粉体料仓下料不畅的原因及解决方法_李诚

·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(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1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θ(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θmax为[2]:图1θmax=(90°+-δ-arcsin(sinδ/sin))/2(1)式中:为有效内摩擦角,度;δ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θ要小于θmax。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。1.3.1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]:B>H(θ)·σ1/γ(2)式中:B—卸料口尺寸,m;γ—为粉体密度,kN/m3;σ1—粉体物料的临界开放屈服强度,kPa;H(θ)=(1+m)+0.01(0.5+m)θ(3)式中:θ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。1.3.2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]:B>1.15σ1/γ(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。2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