淺談風(fēng)動溜槽輸送設(shè)計(jì)的優(yōu)化

鄧七一，鄧翔

淺談風(fēng)動溜槽輸送設(shè)計(jì)的優(yōu)化

鄧七一，鄧翔

(貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州貴陽550081)

針對“堵料運(yùn)行”輸送方式存在的問題，闡述了一種全新的風(fēng)動溜槽接頭的結(jié)構(gòu)形式。提出了優(yōu)化風(fēng)動溜槽的設(shè)計(jì)方案，改善了風(fēng)動溜槽的運(yùn)行狀態(tài)，為輸送系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能提供了一定的技術(shù)支持。

風(fēng)動溜槽;物料輸送系統(tǒng);設(shè)計(jì)優(yōu)化

0 引言

在電解鋁工業(yè)物料輸送系統(tǒng)中，氧化鋁輸送是主要的物料輸送，各企業(yè)分別采用膠帶運(yùn)輸機(jī)輸送、風(fēng)動溜槽輸送(超濃相輸送)、濃相輸送、稀相輸送等輸送方式，分別對輸送過程輸送效率、運(yùn)行可靠性、投資、占地、物料破損率、能耗、泄漏等進(jìn)行對比評估選擇。目前對于電解槽上槽部分及電解煙氣凈化的輸送，風(fēng)動溜槽輸送應(yīng)用較多，該設(shè)備具有輸送效率高、運(yùn)行可靠、投資少、占地較小、物料破損率低、泄漏少等優(yōu)勢。隨著輸送技術(shù)及制作加工技術(shù)的提高，風(fēng)動溜槽輸送的傾斜角度已經(jīng)降到很低，最低甚至做到水平輸送，但對其輸送原理及物料運(yùn)動機(jī)理說法不一，筆者從輸送原理及受力的角度出發(fā)，淺析風(fēng)動溜槽輸送機(jī)理，供同行參考。

1 風(fēng)動溜槽輸送原理

風(fēng)動溜槽分為氣室和料室2部分，氣室供高壓風(fēng)，料室輸送物料，同時(shí)也是排風(fēng)通道，中間用帆布板隔開。風(fēng)動溜槽輸送氧化鋁是利用氣墊原理來輸送的，在氧化鋁輸送過程中，氣室內(nèi)的高壓風(fēng)在風(fēng)機(jī)壓力作用下在帆布板上下兩側(cè)形成壓差，空氣穿過帆布板滲透到料室，在氧化鋁下方形成一個(gè)“氣墊”，將料室內(nèi)的氧化鋁“吹起”，使氧化鋁處于一種密集懸浮狀態(tài)，并在重力作用下使料面盡量維持水平，當(dāng)上升氣流速度達(dá)到一定值時(shí)，氣流將帶動氧化鋁一同運(yùn)動，在局部氣流高速區(qū)域，可以看到氧化鋁“沸騰”的現(xiàn)象。由于氧化鋁顆粒之間的黏附性很差，所以具有很好的流動性，當(dāng)密集懸浮的氧化鋁在某一個(gè)方向失去支撐的時(shí)候，就會朝那個(gè)方向運(yùn)動，形成朝輸送方向的定向流動，對于有坡度的風(fēng)動溜槽而言，位置較低的方向沒有支撐力，形成了氧化鋁朝低處流動的現(xiàn)象。

氧化鋁輸送最基本條件是形成“氣墊”，當(dāng)料室排氣的負(fù)壓很大時(shí)，即使氣室沒有供氣，也會在帆布板上下兩側(cè)形成一定的壓差，使氧化鋁出現(xiàn)“松動”，在重力作用下，溜槽內(nèi)氧化鋁將緩慢流動。

2 水平輸送溜槽受力分析

目前工程應(yīng)用中個(gè)別企業(yè)應(yīng)用水平溜槽，其輸送機(jī)理實(shí)際上與斜溜槽的輸送機(jī)理一樣，高壓風(fēng)穿過帆布板以后，在料室內(nèi)形成一定速度的上升氣流，氧化鋁顆粒在溜槽中受力包括重力、浮力、上升氣流的拖曳力、顆粒之間的碰撞力等。浮力、上升氣流的拖曳力這2種力與重力的方向相反，當(dāng)這2種力之和大于重力時(shí)，氧化鋁就會出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象，當(dāng)重力略大于2種力之和時(shí)，氧化鋁將在溜槽內(nèi)出現(xiàn)“松動”現(xiàn)象，當(dāng)2種力之和接近重力時(shí)，氧化鋁呈現(xiàn)“懸浮”狀態(tài)。

風(fēng)動溜槽帆布板的編織結(jié)構(gòu)，決定了穿過帆布板的上升氣流在整個(gè)溜槽平面上是不均勻流，導(dǎo)致氧化鋁顆粒受到氣流的拖曳力不均勻，由于不同位置力的差異使氧化鋁在氣流作用下不但做垂直方向的運(yùn)動，而且有水平方向的運(yùn)動和顆粒本身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，懸浮狀的氧化鋁靠顆粒之間的碰撞和顆粒與溜槽壁面的碰撞來維持料面的水平，當(dāng)溜槽出口被打開時(shí)，首先是溜槽出口處的氧化鋁被排出，接著影響到出口周邊的氧化鋁，然后形成一定的流動。因此，水平風(fēng)動溜槽的輸送模式是一種“堵料運(yùn)行”的輸送模式。

3 輸送過程中存在的問題及解決辦法

“堵料運(yùn)行”的輸送模式不僅存在于水平溜槽輸送，由于工作制度的限制，實(shí)際已經(jīng)投產(chǎn)的大部分的電解廠房側(cè)面上槽前氧化鋁超濃相輸送都是“堵料運(yùn)行”，即料室內(nèi)充滿氧化鋁為常態(tài)。料室同時(shí)也是排風(fēng)通道，如果堵滿氧化鋁，則沒有了排風(fēng)通道，氣體只有通過氧化鋁之間的間隙滲透到排氣口排出，使料室內(nèi)的氣壓升高，減少了帆布板兩側(cè)之間的壓差，削弱了溜槽的輸送能力，同時(shí)由于氧化鋁堵料到排氣口的附近，排氣中帶走的氧化鋁的量將要增加，因此，“堵料運(yùn)行”模式不是最好的風(fēng)動溜槽輸送模式。

傳統(tǒng)溜槽的接頭處存在法蘭連接的“無風(fēng)段”，長度達(dá)70～100 mm，當(dāng)氧化鋁通過接頭位置時(shí)，正常連續(xù)輸送的氧化鋁一般依靠慣性和上游氧化鋁的推動通過該段，當(dāng)雜質(zhì)較多或輸送角度較小時(shí)，該無風(fēng)段將成為主要堵料的“節(jié)點(diǎn)”，最新的溜槽接頭將無風(fēng)段的長度縮短到20 mm以內(nèi)，其結(jié)構(gòu)形式見圖1，該結(jié)構(gòu)形式基本消除由無風(fēng)段形成的“節(jié)點(diǎn)”，改善了風(fēng)動溜槽的輸送性能。

圖1 無“節(jié)點(diǎn)”風(fēng)動溜槽結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure Diagram of Pneumatic Chute without any Node

另外，由于氧化鋁中不可避免地存在一些雜質(zhì)，新鮮氧化鋁中的沙石等以及含氟氧化鋁中的結(jié)塊都是風(fēng)動溜槽輸送中不可避免的障礙，為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所有的這些雜質(zhì)都必須及時(shí)清理，隔篩清理的方式是有效的清理辦法。

4 多點(diǎn)下料的最佳結(jié)構(gòu)形式

風(fēng)動溜槽輸送系統(tǒng)中，往往會出現(xiàn)多點(diǎn)下料的形式，工程上最早應(yīng)用的是側(cè)部開孔的形式，由于側(cè)部開孔同樣有法蘭的限制，同時(shí)在輸送的過程中受物料的慣性影響，經(jīng)常出現(xiàn)末端送料容易、中間送料不暢的現(xiàn)象。

為了解決中間送料不暢的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)修改了風(fēng)動溜槽的結(jié)構(gòu)形式，由側(cè)部下料改為中間下料:從風(fēng)動溜槽中間底部開孔，在帆布板中間開一個(gè)下料孔，并將帆布板固定在下料管口，下料管穿過氣室，該方法解決了中間下料不暢的問題，但是帶來了由于下料點(diǎn)無法供氣產(chǎn)生新的“節(jié)點(diǎn)”，導(dǎo)致出現(xiàn)末端供料障礙的問題。

針對溜槽中部下料產(chǎn)生新的“節(jié)點(diǎn)”的問題，設(shè)計(jì)結(jié)合溜槽無節(jié)點(diǎn)法蘭的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)出新型無中間節(jié)點(diǎn)多點(diǎn)下料風(fēng)動溜槽，其結(jié)構(gòu)形式見圖2，該結(jié)構(gòu)形式徹底解決了風(fēng)動溜槽輸料不暢的問題，并在實(shí)際工程應(yīng)用中逐步得到推廣。

圖2 無“節(jié)點(diǎn)”多點(diǎn)下料風(fēng)動溜槽結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure Diagram of Multipoint－Charging Pneumatic Chute without any Node

5 結(jié)語

風(fēng)動溜槽輸送方式是比較簡單的輸送方式，但是準(zhǔn)確理解和合理操作，將輸送調(diào)整到最佳狀態(tài)，需要一定的理論基礎(chǔ)及實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。在生產(chǎn)運(yùn)行中，“堵料運(yùn)行”經(jīng)常導(dǎo)致溜槽料室滿料、輸料不暢，一旦打開溜槽頂部檢查孔，就會出現(xiàn)大量氧化鋁從檢查孔噴出，使設(shè)備檢查和觀察都無法進(jìn)行，既造成物料浪費(fèi)，又造成環(huán)境污染，可見對風(fēng)動溜槽的正確理解和操作相當(dāng)重要。另外，采用“平衡料柱”排氣的水平輸送風(fēng)動溜槽，其工作原理實(shí)際上是沒有發(fā)生變化的，壓差推動物料前進(jìn)的說法是一種謬誤，在同一節(jié)風(fēng)動溜槽中，前后不存在壓差，如果靠壓差推動物料前進(jìn)，那么在同一節(jié)溜槽中物料就不會前進(jìn)。

新型的無節(jié)點(diǎn)風(fēng)動溜槽可以有效改善其輸送能力，消除無風(fēng)段引起的輸料不暢的問題，同時(shí)可以消除多點(diǎn)下料時(shí)對溜槽整體輸送帶來的影響，提高了設(shè)備的輸送能力，從操作上縮短設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到了系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能的效果。

［1］朱振國，蔣雷.鋁電解超濃相輸送技術(shù)的應(yīng)用［J］.山東煤炭科技，2009(1):48－50.

［2］馬成貴.氧化鋁超濃相輸送技術(shù)［J］.輕金屬，1994 (10):28－31.

［3］李根榮.減少氧化鋁超濃相輸送運(yùn)行阻力的分析［J］.輕金屬，2007(3):37－39.

Discussion on Optimization of Transportation Design for Pneumatic Chute

DENG Qi－yi，DENG Xiang
(Guiyang Aluminium－Magnesium Design and Research Institute Co.Ltd.，Guiyang 550081，China)

In view of the problems existed in transportation mode of working with Alumina block，by expounding a kind of new joint structure for pneumatic chute，the optimal design scheme for pneumatic chute has been put forward to improve running status of pneumatic chute，which provides technical support for operation energy saving of the delivery system.

Pneumatic Chute;material transportation system;design optimization

TF351

A

1004－2660(2012)02－0014－03

2012－01－09.

鄧七一(1973－)，男，貴州人，高級工程師.主要研究方向:電解煙機(jī)凈化.E－mail:DengQiYi@sohu.com