3GY型粉體無塵裝車機的研究與應用
摘 要: 本文介紹了采用“密閉輸送、最小落差、零壓輸送、回轉連接和科學運行管理”技術，科學組合，研究開發成功的粉體無塵裝車機，科學地消除了高溫、高壓、高料位條件下貯倉放料、常規除塵器出灰和粉體轉輸與裝車的粉塵污染與資源流失。
高溫（200℃～300℃）、高壓（0.15～0.25MPa）、高料位工藝條件下貯倉的粉體卸料裝車及裝車作業的地點，均存在粉塵污染。據國內外調研分析，礦山、冶金、有色、建材、化工、機械、電力等部門均存在此類問題，尤以煉鐵高爐除塵器（重力式和袋式）放料裝車作業最為突出，粉塵濃度高達2000～3000mg/m3，嚴重污染作業環境和大氣環境，危害職工和居民健康，同時也導致了大量資源流失，破壞了生態環境。
目前，高位料倉的粉體放料基本采取三種方式：第一種為普遍采用的高位溜管向車箱（火車或汽車）內自由放料，放料時粉塵四處飛揚，嚴重污染環境；第二種為濕式裝車，即粉體在裝車前，利用雙軸攪拌機加水攪拌，以提高粉體含水率，抑制粉塵的逸散。但濕式攪拌裝車易受氣候影響，北方地區因冬季高寒結凍不能使用；第三種為真空抽吸式槽子化裝車或卸車，該方法技術先進，但國內應用的較少。粉體無塵裝車機是在第一種高位溜管作業的基礎上，采用機械動力手段實現的粉體無塵裝車設備。
1 結構與特性
1.1 粉體無塵裝車的結構
3GY型粉體無塵裝車機（見下圖），由粉體導出裝置（含兩級星形卸料器和緩沖倉）、壓力均衡與除塵裝置、回轉連接裝置、圓板拉鏈輸送機及其支撐裝置(含驅動裝置、輸送管和尾部裝置)、機體升降與調節裝置、程序控制操作裝置組成。
 1.粉體導出裝置；2.壓力均衡與除塵裝置；3.軟連接裝置；4.圓板拉鏈輸送機及其支撐裝置；5.機體升降與調節裝置；6.程序控制操作裝置 3GY型粉體無塵裝車機結構圖 |
1.2 技術特性
該設備按粉體輸出與裝車的實際需要，可分為4個系列12個產品規格（見表1）；也可按用戶需要設計與制造不同規格的非標準設備。
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2 控制原理與關鍵技術
2.1 控制原理
組合式粉體無塵裝車機的控制原理是在高溫、高壓、高料位貯倉放料裝車過程中，根據粉體的貯存參數（溫度、壓力、落差和輸送量）、粉塵屬性（成分、粒度和濃度）和擴散規律，采用密閉輸送、最小落差、零壓輸送、回轉連接和科學運行管理技術的控制原理。
2.2 關鍵技術
（1）密閉輸送工藝技術
采用密閉輸送工藝技術，限制粉體在密閉空間內輸送，是防止粉體逸出的關鍵技術，在應用這一關鍵技術時，應堅持粉體輸送全過程處于密閉狀態，全程控制粉體逸出。
（2）最小落差控制技術
采用最小落差控制技術，是科學減小粉體粒子重力加速度，防止粉體落地（下）沖激擴散、污染的關鍵技術。在應用這一關鍵技術時，科學組織密閉部件的迂回組合，依靠機體升降裝置，將出料口與落料點的距離控制（手動、自動）為最小（佳）值，把粉體落地時的二次飛揚降低至最小程度。
（3）零壓輸送導出技術
零壓輸送導出技術，應用氣體力學的聯通器原理，將輸送系統內余壓與出料口大氣壓力貫通，依靠袋濾器泄壓、除塵與接零，可保證出料口氣體動壓為零，科學地消除了出料口余壓揚塵。
（4）回轉連接技術
回轉連接技術是一項嫁接技術，它對承擔機體鉸接、升降、回轉和形變收容，具有協同作用。
（5）科學運行管理技術
遵照“依次打開袋濾器-圓板拉鏈輸送機-星形卸料器-球形卸灰閥（自下而上逐開）；依次停止球形卸灰閥-星形卸料器-圓板拉鏈輸送機-袋濾器（自上而下逐停）；緊急狀態實施全線停車”的運行機制，在《3GY型粉體無塵裝車機運行操作規程》指導下，實施過程控制，保證粉體無塵裝車機功能的兌現。
3 應用
3.1 高爐瓦斯灰粉體無塵裝車
2002年3月26日，第一臺3GY200型粉體無塵裝車機在鞍鋼11#高爐首次成功應用；兩年內，鞍鋼7#、9#和新1#高爐重力除塵器，也相繼安裝和使用了3GY300型粉體無塵裝車機，實現了高爐瓦斯灰無塵裝車。裝車時間按工藝要求控制在30～65min，完全可以滿足高溫（250℃）、高壓（0.25MPa）和高落差（10m）工況下高爐除塵器生產的實際需要，工作區粉塵濃度由1780mg/m3降到10mg/m3以下，粉塵削減率為99.66%，設備噪聲在90dB(A)以下，成為高爐重力除塵器的重要配套設備。
3.2 常用除塵器出灰裝車
2004年1月，五礦營口中板有限責任公司煉鐵廠的450m3高爐出鐵場袋式除塵器和礦槽靜電除塵器，應用5臺3GY150型粉體無塵裝車機，實現了常用除塵器收下灰的無塵裝車，改善了勞動條件，減輕了勞動強度，保護了生態環境；同時，也簡化了除塵器出灰系統，節省了建設用地，節約了建設投資，提高了設備完好率，促進了生產建設發展。
3.3 粉體匯集、轉輸與無塵裝車
2004年9月，本鋼一鐵廠礦槽用40m2（三電場）靜電除塵器出灰系統改造工程，應用YL150型圓板拉鏈機(2臺)、粉體貯倉（１座）與3GY150型粉體無塵裝車機（1臺），代替原有GX型螺旋輸送機，成功解決了40m2靜電除塵器三個灰斗的粉體收集、匯總、轉輸與無塵裝車。工作區粉塵濃度降到10mg/m3以下，從根本上解除了粉塵污染，減輕了勞動強度，消除了塵肺病危害，并降低了物料損失。
3.4 高位料倉粉體放料裝車
濟鋼原有各類除塵器出灰系統高位料倉放料點，采用濕式攪拌機配套建設密閉小室和局部排氣，運行時由于攪拌機加水不均和冬季結凍、設備粘結及腐蝕等原因，不能正常運行，且放料作業環境粉塵逸散，粉塵污染極其嚴重。
濟鋼2005年11月在三煉鋼廠倒罐站安裝了3GY150型粉體無塵裝車機并投入運行；2006年6月在三煉鋼廠1號轉爐二次除塵、2號轉爐二次除塵、1號精煉爐除塵、3號精煉爐除塵、輔原料除塵的高位貯倉相繼安裝了5臺3GY150型粉體無塵裝車機，粉體裝車能力25m3/h，主機容量4.0kW，裝車時間40min，作業環境粉塵濃度≤10mg/m3，設備噪聲<90dB（A）。
4 技術經濟指標
按四種應用類別和實際運行工況的綜合分析，主要技術經濟指標見表2。
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應用3GY型粉體無塵裝車機，大大簡化了除塵器出灰系統，節省用地、節省能源、節省除塵系統建設投資（占除塵器投資）15%；減少設備故障率，提升除塵設備與主機設備的同步運轉率；改善勞動條件，降低體力勞動強度，切實減輕職業性傷害；延長建筑物和生產設備壽命，對發展循環經濟、建設環境友好型企業，保護生態環境，具有重大社會經濟效益。
5 結論
3GY型粉體無塵裝車機是高新技術與常規技術的巧妙結合，其實現了密閉輸送工藝技術、最小落差控制技術、零壓輸送導出技術、回轉連接技術和科學運行管理技術的統一；控制原理科學、結構優化，運行可靠、經濟實用、安全環保；各項技術經濟指標，居國內領先水平和國際先進水平；廣泛適用于高爐重力除塵器瓦斯灰裝車、常用除塵器出灰裝車和粉體匯集、轉輸與裝車等作業；對保護環境、防治職業危害、資源回收與利用，企業清潔生產、發展循環經濟，有重大社會、經濟和環境效益。
參考文獻：
[1] 國家經貿委.環保產業發展“十五”規劃[J].中國環保產業，2001（11）.
[2] 趙振奇,梁學邈.工業企業粉塵控制工程綜合評價[M]，北京:冶金工業出版 社，2002.
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