粉體供料中穩(wěn)流和鎖風設備的研究與開發(fā)

從70年代起建材行業(yè)針對水泥廠磨機定量給料和配料開發(fā)了HDG系列恒速定量給料秤和TDG調(diào)速定量給料秤，到80年代相繼引進日本玖保田株式會社、大和制衡株式會社、德國申克公司、丹麥史密斯公司的定量給料設備和技術，大大地促進了國內(nèi)工業(yè)計量秤的發(fā)展，隨著計量設備技術的發(fā)展，影響粉體計量精度的原因已不再集中在計量設備本身。而粉體供料的穩(wěn)定性、均勻性和氣力輸送時反風兩大問題已成為對計量精度的影響的主要問題。因此，研究開發(fā)解決粉體供料中穩(wěn)流和鎖風問題的技術及設備顯得較為迫切，且有廣泛市場。

一、影響粉體計量原因的分析：

1．粉體物料的卸料特性及對計量的影響：

在生產(chǎn)中，粉體物料常是貯存在料倉或料庫中，粉體物料在料倉中的貯存和卸出，都會導致粒子與粒子之間、粒子與倉壁材料之間的摩擦行為，從而構成力學現(xiàn)象。對于倉內(nèi)整個粉體層而言，我們希望在卸出時能夠象水一樣地均勻地全部向下流動。這種流動形式稱為整體流（群流），其特點是符合一般物料“先進先出”的原則。而實際生產(chǎn)實踐中，倉內(nèi)粉體層的流動區(qū)域常常呈現(xiàn)漏斗狀，即只有料倉中央部分形成料流，而其他區(qū)域的粉體或料流順序紊亂或停滯不動，產(chǎn)生先加入的物料后流出的“先進后出”的現(xiàn)象，這種流動形式稱做漏斗流（部分流）。漏斗流會引起偏析、沖料、結塊、下料容重變化等不良現(xiàn)象，這些現(xiàn)象均會造成計量精度的極大誤差。

2．氣力輸送粉狀物料對計量的影響：

氣力輸送具有靈活布置、便于自動化控制、維修量小等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中正得到日益廣泛的應用，如果鎖風解決不好，輕則會出現(xiàn)揚塵造成的計量誤差，重則使粉狀物料流態(tài)化從而致使計量設備無法工作。

在我們常見的鎖風設備中有葉輪給料機、螺旋泵、溢流螺旋輸送機、噴射泵等。通過實踐表明：（1）葉輪給料機作為鎖風送料設備時，軸承的游隙，殼體與葉片之間的間隙，往往造成大量的空氣泄漏導致計量系統(tǒng)正常狀態(tài)的破壞。如果不能采用特殊的密封材料或特殊的結構設計使葉片與殼體間的磨損得到補償，則在實際使用中又會受到很大限制。（2）螺旋泵是以料封的方式，實現(xiàn)螺旋泵進出料口的完全隔離達到鎖風的目的。但常常存在以下問題：a、螺旋泵出口閥板的密封狀況不理想，隨著閥板和閥板的磨損，密封狀況進一步惡化，對于流動性好的物料，在料封沒有形成之前，已經(jīng)形成氣流的“短路”，而“短路”一旦形成，料封就很難再形成了。b、螺旋泵的能力遠遠大于計量系統(tǒng)的流量，在出料口處風壓過大的條件下，螺旋泵內(nèi)很難形成有效的料封，使鎖風失敗。（3）、溢流螺旋輸送機也是以料封方式鎖風。由于結構的特殊性，較螺旋泵而言，料封較為可靠，但不能適應高壓長距離輸送。（4）、噴射泵利用文丘管原理研制而成，鎖風效果較好，能適應較長距離輸送，但是風能轉(zhuǎn)換率較低，功率消耗大。

二、穩(wěn)流供料機和氣送物料鎖風機的研究與開發(fā)：

基于以上分析，鹽城市朗坤環(huán)保裝備有限公司聯(lián)合南京航空航天大學、江南大學、鹽城工學院的研究人員，采用葉輪給料機和文丘管的原理相結合的辦法，選擇彈性鎖風的思路，成功開發(fā)了粉體穩(wěn)流供料機和氣送物料鎖風機。

1．粉體穩(wěn)流供料機結構原理：

基于粉體的力學現(xiàn)象及從料倉中卸出的形式的分析，專門設計的料倉形成了相對穩(wěn)定自成一體的料源，從而不受大料庫的物料架橋結拱等的影響。攪拌葉片的轉(zhuǎn)動，使得粉體層能夠整體分割，達到整體流的效果。攪拌葉片的轉(zhuǎn)動將粉體物料填入緩壓倉中，緩壓倉中的葉輪改變了物料進入均壓倉的位置，避免了料倉的壓力對均壓倉的直接影響，為物料均質(zhì)創(chuàng)造了條件。均壓倉中的葉片設計成螺旋狀，使得物料在此倉中得到充分疏松，近似自然狀態(tài)，從而抵消容重變化給計量帶來的影響，計量倉為一容積式計量倉，變頻可調(diào)，隨時保證按工藝需求，提供穩(wěn)流均質(zhì)的粉體物料給計量設備。

2.氣送物料鎖風機結構及工作原理

該設備采用特殊的結構設計，葉輪設計成異形的兩端面密閉的形狀，葉輪與殼體間增設一與葉輪形狀相對應的密封套，葉輪兩端面與殼體兩端蓋間設有兩個氣室，氣室內(nèi)的氣壓大小可通過安裝在殼體端面上的壓力表讀出而判斷空氣泄漏量的大小，根據(jù)泄漏量的大小，隨時調(diào)節(jié)密封套與葉輪的間隙，以達到適時補償葉輪葉片的磨損變量，確保葉輪與密封套間的間隙保持在密封要求的范圍內(nèi)。葉片的密封毛氈采用特殊材料制成且耐磨、耐溫，密封套根據(jù)是否接觸粉體物料的不同進行了變徑處理，彌補了無物料時密閉不夠嚴密的缺陷。該設備在卸料口處根據(jù)文丘管的原理，配有相應的輔助輸送管道，以減少卸料口的壓力，從而達到改善密封的效果。

四、工業(yè)應用效果評價：

自穩(wěn)流供料機和氣送物料鎖風機開發(fā)以來，先后在福建政和、甘肅永登、重慶云陽、吉林九臺、鹽城電廠等水泥廠和電廠得到了成功應用。通過生產(chǎn)實踐表明：

1．穩(wěn)流供料機既可以作為精確計量設備的輔助供料設備，又可以獨立地作為在計量精度要求不高時的粉體計量設備。

2．氣送物料鎖風機是目前既有鎖風設備中較為先進的鎖風送料的設備，該設備的成功開發(fā)使得鎖風狀況變得可調(diào)可控。且隨時能夠得到準確判斷，從而使生產(chǎn)實踐中的非正?，F(xiàn)象得以超前控制和避免。

3．這兩套設備與計量設備一起構成一個完整的系統(tǒng)，可通過完整的自動控制系統(tǒng)進行控制，作為煤粉、粉煤灰、生料粉、水泥等粉體物料的穩(wěn)定供料，精確計量、高效輸送的進口替代產(chǎn)品，大大地降低了投資成本，具有廣闊的市場前景。