粉体供料中稳流和锁风设备的研究与开发
水泥 2003-06-19
一、影响粉体计量原因的分析：
1．粉体物料的卸料特性及对计量的影响：
在生产中，粉体物料常是贮存在料仓或料库中，粉体物料在料仓中的贮存和卸出，都会导致粒子与粒子之间、粒子与仓壁材料之间的摩擦行为，从而构成力学现象。对于仓内整个粉体层而言，我们希望在卸出时能够象水一样地均匀地全部向下流动。这种流动形式称为整体流（群流），其特点是符合一般物料“先进先出”的原则。而实际生产实践中，仓内粉体层的流动区域常常呈现漏斗状，即只有料仓中央部分形成料流，而其他区域的粉体或料流顺序紊乱或停滞不动，产生先加入的物料后流出的“先进后出”的现象，这种流动形式称做漏斗流（部分流）。漏斗流会引起偏析、冲料、结块、下料容重变化等不良现象，这些现象均会造成计量精度的极大误差。
2．气力输送粉状物料对计量的影响：
气力输送具有灵活布置、便于自动化控制、维修量小等优点，在工业生产中正得到日益广泛的应用，如果锁风解决不好，轻则会出现扬尘造成的计量误差，重则使粉状物料流态化从而致使计量设备无法工作。
在我们常见的锁风设备中有叶轮给料机、螺旋泵、溢流螺旋输送机、喷射泵等。通过实践表明：（1）叶轮给料机作为锁风送料设备时，轴承的游隙，壳体与叶片之间的间隙，往往造成大量的空气泄漏导致计量系统正常状态的破坏。如果不能采用特殊的密封材料或特殊的结构设计使叶片与壳体间的磨损得到补偿，则在实际使用中又会受到很大限制。（2）螺旋泵是以料封的方式，实现螺旋泵进出料口的完全隔离达到锁风的目的。但常常存在以下问题：a、螺旋泵出口阀板的密封状况不理想，随着阀板和阀板的磨损，密封状况进一步恶化，对于流动性好的物料，在料封没有形成之前，已经形成气流的“短路”，而“短路”一旦形成，料封就很难再形成了。b、螺旋泵的能力远远大于计量系统的流量，在出料口处风压过大的条件下，螺旋泵内很难形成有效的料封，使锁风失败。（3）、溢流螺旋输送机也是以料封方式锁风。由于结构的特殊性，较螺旋泵而言，料封较为可靠，但不能适应高压长距离输送。（4）、喷射泵利用文丘管原理研制而成，锁风效果较好，能适应较长距离输送，但是风能转换率较低，功率消耗大。
二、稳流供料机和气送物料锁风机的研究与开发：
基于以上分析，盐城市朗坤环保装备有限公司联合南京航空航天大学、江南大学、盐城工学院的研究人员，采用叶轮给料机和文丘管的原理相结合的办法，选择弹性锁风的思路，成功开发了粉体稳流供料机和气送物料锁风机。
1．粉体稳流供料机结构原理：
基于粉体的力学现象及从料仓中卸出的形式的分析，专门设计的料仓形成了相对稳定自成一体的料源，从而不受大料库的物料架桥结拱等的影响。搅拌叶片的转动，使得粉体层能够整体分割，达到整体流的效果。搅拌叶片的转动将粉体物料填入缓压仓中，缓压仓中的叶轮改变了物料进入均压仓的位置，避免了料仓的压力对均压仓的直接影响，为物料均质创造了条件。均压仓中的叶片设计成螺旋状，使得物料在此仓中得到充分疏松，近似自然状态，从而抵消容重变化给计量带来的影响，计量仓为一容积式计量仓，变频可调，随时保证按工艺需求，提供稳流均质的粉体物料给计量设备。
2.气送物料锁风机结构及工作原理
该设备采用特殊的结构设计，叶轮设计成异形的两端面密闭的形状，叶轮与壳体间增设一与叶轮形状相对应的密封套，叶轮两端面与壳体两端盖间设有两个气室，气室内的气压大小可通过安装在壳体端面上的压力表读出而判断空气泄漏量的大小，根据泄漏量的大小，随时调节密封套与叶轮的间隙，以达到适时补偿叶轮叶片的磨损变量，确保叶轮与密封套间的间隙保持在密封要求的范围内。叶片的密封毛毡采用特殊材料制成且耐磨、耐温，密封套根据是否接触粉体物料的不同进行了变径处理，弥补了无物料时密闭不够严密的缺陷。该设备在卸料口处根据文丘管的原理，配有相应的辅助输送管道，以减少卸料口的压力，从而达到改善密封的效果。
四、工业应用效果评价：
自稳流供料机和气送物料锁风机开发以来，先后在福建政和、甘肃永登、重庆云阳、吉林九台、盐城电厂等水泥厂和电厂得到了成功应用。通过生产实践表明：
1．稳流供料机既可以作为精确计量设备的辅助供料设备，又可以独立地作为在计量精度要求不高时的粉体计量设备。
2．气送物料锁风机是目前既有锁风设备中较为先进的锁风送料的设备，该设备的成功开发使得锁风状况变得可调可控。且随时能够得到准确判断，从而使生产实践中的非正常现象得以超前控制和避免。
3．这两套设备与计量设备一起构成一个完整的系统，可通过完整的自动控制系统进行控制，作为煤粉、粉煤灰、生料粉、水泥等粉体物料的稳定供料，精确计量、高效输送的进口替代产品，大大地降低了投资成本，具有广阔的市场前景。
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