粉料仓均化板的设计与研制

于晓林 周建兴 李伟明 尹海林 汪 洋 王 振 刘丽峰 李敬涛 江飞飞 李 俊 于 泉

（山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿）

焦家金矿建材公司作为一家井下充填胶凝材料生产企业，多年来在原料和成品的仓储过程中，因天气、粉料湿度及特性经常发生仓内结穹和仓壁黏附现象。虽然在设计安装之初，为防止此类情况和保障下料均匀，安装有高压空气喷嘴，但由于高压空气中含水汽，易与粉料发生凝结，且喷嘴停吹后有回料现象，粉料进入喷嘴硬结造成堵塞，很快失效。同时，仓内更换喷嘴耗时耗力，且操作困难，存在一定的危险性，给均匀下料造成不良影响。实际生产中，喷嘴喷吹面积较小，需布置足够数量的喷嘴才能达到一定的效果，安装和维护成本较高。因此，需设计制造一种更加高效实用的均化装置。

研制板式均化装置是基于气力鼓动粉料形成具有一定流动性的流体状态，既可以破除仓内粉料成穹、仓壁黏料，又能使气体与粉料混合增加流动，便于下料和输送。在实际操作中，用空气斜槽进行气力鼓动试验，发现均化效果良好，通过板式均化装置的研制，制作一种新式的均化板，替代喷嘴式均化装置，优化仓内均化性能，延长使用寿命，降低维护成本。为此，进行一种全新的板式均化装置研究。

1 均化板的研究与设计

1.1 研制原理

粉料仓中的粉料由于自身重力、黏结性、湿度等因素，会在仓储过程中产生结块和黏附［1］，对下料产生负面影响，而利用压缩空气可对粉料产生冲击并形成一种气体与粉体的混合体，出现一种液态化的效果。均化板利用透气布将压缩空气导入进料仓底部，压缩空气经透气布冲入料仓粉料中，利用压缩空气的冲力破除仓内料的穹拱和鼓动粉料，达到均化的目的。

透气布具有良好的透气性，做成板状均化板可以以面状提供均化气体，使进气量更加丰富。同时，透气布出气点多以及自身的柔性特征，具有自净化效果，不易堵塞，较喷嘴式均化装置具有明显的优势。据以上原理，设计一种以透气布为出气材料的均化装置，因透气布以平面形式安装在基体上，称其为均化板，在均化板的气腔部接入进气管，进气由电气控制阀和PLC控制系统控制，压缩空气按设定进入均化板经透气布喷向粉料，实现破拱和均化工作。

1.2 材料选用

改进料仓均化效果，需在以下方面进行改进：①有尽可能大的出气面积；②不易堵死；③结构应尽量简单；④牢固耐用；⑤安装方便。显然，喷嘴无法克服以上缺点，透气布的特性可弥补以上不足。

料仓中的粉料在生产中存在一定的余温，透气布的选用应具有一定的耐热性，故选用的透气布应耐瞬间温度达200℃，恒温约180℃。新型透气布采用优质棉纱和耐热、耐腐蚀的化学合成纤维在专用设备上按特定要求纺织而成（图1）。新型透气布主要技术指标见表1。

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由表1可知，新型透气布的技术性能和产品质量均已达国际同类产品先进水平。该类透气布具有布纹清晰、不易变形、面料平整、尺寸稳定、透气性好、气流均匀、耐磨、耐腐蚀、耐高温、不吸湿、不返灰等特点，且耗能少、寿命长、维修量少、成本低等。

1.3 透气度测试及要求

在透气布使用前进行透气性测试，在透气布两面规定的压力差下，流过透气布单位面积的空气体积与时间的比值作为衡量透气布透气性的指标。透气布的透气性测试［2］通常采用正压差法，采用GELLOWEN透气性测试仪，按GB/T5453进行透气测试。

首先将试样平整地夹持在圆台上，启动吸风机并调节流量，调整压力达到规定数值，测得气流流量，在同样的测试条件下，对于同一个透气布的不同部位进行重复测定不低于10次，计算测定值的算术平均值qv和变异系数。按下式计算透气率

式中，qv为平均气流量，dm3/min；A为试验面积，cm2；167为由dm3/min×cm2换算成mm/s的换算系数，根据标准得出试验结果。由于对于透气度要求不是绝对的，实际应用中厂家供应的用于空气斜槽、罐车上的此类透气布均能达到使用要求，可直接使用。

2 制作方法与安装

2.1 均化板的制作

均化板采用Q235铁板制作箱形基体，铁板厚度一般在2 mm以上，均化板的整体厚度不超过5 cm，以确保均化板的结构强度和承受风压能力。在实际制作过程中，可直接采用空气斜槽成品下体气腔部分，根据需要可截取1.0，1.5，1.8，2.0 m不等长度，对两端进行封闭，把透气布用2 mm厚的条形扁铁通过螺栓压实到板体上，确保不漏风泄气，裁剪透气布的尺寸应稍大于均化板承压面的大小，留出一定的余量，防止脱落，并根据需要制成不同规格的均化板［3］（图2）。

均化板的宽度应尽可能地保持在30 cm以内，保持透气布的张紧度，防止粉料挤压变形，如果尺寸较大，需在透气布下加装支撑钢栅网。

2.2 均化板的安装

把制作好的均化板固定到料仓锥形底部和向上一部分直筒部分，水泥料仓应提前设置好安装点，钢仓可直接焊接到仓壁上，按一定间距进行环形排列，1排达不到要求可安装2排或3排，喷吹均化气体管路从仓体下部进入料仓后分别连接到各均化板上，确保通风顺畅。安装时应尽可能地把均化板贴近料仓壁，这样可以防止其存料，减少下料阻挡。

3 实际应用与效果

3.1 应用与改进

（1）更换均化板后，对相应的进气管路和控制系统进行重新设计安装，在底部安装了用透气布制作的气床，从最底部通入高压气体，消除沉积死角。整体安装结构见图3，用电控开关和控制电路［4］进行通气次序控制，均化作业时只要按下电控按钮即可（图3）。

（2）电动控制装置控制各电动阀门［5］开启，在日常配料和放料时，均化装置电动阀门打开进风，鼓动仓内粉料进行混合，加入脉冲控制仪，每隔5 min供时5 min的压缩空气。料仓放料装车时，均化和喷吹电动阀门［4］打开，在仓内粉料和压缩空气的共同作用下，从放料管涌入罐车，放料完成后自动关闭。

3.2 作用与效果

新型均化板的出气部分为透气布的布纹孔，因比较细腻，具有一定的过滤作用，可防止粉料进入均化板内。同时，由于透气布具有弹性，在气体的鼓胀作用下，能够抖落吸附在上面的粉料，因为透气布是化纤制品，不会发生锈蚀等化学反应，因而不易出现堵死现象。由于透气布的坚韧特性更加耐用，经改造使用2 a以来，未进行更换维护，使用效果良好。

3.3 注意事项

均化板在仓内安装注意事项：①支撑应牢固，防止上层料塌落造成冲击脱落；②间隔距离应适中，尽量减少均化盲区；③均化板数量较多，进气管要相应加粗或增加供气管路；④选用优质耐高温透气布，防止因高温熔化造成强度下降而损坏［6-9］。

4 结语

（1）均化板均化装置是对喷嘴式均化装置的全新改进，有效地克服了原有喷嘴均化装置存在的弊端，把点状均化改成面状均化，在使用性能、寿命、维护上均取得了较大的改进和提升。

（2）将原有手动供风控制改进为PLC电控，提高了自动化水平，减少了人工作业量，优化了出料喷吹模式，提升了出料效率。均化板在料仓中的应用，突破了常规思维模式，从新的角度对工艺进行了全新解读，引入了不同的解决方案，取得较好的应用效果。