自卸式散体物料运输船装卸系统开发研究

徐铁

摘 要：随着科技的进步和社会的发展，人类对环境保护的日益重视，作为散料输送方式之一的管道物料输送技术更得到了快速地发展和广泛地应用。本文论述了正负压气力输送系统的自卸式物料运输船，散装水泥（物料）的气力卸船的成套技术的功能系统配置、原理和性能。

关键词：散体物料运输船 系统设计 开发研究

1.前言

21世纪环保是时代的一个热词。随着科技的进步和社会的发展，人类对环境保护的日益重视，作为散料输送方式之一的管道物料输送技术更得到了快速地发展和广泛地应用。它已广泛地应用在石化轻工、粮食储运、建材、能源、交通、水利、环保等产业部门的装卸贮运和粉体工程各单元操作过程中。气力输送、浆体管道输送技术虽已有较长的发展和应用历史，但对我国来说，管道物料输送技术仍是一门较为年轻且应用前景广泛的跨部门新兴学科，其研究开发应用均方兴未艾地发展。

根据市场和客户的需求，我们研发了系列的正负压气力输送系统的自卸式物料运输船，散装水泥（物料）的气力卸船的成套技术。

2.系统相关参数计算

在输送量（G）和输送当量水平距离（L）一定的情况下，气力输送管道系统设计包括以下3个方面：

2.1压缩空气消耗的计算

2.2.输送管道管径的计算

式中：

D——输送管径（m）

G——输送量（t/h）140

γs——固体物料重度（kg/rn3）对粉煤灰可取1700

V——压缩空气消耗量（自由空气）m3/min

ω1——输送管道出口风速，莫勒管长距离输送粉煤灰时，一般取11～15m/s。

2.3压缩空气工作压力计算

2.3.1.管道内平均风速为ω的计算

2.3.3.输送粉煤灰的输送压力为：

P=P损+P1+P2

=0.183

式中：

P——输送压力，即管道入口压力（MPa）

P损——输送管道的压力损失（MPa）

P1——送管道出口压力损失（MPa）一般在0.003～0.005MPa

P2——富余压力（MPa），查表

系统相关参数的计算值均在配套设备的安全值范围之内，符合安全原则。

3.装卸系统设备舱布置图

本船的货舱区域分为前后两部分。装卸系统设备布置在前后货舱之间，这样方便布局、管理及节省建造、使用营运成本（见图1）。

4.装卸系统原理

本系统通过2个转载罐实行负压抽吸原理。它是粉粒状物料在气力输送工程中的一个重要装置，该罐的作用是将粉粒状物料从一个装置吸出并送入另一个装置，这种功能是靠一对真空压力容器来完成的。这对真空压力容器具有将“分离器”、“过滤器”和“双仓泵”3种设备合而为一的功能。

当它作为卸船机使用时，就可将散装水泥（或粉煤灰）从船舱中抽吸到一个转载罐内，并在下一个工作循环中将散装水泥（或粉煤灰）压送到岸上的中转库内。

当2个转载罐实行负压抽吸卸船机与装有流花床的船组合使用时，就使散装粉料的水路运输真正做到全天候作业，彻底排除了二次污染，输送效率较高，更适合专业运输船队的使用。转载罐（非标定制）2个。罐体内径：2800mm，罐体高度：5600mm，设计压力：0.44Mpa，工作压力：0.40MPa，容器类别：一类，设计温度：20℃，最高工作温度：100℃，主体材料：Q345R，滤袋面积：35m2，过滤风量：4500m3/h，脉冲喷吹间隔：1-60s。

如图所示（见图2），在图2-a中A罐在抽吸进料，B罐在压送排料。在图2-b中，已经转换成A罐在压送排料，B罐在抽吸进料，其转换的指令是由罐内的料位器发出的。当然，也可以用时间继电器发指令。

其中，正压输送供气系统，压力o.40MPa，风量20m3/min，管径φ100mm；负压抽吸供气系统，压力-o.07MPa，风量70m3/min，管径φ250mm。

5.装卸系统管路

5.1装货系统

在装货状态时，库区上的物料通过通经为φ300mm的落料管在船舶货舱区域的顶部直接灌输到前后货舱，前后货舱顶各设有1台布袋式除尘器，每个货舱顶各设有和岸上装货相接的关系及控制阀门。装货时，货舱产生的粉尘右布袋式除尘器吸收，粉尘留下，气体通过过滤排至大气中（见图3）。

5.2.卸货系统

本船设有1套卸散体物料的机械设备及相关管路。卸货时，压缩机产生的空气通过管路向货舱斜槽面的帆布吹气，帆布振动使物料流化后进入货舱底吸口处，通过设备舱的正负压双转载罐，压力输送至岸上储物罐（见图3）。

上述的装货和卸货管路可以看出，货舱的负压吸入管管径和正压输送管管经较大，因为，在气体流量相同的情况下，输送管径越大，输送壓力越低.原因在于管径大，则流体的流动速度就越小，由此产生的压力损失也就越小。换言之，在相同的输送压力下，较大直径的输送管将对应着较大的气体流量，同时也就能够携带更多的粉煤物料流动，在输送压力相同的条件下，随着输送管径的增大，粉煤质量流量有较大幅度的增加。

6.结束语

自卸式散体物料运输船装卸系统的成功研发，对散装水泥（或粉煤灰）的运输和其相关行业的发展有着重要的意义。同时为社会解决了进入高龄化社会招收年壮劳动力的不足；制造业中的脏、累、危险工种和工作环境招工困难；需求的多样化、个性化要求产业实现多品种；要求产品的高质量化和洁净化；要求高效化和节能化。本文为相关的自卸式散体物料运输船装卸输送系统设计提供参考依据。