新型助流清堵系统研究

王一鸣 李轶山 吴 凡 沈 臻

(马鞍山市天工科技有限公司)

新型助流清堵系统研究

王一鸣 李轶山 吴 凡 沈 臻

(马鞍山市天工科技有限公司)

针对料仓堵塞棚料时有发生，严重影响工厂工艺流程的情况，介绍了清堵发生的原因和机理，以及新型助流清堵系统的构成及工作原理，系统的特点及优势。使用结果表明，新型助流清堵技术能完全清除料仓棚料堵料，保证料仓正常生产。

料仓 堵塞棚料 助流清堵

随着工业的高速发展，产能的日益扩大，各个行业料仓的使用数量和容量在逐渐增大，使用频率也越来越高。矿仓大多采用钢筋混凝土或钢板焊接而成，当矿石入仓后，由于矿石含水率、粒度、表面性状等物理因素不同，引起矿石与仓壁的摩擦力增大，因而矿石不能在自身重力作用下溜出矿仓，造成物料黏壁堵塞，其结果是使矿仓实际使用容积变小，起不到调节入选矿量的作用，有时堵塞棚料现象十分严重，矿仓内的物料完全滞料，矿仓失去其功能，严重影响生产，直接导致产品质量的参差不齐。当前通常使用的方法是安装空气炮、气动震打装置、振动器、旋转清堵装置等[1]，但这些清堵方法效果很不理想，在实际生产中不得不辅助人工捅捣，甚至需要工人进入到矿仓内捅料，工作十分危险，时有人身伤亡事故发生。为此，针对上述工况条件设计了新型料仓助流清堵系统。

1 料仓堵塞机理研究

1.1 矿仓阻塞、棚料、黏壁的根本原因

矿仓阻塞、棚料、黏壁的根本原因为：①物料与仓壁之间的摩擦力大于物料自重引起的下滑力，因而产生黏壁棚料；②由于物料含水率高，黏度大，粒度细，内聚力增大形成棚料；③由于粉体物料被压缩，使空隙率减小而产生压缩强度，形成结拱棚料。矿仓阻塞、棚料、黏壁基本类型见图1。

1.2 料仓堵塞机理分析

料仓内的物料受粉体附着力及摩擦力的作用，在某一料层可产生向上的支撑力，当此支撑力与物料的压力达到平衡时，在这一料层的下方形成静平衡，造成排料中断，发生料仓堵塞。

物料堵塞条件，由经验公式[2]f sinφ+Fv≥εL/2(式中，f为仓壁对物料的摩擦力与黏附力总和；φ为料仓的倾角；L为料仓的跨度；ε为单位长度物料重量；Fv为物料对仓壁所受支撑力的垂直分力)可知，除料仓倾角、跨度之外，堵塞还与物料与仓壁的摩擦系数、黏附系数有关，这将影响f的大小，这些系数取决于物料种类及其干湿情况，所以料仓是否形成堵塞，取决于以下3个条件之一：

图1 堵塞基本类型

(1)料拱上部载荷小于或等于跨度和拱高产生的承受力，且不足以使拱脚发生滑落。

(2)形成料拱的物料之间相互咬合有一定的接触面积，受力后尚未达到变形破坏的程度。

(3)料拱上部载荷所产生的剪力小于或等于物料间相互接触面的摩擦阻力。

2 新型料仓助流清堵系统的原理与特点

2.1 助流清堵系统清堵工作原理

新型料仓助流清堵系统包含气源系统、空气助流系统、电控系统3个子系统(见图2)。气源系统包含空压机、大储气罐、小储气罐、主管路、气动元器件；空气助流系统包括各快速控制阀门，助流管路，专用喷嘴；电控系统根据物料的物理性质、含水率、黏性、通过PLC对喷嘴的喷射时间和各助流管路的工作次序进行编程。空压机一般采用螺杆空压机，也可采用现场自有风源。主管路包括助流喷射用大口径管道与控制阀门用小口径管道，大口径管道与大储气罐出口相连，小口径管道与小储气罐出口相连，该系统的工作压力为0.5～0.8 MPa，可通过空压机调节。工作时，当储气罐压力达到预先设定值时，打开主管路手动球阀，气源系统的压缩空气即被输送到控制管路和助流管路中，控制管路是用来控制各气动阀门的开关。喷嘴经设计布置在矿仓仓壁上，各喷嘴与助流管路相连，助流管路与主管路相连，助流管路中段安装有快速启动蝶阀，通过蝶阀的快速开关来实现喷射气流的瞬间动作，根据需求可重复操作，最终完成清堵工作。

图2 新型料仓助流清堵系统组成

2.2 清堵装置喷射能量估算

新型料仓助流清堵系统一般工作压力为0.5～0.8 MPa，助流气体为空气，喷嘴口径一般根据矿仓的结构、物料的细粒级含量、含水率、黏性综合考虑确定。由伯努力方程：

(1)

2.3 助流清堵系统特点

(1)新型料仓助流清堵系统适用于各类不同块度和高含水率、高黏度的物料清堵，能彻底清除料仓堵塞棚料，保证生产流程畅通，提高料仓有效容积的利用率，进而提高产能，有效调节生产流程中入选矿量的均衡性，从而提高选矿质量和生产效率。

表1 不同气源压力下喷嘴口径与能量关系

(2)该系统装置安装快速简单，可在金属、混凝土和玻璃纤维等储料装置的表面安装，安全可靠，对料仓无任何损伤。

(3)喷头采用合金材料制造，设计精巧、品质优良、不用担心喷头会被磨损或堵塞，该系统能量消耗低，只有一台空压机间歇式工作。

(4)清堵工作能量大，操作周期和工作压力可根据物料性质、含水率、黏性适当调节，也可添加检测系统实现人工智能清堵，彻底避免人工清阻和破拱带来的人身伤害。

3 结 语

新型助流清堵技术由于其特殊的布点规律、气流喷射能量大、喷射连续性好，清堵效果十分明显。该技术目前在冶金矿山系统、电力系统、水泥建材系统、煤矿系统等多家应用，目前反应良好，完全不需要人工现场捅料，清堵效果十分显著。新型助流清堵系统结构简单，安装施工简单，适合新建料仓，也适合老矿仓改造，维护简单、可靠性高、无易损件，可有效保证矿山系统的正常运转。

[1] 佘宏彦，李 骏.料仓清堵安全技术的研究[J].工业安全与环保，2010，36(10)：53-54.

[2] 焦洪涛.料仓清堵技术及气压旋转式清堵装置的研究[J].粉煤灰，2014(1)：11-12.

2015-06-10)

王一鸣(1985—)，男，工程师，243000 安徽省马鞍山市经济技术开发区朱然路9号。