铸造粉料储存配送系统的设计应用

黄江斌，喻昌健，张海山，万民，邓占明，陈尚文

（东风商用车有限公司，湖北十堰 442000）

铸造粉料储存配送系统的设计应用

黄江斌，喻昌健，张海山，万民，邓占明，陈尚文

（东风商用车有限公司，湖北十堰 442000）

原有铸造粉料储存配送系统因存储条件不合理而存在多种问题。分析了中小型粉料库中采用常用散装机的不足之处，简介了新设计的储存配送系统库房各功能区的平面布局、主要工艺设备构造、预防粉料自燃的一些措施。实施后系统运行安全可靠、岗位粉尘浓度符合国标要求，劳动强度低，作业人员少。

铸造粉料；储存；配送；散装机；自燃

0 引言

铸造粉料主要有粘土、煤粉、FS粉等。我厂原有粉料储运配送方式见图1所示。粉料由生产商采用25 kg或40 kg小袋包装经火车运送到厂后，由人工搬运进简易仓库储存。车间生产需要追加粉料时，作业人员从简易仓库将小袋粉料搬运到罐车上，经手工拆袋，将粉料倒入配送车的罐体内，然后再用罐车将粉料配送至各生产车间用料点。

图 1 原粉料储运配送方式

这种储运配送方式存在以下主要问题：

（1）装卸人员的安全问题。如图2所示，受到场地限制，物料入库时需搭跳板，装罐作业时，需负载登高才能完成，易滑倒摔下，且雨天尤其严重；

（2）装卸、运输过程中扬尘超标严重。装卸处平均浓度为38.4 g/m3（国标为≤8 mg/m3），作业人员人身健康受到重大威胁，附近居民抱怨强烈；

（3）装卸完全靠人工完成，劳动强度大(25 kg、40 kg货物手搬肩扛，每月用量近700 t)，生产效率低，人工成本高；

（4）物料的安全问题。粘土仓库由原来绿化花房经简易改造而成，条件简陋，面积小，库房偏低，物料码放过高，通风条件差，无防潮措施，易造成煤粉自燃（每年2~3次）和粘土变质。

为了处理解决好上述问题，我厂重新构建了铸造粉料储存配送系统。

图 2 原系统采用人工搬运粉料装卸车

1 储存配送系统技术方案

为了降低粉料装卸的劳动强度，提高生产效率，改善作业环境和粉料储存条件，消除人身伤害和火灾等安全隐患，通过调研同行应用状况，结合本厂生产情况，经论证，将原铸造粉料储运配送方式重新构建为如图3所示的储运配送方式。

图 3 改造后的粉料储运配送方式

重新构建后的储存配送方式需对原简易库房进行改造扩建，并新增气动压送系统、天车、除尘系统等。如图4所示是新设计的粉料储存配送系统。

图 4 新建粉料储存配送系统平面布置图

与原有系统相比，新系统具有以下特点：

（1）煤粉、粘土专用库房跨铁路新建于厂区西北角铁路入厂门处，其库容约600 t粉料；

（2）煤粉、粘土包装方式由原25 kg或40 kg改为吨袋大包装，以便提高装卸效率；

（3）火车上卸料：人工挂钩、天车吊运；

（4）罐车装料：人工挂钩、天车吊运，通过气力压送装置加入罐车；

（5）增加通风除尘系统；

（6）粘土坑、煤粉坑均不少于2个，便于批次管理。

2 库房设计

2.1 库房构造

根据库房设备外形尺寸、配送罐车大小和表1所列库房存放物料容量要求及物料生产特点，设计库房的功能构造和空间尺寸大小。

库房长42 m，宽20 m，其平面功能区域布局见图4所示。屋架下弦高10.5 m。铁路在库房中穿过。粘土坑2个，长10 m，宽8 m，高5.5 m。粘土坑安全容量400 m³，约可存放粘土270 t/个，两坑之间为分层进坑通道（见图5所示）。煤粉坑2个，长10 m，宽5 m，高5.5 m，煤粉坑安全容量为250 m³，约可存放煤粉130 t/个，两坑之间为分层进坑通道。粉料运输罐车装料间：长10 m，宽4.5 m，高4.8 m。设工具间和班组室各1间，用于工具存放和工作人员休息。小用量袋包装粉料存放区为库房内地坪，月可存放15 t袋包装粉料。

表1 库存物料容量及其特点

图 5库房料坑间分层进坑通道立面图

2.2 库房内设备设施

3 t天车2台。根据库房宽度20 m，天车跨度为18.5 m，天车轨道顶面标高9 m，天车操作形式为：把线和遥控，地面操作，单梁结构，带检修通道。

粉料压送及配套回收系统2套。系统含加料筛斗、气力发送器、集尘系统及压送管道、阀门、压缩空气罐等，发送器容量1.3 m³。

除尘系统两套。除尘系统用于收集卸料时产生的扬尘和压送到罐车时的膨胀余气中的灰分。采用脉冲喷吹袋式除尘器（MPD-120），其主要技术参数为：

（1）过滤面积：≥120 m2；

（2）处理风量：≥8 000 m3/h；

（3）除尘效率：η>99%；

（4）设备阻力：P≤1 500 Pa

采用的除尘风机主要技术参数为：

（1）型号： 4-72-12№4.5A左（右）90°；

（2）配套电机： YE3-132S2-2，N=7.5 kW；

（3）风量：L=8 900 m3/h；

（4）全压：H=2 290 Pa

3 粉料拆袋分装配送方案的选用

库存粉料机械化配送设备通常用如图6所示的散装机进行分装配送。其优点是粉料散装机使用者众多，设备技术成熟，性能可靠。但由于其加料平台过高，需要配建高的库房和钢平台，作业时吊装和摘钩，需要2人配合作业才能完成，且粉料车难以对准加料口；加料口为软连接，会影响除尘效果。因此，在这种中小型粉料库中，使用这种散装机既不经济，环境改善也很有限。

图 6 常用散装机的加料方案

经分析研究，我们采用了如图7所示的拆袋分装配送系统。其优势在于：作业时遥控（地面控制）天车将物料吊到加料口，人工拆包装装料；吊装物料只需地面1人操作，生产效率高；加料口用管接头连接，密封效果好，无扬尘现象；配套库房高度合适。不足之处在于要挖地坑。但与前述方案相比，该方案更为经济合理，适用于中小型粉料库房配送系统。

图 7 气力压送分装配送系统立面图

4 粉料分装配送系统简介

如图7、图8所示，铸造粉料分装配送系统包含一台运送用罐车、两台天车，两套压送系统。两套压送系统中一套供粘土粉压送，另一套供煤粉、FS粉压送。每套压送系统各配一套除尘系统、加料斗、输料管、阀门、接头、气控管路和电气控制系统等。其中除尘系统通过构造独特的加料斗、抽风管和集尘回收料斗与压送系统发送罐实现无缝对接，在加料斗外侧形成环状侧向抽风，在拆粉料袋时形成底吸，这样拆包加粉料时粉尘颗粒在自身重力和除尘系统的底吸负压作用下从料袋下方的加料斗被侧抽带走，无法形成扬尘。除尘系统中带走的粉尘在除尘器滤袋处受阻沉降，然后落入回收料斗中，经回收料斗溜管自动回流到加料斗中，从而使除尘系统抽走的粉尘得到有效的回收利用。

图 8 粉料分装配送系统平面布置图

5 预防粉料自燃的一些措施

物料自燃通常必须满足三个条件：①温度过高；②助燃物；③可燃物。

一般燃烧过程中的助燃物主要是氧，它包括游离的氧或化合物中的氧。空气中含有大约21%的氧，可燃物在空气中的燃烧以游离的氧作为氧化剂，这种燃烧是最普遍的。可见铸造粉料库中助燃物是存在的。而煤粉为可燃物质，属乙类火灾危险品，粉尘具爆燃性，爆炸下限浓度41～57 g/m3( 粉尘平均粒径 :5～10 μm)[1]。粉料（如FS粉）受潮发酵则是引起粉料存储温度升高的主要原因之一。因此，要防止铸造粉料自燃，只有改善库房储存条件，严防粉料存储温度过高。由于新设计的厂房高度较高，火车进出仓库的门口保持通透，窗户采用百叶窗，通风好，坑壁设计有通风孔，粉料由小包装改大包装，包装袋之间存在空隙，空气通过坑壁的孔形成一定的对流，同时在大袋内加装塑料袋，可以避免粉料受潮、发酵，有效防止煤粉温度的上升，因此新库房可以避免自燃现象发生。

6 应用效果

该系统投产后，作业人员通过天车进行粉料装卸料，原来人工搬运用的小袋包装可以改成吨袋大包装，既减轻了劳动强度，又提高了生产效率，消除了作业人员摔伤的安全隐患；通风除尘系统由于与发送系统设备实现了无缝对接，具有独特的环状底吸功能和粉尘自动回收功能，由表2、表3、表4的实测结果表明，除尘系统废气排放达标，作业岗位粉尘浓度和除尘系统噪声符合国家标准要求，除尘效果良好，有效地避免了扬尘发生，作业环境得了很好改善。新库房采取了多项措施改善粉料存放条件，有效避免了粉料因受潮、发酵而产生高温，从而避免了自燃现象的发生。

表2 废气排放实测结果[2]

表3 岗位粉尘[3]

表4 岗位噪音[4]

表5 项目实施效果

通过近一年来的实际生产应用，结果表明：该系统运行安全可靠、岗位粉尘浓度和噪音符合国标要求，实现了机械化作业，劳动强度低，作业人员少（见表5所示）。

[1] 蒋耀庭．粉尘爆炸与爆炸危险度评价[J]．海军航空工程学院学报，2005，20(6)：693-696.

[2] GB16297—1996，大气污染物综合排放标准[S].

[3] GBZ2.1—2007，工作场所有害因素职业接触限值[S].

[4] GBZ2.2—2007，工作场所有害因素职业接触限值[S].

Design and application of foundry powder material storage and distribution system

HUANG JiangBin,YU ChangJian,ZHANG HaiShan,WAN Min,DENG ZhanMing,CHEN ShangWen
(Dongfeng Commercial Vehicle Co., Ltd., Shiyan 442000,Hubei,China)

There are some problems in the old system of the foundry powder storage and distribution. This paper analyzes the shortcomings of the commonly used bulk machine in the small and medium-sized powder storehouse, and introduces the layout of the main functional areas of the new storage and distribution system,the main process equipment construction and some measures to prevent the self ignition of the powder. After the implementation, the system runs safely and reliably, and the dust concentration of the post meets the requirements of the national standard, the labor intensity is low, and the working personnel are few.

foundry powder material; storage ;distribution;bulk machine; spontaneous combustion

TG231；

B；

1006-9658（2017）04-0070-04

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.04.021

2017-01-17

稿件编号:1701-1651

黄江斌(1962—），男，研究员级高工，机械首席工程师，长期从事机械设备技术工作.