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空气炮在水泥工业中的运用分析

发布时间:2020-6-12 8:41:31 点击量:

一、概论


  以往国内水泥厂使用的均为压缩空气喷吹,使用电磁式敲打器来开展人工清堵。尤其是当窑尾预热器发生堵塞时,都是进行停窑降温,进行人工清堵。七十年代处,西方发达国家研制出一种物料清堵助流装置,即空气炮,得到了广泛应用和推广,上世纪八十年代被引进到中国。由于空气炮同以往机械式以及电磁式还有气动式振动器相比有着诸多优点,因此被在国内被广泛应用。其特点是作业时以超音速进行瞬时冲击,所产生冲击力均被直接应用于物料之上,进而使得静态下的物料塌落、散开,确保生产恢复正常。


  二、工作原理


  作业中,当压缩空气经过相应二位三通阀V而流入到炮体贮气罐时,内部活塞在外推压下移动,并对喷爆口T造成阻挡。而当空气炮内部与外部压缩空气均为相等时,外界压缩空气无法进入炮体内部,此时内部满载压缩空气的压缩炮即可以进行随时放炮。放炮过程中利用人工控制将三通阀换向,使得气缸活塞在炮内压缩空气下产生移动,当打开喷爆口T时,原本炮体内部的空气瞬时喷射而出,从而实现对物料的冲击助流作用。


  当容器壁之上存有较厚堆积粉体以及粘附层时,喷射而出的空气将无法快速通过附着物孔隙,一旦物料中形成高压,则器壁上的附着层就会涨落下来。而在喷爆口周围所涨落的物料面积等同于附着层厚度,所以在选择喷爆口出口时,可以选择在炮内边角上或者粘附最厚处。


  如果只是单纯的利用空气所产生的喷爆效果,则空气喷射应同被清除物料表面平行。此时需使用空气炮自身动能,利用特定扁形喷嘴以及较大喷射角度将粘附料清除。而对于那些壁上面积相对较大的粘附物,则需要在其变硬之前就进行清除作业。




  三、应用范围与温度效应


  在水泥生产作业中,空气炮不仅可应用于常见冷态设备之上,比如溜槽、卸料坑以及各种料仓,同时也可用于常用热态设备之上,像竖烟道以及窑后喂料室。空气炮使用效果同使用物料的水分、密度、温度、以及粘性还有内衬质量与粒度组成相关,因此各地水泥厂应依据自身实际情况,对空气炮进行合理设置。


  所使用的各种料仓,其常见的堵塞故障主要有架桥以及漏斗形粘附、鼠洞还有结拱等。处理结拱故障时相对容易,但对鼠洞粘附进行处理时需特别注意。当排料机械同相应的料仓结构搭配不够合理时,放炮很可能产生负作用,使得塌落的物料密实集中在出口料上方,并使得容积密度迅速增大,从而导致料口被堵,无法进行排料。这时需要我们从空气炮设置位置以及实际放炮操作方面采取相关措施,其中非常重要的一点就是在出料口上方安设相应的减压装置。


  对于鼠洞流物料,大都为水分较大、流动性较差的粘性细粉物料,像砂岩粘土以及生料水泥等等。在对这些物料进行处理时,应注意操作方法。


  在热态设备上应用空气炮时,会因炮体内部活塞圈与相应气罐膨胀系数的差异而形成“漏气”,此外应用的电磁阀在温度较高时,可能会出现失灵现象。所以在使用空气炮时,应将环境温度控制55C。左右,不然就需要采取其他隔热措施,当然也可以选择换用其他类型控制阀。


  从上图中,我们可以看出器壁内部的相应热辐射a流入到空气炮体内喷管中,在触碰到管壁时转换成为辐射热 排出。当管子连接处存在相应断热措施时,其喷管温度不会很高。而高温之下所形成的热 ,在流入管内之后也转换成为辐射热 排出。所以喷爆空气在发生膨胀之后形成相应负压,而产生含尘热气流,对空气罐本身密封系统造成一定损坏。而通过使用合理安装形式,可以将该危险降到最低,此外还可以对炮体内部结构进行有效改进。安装空气炮时,应尽量远离离热器壁,当然也可以安装在空气流通处,确保其温度不会超过50C。。


  四、射流冲力


  空气炮所产生的射流冲力要同喷管自身长度以及弯头数存在很大关联。在对空气炮进行安装时,需要注意既要使空气炮远离相应的发热设备,同时又要喷管长度不会过长、弯头数不会过多。图为空气炮II型、III型在不同压力下,所产生的射流冲力同其管长之间的关系。II型炮自身变化趋势相对明显。在4kgf/cm2的情况之下,其喷管长度已从最初1.2m延伸到的13.1m,冲力也减少57%。但相对于III型炮来说,其变化趋势却相对较为缓和,在4kgf/cm2的情况之下,其自身管长已经从1m逐渐延伸到10m,其冲力下降了约4%。


  此外弯管数目对所产生的射流冲击力也有较大影响。经过实验证明,有无弯管情况下其形成的射流冲击力也不相同。弯管不存在和存在一个90c°弯管相对比,II型炮所产生的冲击力要比先前下降13%,而III形炮则要下降11%。在相同8kgf/cm2情况之下,弯管不存在同存在4个90c°弯管相对比时,发现不论是II型炮,还是III型炮,其产生的冲击力都要下降40%左右。


  五、控制


  ZJ-019系列空气炮使用12’’管路充气,且其管路上设有相应的二位三通控制阀。经过我们相关实验可以得出空气炮内部主阀同其控气阀之间所形成的距离不能过长,但其长度应确保可以将几台空气炮内部的控制阀集中安装,以方便日后的检测与维修。图中所示即电磁阀空气炮的相应管线图。


  通过使用周期作用的相应电控系统,可以同时产生几个,甚至十几个连续脉冲,它们之间的间隔可以依据相关要求在既定0.4-60秒范围内随意变化。与此同时,其每个信号可以对几个控制阀进行同时操控,且其周期变化时间控制在2小时以内。比如使用的旋风预热器其实际放炮间隔可以控制在15-20分钟以内,II炮额定充气时间可以控制在30秒左右。


  由于空气炮进行一次喷爆时所产生的气体量并不大,像容量为50的II型空气炮,在15毫秒内所排出的空气量不会超过0.4m3,所以本身对系统的影响不会太大。


  总结:


  本文通过结合空气炮自身特点及其工作原理,对其在水泥工业中的运用进行了有效分析和研究,为日后促进空气炮的应用和推广提供了相应的理论支持。


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