成粉体固结甚至黏附在筒壁上,也容易形成结拱。粉体在料仓内结拱会影响料仓卸料的连续性,结拱严重时会导致卸料困难,甚至卸料中断。结拱现象有时也称为棚料架仓架桥。在生产实际中,粉体在料仓内的结拱现象时有发生,给操作带来不应有的麻烦。因此,了解和熟悉粉体结拱的产生原因、结拱类型和防拱、破拱措施是非常有必要的。

粉体结拱

一、结拱产生的原因:

结拱产生的原因一般有如下四种。

1.粉体的内摩擦力和内聚力使之产生剪应力并形成一定的整体强度,阻碍颗粒位移,使流动性变差。

2.粉体的外摩擦力与筒仓内壁间的摩擦力。该摩擦力与筒仓内壁粗糙度、锥体部分倾角的大小有关,粗糙度越大,倾角越小,则外摩擦力就越大,越易结拱。

3.外界空气的湿度、温度的作用使粉体的内聚力增大、流动性变差、固结性增强,导致出现拱塞的可能性增大。

4.筒仓卸料口的水力半径减小,使筒仓内粉体的芯流截面变小,则易产生拱塞。

二、结拱类型

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.黏结黏附拱: 黏结性强的物料在含水、吸潮或静电作用下增强物料与仓壁的黏附力所形成的料拱。

4.气压平衡拱: 料仓回转卸料器因气密性差,导致空气进入料仓,当上下气压达到平衡时所形成的料拱。

三、防拱及破拱措施

正确设计料仓的几何结构:加大筒仓锥体部分的倾角,使之大于粉体与筒仓内壁的壁面摩擦角,可减小粉体的壁摩擦力,有助于粉体的流动。但增大倾角会使筒仓的高度增加或容量减小,故一般取55°~65°。

曲线料仓技术的应用:锥形料仓的底锥母线为直线,曲线料仓的底锥母线为曲线,同等条件下,曲线料仓的出料流速明显快于直线料仓。

提高料仓内壁的平滑度:正确选择料仓内壁材料是提高料仓内壁的平滑度、减小壁摩擦系数的有效途径。例如用钢板建造的料仓,壁摩擦系数低,有利于物流滑动和排出,还可避免一些磨蚀性物料对仓壁的磨蚀作用。根据储存物的不同,可选择金属衬板、铸石衬板、碳化硅混凝土衬板、聚四氟乙烯树脂板、铬合金铸铁衬板、硬质面砖和特殊的橡胶衬板等。

粉体结拱

气动破拱:气动破拱即通过压缩空气的冲击来破坏拱形平衡以达到破拱目的。常见的方法有:①在仓体锥部距出料口约1/3处锥体周围安装几个喷嘴,通过气源加压向里吹气;②在锥体靠近出料口附近敷设若干块多孔板,从这些细小孔喷进压缩气体;③在锥体内部易起拱处设置气囊——空气炮,通过气囊的膨胀和收缩来破坏拱塞处的剪应力平衡。气动破拱的特点是简单方便,比较经济实惠,效果较明显,是最常用的一种措施。但在空气潮湿的季节或地区吹进的气体会使其冷却而结块,导致给料不均匀,影响计量;其次在吹管附近还易形成黏结层;破拱效果不太明显,故在气路中应添加油水分离器;阻止水分进入筒仓。

振动破拱:振动破拱即通过振动使水泥内摩擦系数减小、抗剪强度降低而得以实现。常见的方法有:①在锥体易起拱处设置一个振动器,通过其振动达到破拱的目的;②在锥体上设置一个行程很短的汽缸,利用汽缸端部安置的平板来击打筒壁,使拱形得以破坏。

粉体结拱

振动破拱的特点是简单方便,易于控制振动频率,破拱有一定效果。但振后的水泥在静放长时间后可能失效、振密,甚至结块堵塞料门;同时,振动产生噪声较大,对仓壁有所破坏,而且振动能量容易被锥体的钢板所吸收,有效利用率不高。

粉体结拱

机械破拱:机械破拱的种类很多,基本原理均为通过机械在水泥拱塞处的强制运动来克服其内聚力,破坏拱形平衡,是效果最明显的一种破拱措施。

机械破拱的特点是:①将机构设置在起拱要害部位,便于能量集中,达到最佳效果,由于料仓锥部水泥受压最大、密实度也最大,粉体在空气潮湿、高温等条件的影响下易起拱,故将机构置于此处为宜;②强制性直接作用于拱塞处,破坏粉体摩擦剪应力的平衡;③连续性往复剪切运动保证破坏拱形平衡的效果,有利于实现均匀给料、提高粉体的计量精度;④由于所需运动部件较多,成本造价较高,更兼在粉体内动作的零部件易磨损,维修和排除故障比较困难,故在耐磨性和可靠性方面尚有待提高。

此外,对于不同类型的结拱,其防拱措施也不尽相同。

对于压缩拱,可采取以下措施:①通过增大卸料口尺寸、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改善仓壁材料减小仓壁摩擦阻力。

粉体结拱

以对于楔形拱:可通过增大卸料口尺寸、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。

对于黏性黏附拱:采取防潮或消除静电方法可有效减小仓壁摩擦阻力;易吸水的物料存放要注意防潮;在料仓以及防爆和排气装置上设置静电接地板可消除静电。

对于气压平衡拱:常采用的方法为: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。

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