2003年2月18日

无尘散装水泥装车、船机
随着散装水泥事业在我国的不断发展，散装水泥的发放量也越来越大。散装水泥装车过程是发放散装水泥的一个重要环节，它直接影响散装水泥效益的发挥。水泥散装机的任务就是在装车过程中将散状水泥由某容器卸出并装入交通工具的容器内。一般对水泥散装机的主要要求是装车效率高，装车过程自动化，操作人员劳动强度低，不污染环境。目前国内自行生产的SZ92A系列水泥散装机就是其中具有代表性的设备。
一、分类及特点
水泥散装机的分类通常有如下几种分法：
1．按水泥散装机装料头活动情况分为移动式和固定式两类。移动式，装料头能够在水平面内进行移动。这种形式的设备便于装车时装料口与交通工具上容器的对位，缩短总装车时间。图8—1—1。
固定式：装料头不能够在水平面内进行移动。这种形式的设备结构简单，造价低，但是装车效率不如移动式。图8一l一2。
2．按装车点位置分为库侧装车式和库底装车式。
库侧装车式：在水泥库的侧面将水泥装入交通工具的容器内。这种形式的设备适合老库改造，一库多用的场合。图8一l一2。
库底装车式：在水泥库的底部将水泥装入交通工具的容器中。这种形式的设备构造比库侧装车式简单，常用于专门的散装水泥库。图8—1—3。
图1—1—1
1—除尘器2—分料仓3—滑板机构4—行车机构 5—装料头
6—升降机构
图8—1—2
1—库侧卸料器2—充气式螺旋闸门3—回转卸料阀
4—斜槽5—除尘器6—装车机头
图8—1—3
1—流化装置2—密封式螺旋阀门3—承料器4—回转卸料阀5吸风管
6—单机除尘器7—下料弯头8—集灰卸灰斗9—SZ92—1水泥散装机
10—料位控制仪11—手动球阀12—减压阀13—电磁阀14—减压阀
15—压力表16—手动球阀17—手动球阀18—气源三联体
3．按所装交通工具的类别分为装汽车式、装火车式和装船式等形式。
装汽车式与装火车式的结构形式基本相同，装火车式一般要求装车能力较大并且装料头可以移动，在许多场合装火车和装汽车用的是同型号同规格的水泥散装机。
装船式的水泥散装机无论是装车能力还是装料头的活动范围都要比前两种形式的水泥散装机大。图8—1—5就是装船式水泥散装机的一种。
二、结构和工作原理
水泥散装机的核心设备之一是装料头。装料头的结构见图8一1—4。装料头由料满控制仪和可伸缩的装料口组成。料满控引仪可以探测交通工具容器内的料满情况并给整个装车系统发出控制信号；可伸缩的装料口由卷扬机构带动能够上下移动，物料从引料口进入再通过内伸缩套装入交通工具的容器内，装车系统内的含尘气体经外伸缩套与内伸缩套的夹道由排气口进入除尘器。
图8一l一1图是SZ92A型水泥散装机移动式装料头的一种，它能在水平面上作直线运动。该机通过特制的滑板机构将固定的除尘器与移动的装料口联接起来并进行可靠的密封。
水泥散装机的整机设备种类形式很多，图8—1—2和图8—1一3是SZ92A系列中的库底装车式和库侧装车式的典型。虽然两者结构上不同但是基本原理却大致相同。下面以库底装车式为例简述其工作原理。
SZ92A一1(F)型水泥散装机适用于库底装车作业。该机由库底流化装置(序号1)、密封式螺旋闸门(序号2)、承料槽(序号3)、回转阀(序号4)、除尘器(序号5)和装料头(序号6)等部件组成并配有专门的控制柜和料满控制仪。
装车作业开始，操作人员给“下降”指令，可伸缩的装料头开始下降并在运输车辆进料口上落稳；操作人员再给“装料”指令，装料开始，首先除尘器开始工作，然后回转阀打开，流化装置、承料槽和回转阀底部开始充气；库内物料经过气体流化卸入库内，当车内物料装满时由料满控制仪发出信号报警并自动停止供气，关闭回转阀终止装料，除尘器称后停机；操作人员给“上升”指令，装料头提升复位，整个装车过程结束。
图8—1—4
1—料满控制仪2—氧气管3—外伸缩套4—钢丝绳5—上限位开关
6—卷筒7—下限位开关8—减速机9—电动机10—卷筒
11—内伸缩套
三、发展与展望
水泥散装机的发展经历了简易人工，机械操作和无尘自动等几个过程，目前在我国从简易到自动的水泥散装机形式都存在。但是随着环保意识和文明生产意识的加强，那些严重污染环境，效率低下，工人劳动强度大的技术落后的水泥散装机正迅速被淘汰。未来的水泥散装机逐渐向系统化、智能化和大型化方向发展。所谓系统化即水泥散装机不再仅仅具有“装”的功能而且还具有“卸”和“计量”等功能，它可作为一个收发系统服务于散装水泥。这里的智能化特指设备在管理和控制方面更多，更广泛地使用计算机技术。大型化是指水泥散装机装车能力的扩大，这是水泥工业和建筑业的规模不断扩大的需要。尤其在我国，生产大型的水泥散装机还是一个较薄弱的环节。总之，水泥散装机的发展潜力很大，还需要做很多工作。
四、附表
几种较典型的SZ92A水泥散装机的规格和主要参数表。
奋注：对装车能力和移动距离有特殊要求的可以按具体要求制造。
旋转喂料机
它工作过程是由带若干叶片的转子在机壳内旋转，物料从上部或容器下落到叶片之间，然后随叶片旋转至下端便于物料排出。这种喂料机在散装水泥要求定量给料及气力输送装置都得到广泛的应用。
它一般具有以下特点：
1．结构各简单、运转、维修方便。
2．尺寸小，在狭窄处或矮低处都可以安装使用。
3．基本上能定量给料。
4．靠改变转速能调节供料量。
5．在一定转速内，供料量与转速大致成正比。
6．对温度在300℃左右的物料也能使用。
7．按结构分有标准型耐磨型及防爆型。
具体结构尺寸图8—2—2表8—2—1。
图8—2—2
XM型旋转喂料机的制造技术由美国FULLER公司引进，它有标准型、防爆型及耐磨型的区别，应用在散装水泥工艺时应注意型式区别，大多采用标准型或耐磨型。
在考虑定量、变量喂料时，要选择好调速比例，以保证喂料量在工艺要求的范围内变动。

气动卸料器
一、卸料器的分类及气动卸料器的结构
常用的卸料器主要有机械及气动两种型式。机械式(如刚性叶轮下料器)虽结构较简单，易于制造，但通过散装水泥装车实践看来，其密封差，磨损严重，维修工作量大，效率低，工作可靠性较差，使用情况不够理想。
按气动卸料器在贮库安装位置的不同，有气动库底卸料器及气动库侧卸料器两种。(图8—3—1)为气动库底卸料器结构图。当水泥进入受灰室1时，由于压缩空气经压缩空气管3通过多孔板4吹入，使受料室内的水泥继续充气呈流态化，具有一定的流动性。当圆锥阀5打开时，水泥经橡胶圈8进入卸料管，实现装车。
图8—3—1气动库底卸料器
1一受灰室2—闸板3一压缩空气导管4—多孔板
5—圆锥阀6一橡胶软管7一料仓8一橡胶圈

当进入卸料器的空气量一定时，它的卸料量主要取决于卸料管径及橡胶圈直径的大小，也可通过圆锥阀至橡胶圈的间距来调整卸料量。
圆锥阀的动作有气动控制及手动控制两种，在散装水泥的生产实践中均使用。(图8—3—2)为气动库侧卸料器的结构图，工作原理与库底卸料器相似。
二、气动库底、库侧卸料器的技术性能及经济指标
目前散装水泥常用的气动库底、库侧卸料器技术性能列于下表。
图8—3—2气动库侧卸料器
1—闸门把手2—电磁阀3—手轮4—阀杆
5—活塞6—卸料口7—圆锥阀8—橡胶圈
从生产实践看，气动卸料器结构简单，使用可靠，操作方便，装车效率高。
气动卸料器不但能垂直下料装车，当增加一个简单的辅助喷嘴时，可在有一段水平输送距离的情况下装车。原大同水泥厂气动库侧卸料出口至装车位置有l0m左右的水平输送段。装散装水泥火车，每60t的时间仍可保持在30—40min内。气动卸料器的多孔板原设计为陶瓷材料，由于技术要求比较高，成本很高，又不易订货，在使用中大多改为价廉易造的水泥多孔板，或结构略加长改制，用织物透气材料代替陶瓷多孔板，从而为大量采用气动卸料器创造了有利条件。
三、目前使用的气动库底、库侧卸料器的一些问题
目前采用的气动库底或库侧卸料器对贮库库底均有充气要求；卸料器必须安装于库底的最低位置，采用高车位装车固然比较经济，但仍要求库底提高标高，从而造成整个水泥贮库的建筑高度增大。在老厂，对袋装改为散装水泥进行技术改造时，为实现散装装车目的，可采用下列措施：
(1)填充贮库，提高库底标高，此法较简单，但造成整个贮库的有效容积减小。
(2)如前所述的低库位装车方案(当前大多采用的办法)。它需要在装车位置上增设骑线贮库，提高卸料位置的标高，增加必需的垂直、水平输送及收尘设备；水泥还要二次倒运，造成生产费用增高。
四、带流态化装置的库侧卸料器
为解决上述问题，研制了带流态化装置的库侧卸料器(见图8—3—3)。其工作原理是，压缩空气经橡胶管2进人多孔棒(见图4)，由于多孔棒结构保证了压缩空气与水泥均匀混合，使以多孔棒为中心，直径为600~1000mm范围内的水泥呈流态化，在贮库水泥静压及加压管3、压缩空气动压的作用下，流至卸料管6，并可延伸一段水平输送后，实现装车。
带流态化装置的库侧卸料器特点如下：
(1)它可以装于水泥贮库的任意几何高度上，只要料面高度于卸料出口位置，即能卸料。
图8—3—3带流态化装置的库侧卸料器
1一多孔棒2一橡胶软管3—加压管
4一加固板5一卸料装置6一卸料管

(2)用于老厂改造时，贮库本身不需改造，也无需增加设备及土建施工，只要在水泥贮库适当的高度上开设φ700mm的卸料孔，安装上带流化装置的库侧卸料器，装上卸料阀门，引出卸料管，即可实现装车，并可延长10m左右的水平输送距离。
图8—3—4多孔棒
1一镀锌低碳钢丝2一三层尼龙帆布
3—／4″水煤气管
(3)结构简单，操作可靠，耗气量低，生产效率高。当风压≥2．5kg／cm2时，每吨水泥耗气量约2m3(有水平输送段)，150mm卸料管的生产率平均值为150t／h。
(4)通过调整进气旋塞阀开度大小，可由电磁阀灵活控制流量。
使用条件：最适于老厂贮库的技术改造。并与原有袋装系统的卸料装置相配合使用，可节省很多技术改造费用。
五、气动卸料器料管管径的计算可按下式：

D=
式中D——卸料器的管径M
V——卸料量m3／h
U——卸料速度m／s
V二Q／r
Q——卸料重量t／h
V——容重对流态化水泥取0．8t／m3b
六、带流量控制阀的库侧卸料器
贮库内装有开式空气斜槽，库外装有截止阀及流量控制阀，通过流量控制阀可调节输送量，该阀与空气斜糟联结，达到输送水泥变量要求(参见图7—9—2)，该形式卸料器输送量大，可达500t／h，并可调节输送量，近年该项技术广泛在散装水泥中得到成功应用。

散装水泥装船设备
散装水泥装船设备主要有机械式及气力装船两大类，机械式装船图8—4—1码头设有固定式或移动式装载机由储库来的散装水泥通过皮带机或空气输送斜槽，进入可移动的悬臂支架，支架在支撑柱上可左右及上下移动，悬臂支架的顶端装有无尘装船机。学习灰砂加气块设备 。根据装船工艺要求其装船速度可达l000t／h以上。机械式装船机结构比较复杂，一次性投资大，但装船速度高、功率消耗低、粉尘小，是大型散装水泥装船的优选设备。
气力装船设备图8—4—2码头设备少，由储库卸出的散装水泥进入螺旋泵或仓式气力输送泵，通过管道直接输送进入船的加料口，该设备结构简单，工艺布置灵活，一次性投资小，但粉尘较大，螺旋泵装船速度可达400t／h，仓式泵装船速度可达150t／h。由于结构简单，当工艺要求提高装载速度时，可并列两条装船工艺线，则装载速度可提高一倍。
图8—4—1
图8—4—2
无论是机械式或气力式装船均要求有计量设备、收尘设备配套，以保证准确的装载量及环保的要求。

螺旋式卸船机
螺旋式卸船机(图8—5—1)由螺旋喂料器向垂直螺旋提升机喂料。物料提升到最上端出料口后转卸到臂架上的水平输送机，然后通过中心漏斗送到尾部输送机上，再卸到岸上。垂直提升螺旋上部设摆动铰，可由液压缸推动作30°摆动。这种卸船机能用于粉状物料的接卸，卸船舶力大，如卸散装水泥达200t／h以上。LX一400型螺旋式卸船机的主要参数如下：
适用船型(总载重吨位)t
卸船能力(水泥)200t／h
提升主螺旋长度18m
管内径460mm
物料提升高度18．9m
喂料头转速20~90r／min
整机回转速度0．17r／min
变幅范围(32作状态)土14°
运行速度
高速30m／min
低速7m／min
垂直螺旋摆动角度±30°
螺旋式卸船机的性能特点：
（1）用喂料头强迫喂料能保证垂直提升螺旋达到高的填充率及高的转速，从而达到高的卸料能力。
图8—5—1螺旋式卸船机
1—门架2—转台3—水平螺旋4—控制室5—垂直螺旋6—喂料器
图8—5—2喂料器
1—外挖掘螺旋2—螺旋翼状给料器3内提升螺旋
(2)物料在整个接卸输送过程中，都封闭在螺旋输送机内，所有的转卸点也都加以密封，因此无粉尘溢出，对环境污染小，特别适合接卸容易飞扬的粉尘物料及小颗粒物料，或必须严格控制环境污染的场合。
(3)结构简单，整机质量小。
(4)能耗较其他机械式连续卸船机大，但比气力式卸船机小。
(5)喂料器结构(图8—5—2)

气力式卸船机
气力式卸船机是利用风机在管道中形成的负压气流，从船仓内吸卸散装水泥的机械，(图8—6—3)为河港或海港用的负压抽吸式卸船机，该机有固定式(图8—6—1)及移动式(图8—6—2)卸散装水泥能力可达50t／h~400t／h。
气力式卸船机的优点是：结构简单、造价较低、操作方便，整个输送过程处于密封状态，无粉尘，也不受气候影响，易于实现自动化操作。尤其它可用于卸普通驳船，对船的适应性强，清仓工作量小，效率利用系数可达0．7~0．8，综合经济效益好。主要缺点是电耗较高。当采用大型罗茨风机时噪音大，必须进行综合治理。
气吸系统主要包括吸嘴、输料管、分离器、除尘器、风管及风机等部件(图8—6—1)。
吸嘴的作用是将仓内的散装水泥吸人输料管中形成合适的混合比，对吸嘴要求轻便、易操作、吸料效率高而压力损失小。吸嘴形成主要有单筒、双筒和带松动喂料装置的吸嘴，散装水泥大多用后者。
输料管是连接吸嘴和分离器间用以输送物料的管道。由直管、弯管、软管及伸缩管组成。
输送管直管可采用无缝钢管，一般厚度为3~5mm，为使吸嘴作业灵活可在垂直段与弯管连结处安装一段软管，常用耐磨橡胶管、金属软管等，为减少磨损及压降弯管的曲率半径，通常取当量直径的6~10倍。对不同船型及水位变化输料管在水平或垂直段需设伸缩管其行程取2~10m。
图8—6—1
图8—6—2
图8—6—3
图8—6—4
该设备对分离器及除尘器要求较高，要求分离的含尘浓度高，除尘器的阻力要小。一般除尘器采用袋式除尘器，要求工作必须可靠，有一定的寿命，更换袋方便易于操作，风机一般采用罗茨风机或真空泵。
(图8—6—1)(图8—6—2)均为负压抽吸散装水泥后直接装入散装水泥车运抵用户。(图8—6—3)为负压抽吸散装水泥后再经正压送输送至储库。
散装水泥专用船(气力及机械自卸船)
这种船在甲板上装有气力或机械输送设备，船的底部一般均配有流态化系统，使水泥经充气后呈流态化并流到中心点，然后进入气力输送设备，通过管道将水泥可输送至几百米至二千米的水泥储库中。卸货过程中舱盖保持密封状态，最大优点是岸上不需卸船设施同时能为多个港口服务，并不受气候影响，工作效率高。但在一般情况下，它在回程时均为空载，故在保证有足够水泥数量及一定的距离才能达到最经济状态。
气力及机械自卸船主要有三种类型：
1．负压一正压型自卸散装水泥船。
2．F—K螺旋气力输送泵型自卸散装水泥船。
3．螺旋输送型自卸散装水泥船。
(1)负压一正压型自卸散装水泥船
船舱底部装有流态化装置，水泥流态化后，经负压管(在船舱的最底部)吸入仓式气力输送泵，装满泵后进料阀关闭，泵通过高压空气经输料管道可直接送到码头的水泥储库，为提高效率可采用双仓泵交替工作。
输送设备结构简单，运动件少，维修方便，操作简单，卸载能力可达600t／h，输送距离可达1000m。
(2)F—K螺旋气力输送泵型自卸散装水泥船
图8—7—1
图8—7—2
图8—7—3
该自卸船船舱部装有横纵向呈8°斜度的空气斜槽，充气后水泥呈流态化向最低位置流动并集中至F—K泵的泵顶仓经螺旋泵进入输料管与压缩空气混合后送至码头的储库，最大卸载能力为700t／h，若一般几个泵同时工作在一个船上，卸载能力可大为提高，最大输送距离为1300m。
F—K泵型气力卸船系统是世界上最常用的气力输送系统，该船型工艺流程简单，且重心低，泵体积小，高卸载能力及长距离输送，在新建船中最具有竞争力。
(3)螺旋输送型自卸散装水泥船
该船仍具备舱底流态化装置纵横方向有8°斜槽，水泥集中至最低位置，由垂直螺旋输送机提升后经空气斜槽把水泥纵向运出，再通过机械输送或气力输送方式把水泥输送入储库。该系统是水泥自卸船各类型中最经济的一种，最适宜输送短程及大输送量。