混凝土攪拌站水泥罐的防爆方案研究

陸喬

（廣西大都混凝土集團有限公司，廣西 南寧 530031）

【摘 要】該方案的目的是為了提供能夠解決現有的水泥罐上存在安全閥容易被水泥粉塵卡死，造成原料浪費、環境污染，甚至發生爆罐危險的問題，而設計的一種用于混凝土攪拌站的安全、環保的水泥儲存罐。該項技術已獲得中華人民共和國知識產權局頒發的發明專利證書，專利證書號為ZL201110187350.X。

【關鍵詞】水泥罐；安全閥；防爆

【中圖分類號】TU642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）03-0054-04

0 引言

隨著城市建設的發展，混凝土攪拌站的作用越來越突出，對其的環境保護、安全系數要求也越來越高；對于混凝土攪拌站來說，用來儲存粉狀材料的水泥罐是其中一個重點。目前所采用的水泥罐在實際使用過程中，存在除塵器內的吸塵濾芯被堵塞后，安全閥打開多次以后容易被積壓在安全閥上的粉塵卡死而打不開或關閉不嚴的嚴重問題，安全閥打不開會造成爆灌；安全閥關閉不嚴會造成粉料隨著罐內的壓力氣流通過安全閥排到空氣中，既浪費了粉料，造成企業的經濟損失，又造成大面積的環境污染。

1 水泥罐介紹

水泥罐是一種封閉式的儲存散裝物料的罐體，適合儲存糧食、水泥、粉煤灰等各種散裝物料，罐體上裝有除塵器和壓力安全閥，除塵器可以吸收水泥罐在使用過程中所產生的粉塵，壓力安全閥可以保持罐體內外壓力平衡，防止爆罐。水泥罐和輸送裝置配合使用能夠把物料輸送到各個位置。該罐體安裝方便，是各種攪拌站的理想散裝儲存罐。

1.1 水泥罐組成

水泥罐的組成如圖1所示：由罐體鋼結構部分、進料管、爬梯護欄、除塵器、壓力安全閥、料位傳感器、卸料閥等組成。

1.2 結構特點

水泥罐為圓柱形結構，底部由4條圓管支腿支撐整個罐體，整個罐為鋼結構形式，焊接而成；頂部設有除塵器及壓力安全閥。

（1）水泥罐通常作為混凝土攪拌站的配套產品使用。

（2）適用于裝散裝水泥及干燥的粉煤灰，具有防雨、防潮、使用方便等特點；規格尺寸也可根據客戶要求的尺寸制作。

（3）一般為圓筒支架結構，其上部安裝有除塵設備和壓力安全閥，防止粉塵泄漏、爆罐；下部裝有破拱裝置，防止粉料結塊，使粉料卸出順暢；罐體上裝有料位傳感器，可隨時掌握罐內物料的使用情況。

（4）一般采用散裝水泥輸送車將粉料送入罐內；根據水泥罐的結構不同，卸料的輸送裝置一般有2種：一是下部與螺旋輸送機連接，用螺旋輸送機將粉料送入粉料計量；二是采用氣力輸送（針對特殊結構的水泥罐）。

1.3 工作原理

（1）安裝散裝水泥罐時，必須由專用吊機將其立起，然后放到預先預制好的混凝土基礎之上，并檢查水泥罐立起以后與水平面的垂直度，然后將其底部與基礎預埋件焊接牢固。

（2）儲料罐固定好以后，由散裝水泥車運送水泥至工地，然后將散裝水泥車的輸送管路與水泥罐的進料管路相接，通過散裝水泥車的氣體壓力將罐內水泥輸送到水泥罐內。

（3）在往水泥罐內輸送水泥的過程中，操作人員要不間斷地按動除塵器振動電機的按鈕，抖落附著在除塵器布袋上的水泥，防止堵死布袋而發生爆罐事故。

（4）一旦堵死布袋，罐內壓力超過罐頂壓力安全閥的安全壓力時，壓力安全閥即可打開釋放罐內壓力，防止爆罐事故的發生。

（5）通過料位傳感器，可以檢測到罐內的粉料是填滿了還是缺料。

（6）當需要放料時，首先打開錐體底部的手動卸料閥，然后通過水泥輸送裝置將水泥輸送出去。在放料的過程中，如果出現起拱現象，要及時按下破拱裝置的按鈕打開電磁閥進行吹氣，消除起拱現象，保證水泥供應順暢。

（7）當水泥輸送裝置出現故障時，應立即關閉錐體底部的手動卸料閥，防止水泥外溢，造成浪費。

2 存在的問題

在實際使用過程中，除塵器內的吸塵濾芯被堵塞后，安全閥打開多次以后就容易被積壓在安全閥上的粉塵卡死而打不開或關閉不嚴，安全閥打不開會造成爆灌；安全閥關閉不嚴會造成粉料隨著罐內的壓力氣流通過安全閥排到空氣中，既浪費了粉料，造成企業的經濟損失，又造成大面積的環境污染。水泥罐采用的安全閥結構如圖2所示。

該安全閥由閥體、防雨蓋、出氣壓力調節螺母、進氣壓力調節螺母、出氣閥、進氣閥組成。該安全閥在使用過程中，粉料除了排出大氣以外，部分粉料還積壓在閥體內，時間長了就會卡死出氣閥和進氣閥，造成上文所述的安全和環保問題。

3 解決方案

為了解決現有水泥倉存在的安全閥被水泥粉塵卡死，造成的浪費原料、污染環境，甚至發生爆炸危險的問題，我們對水泥罐原有的安全閥進行重新設計，并把出氣閥與進氣閥獨立分開。進行改進后，經過使用證明其效果非常好，既解決了水泥罐粉料虧噸位的問題，為企業節約了生產成本，又達到了粉塵零排放的環境保護要求。

3.1 安全閥

（1）安全閥結構如圖3所示：自動排壓同時沖洗粉塵的防暴壓力安全閥由閥體、圓球、電磁閥、進氣口和閥蓋組成，圓球與閥蓋之間安裝有壓力彈簧，閥蓋上方安裝有金屬塊，用于開啟接近開關，閥體側邊設有排料口，閥體外部安置有水槽和電磁閥，排料口通到水槽，水槽上方有自來水管，用水沖走排料口輸出的水泥粉塵，防止水泥粉塵飛揚，達到環境保護的要求；電磁閥的輸入信號線接到電器控制箱，電磁閥的入口接壓縮空氣，電磁閥開啟后可對圓球和壓力彈簧的水泥粉塵進行吹氣和沖洗，水泥粉隨壓縮空氣從排料口經排料管進入水槽，通過水槽中的水進行回收。

工作原理如下：當粉料運輸車通過輸送管往水泥罐輸送粉料的過程中，如果出現除塵器中的濾芯被堵的情況，水泥罐內的壓力會升高，壓力升高超過安全閥閥蓋下壓力彈簧所調定的壓力（一般為0～0.2 MPa）時，球閥就被打開，把氣體及氣體帶出的粉料從排料口排出，從而降低水泥罐內的壓力，保證水泥罐的安全；從排料口排出的粉料經過水槽中的水過濾，沉淀在水槽中，從而保證粉塵的零排放。此外，在球閥向上打開的同時，球閥帶動鐵塊向上運動并觸發接近開關，接近開關動作后運行的自動控制電路如圖4所示。

（2）自動控制電路是一種防止安全閥內水泥粉塵堵塞閥體，能夠自動清洗粉塵的裝置。在安全閥的工作過程中，水泥粉塵會將圓球和閥蓋積滿，導致壓力彈簧失靈，在安全閥的閥蓋上方安裝有金屬塊，用于開啟接近開關，閥體外部設有電磁閥，對閥體內部吹氣進行自動控制并報警。電器控制箱的電器元件包括若干個中間繼電器和時間繼電器及報警器。中間繼電器的常開觸點和常閉觸點分別接電源的一端和接近開關的一端；時間繼電器的常開觸點和常閉觸點分別接電源和報警器。

工作原理如下：接近開關（SQ）動作后使中間繼電器（K1）的線圈得電，K1常開觸點閉合自鎖，同時報警燈（HL）亮，發出報警，時間繼電器（KT1）得電動作開始計時，延時時間可根據實際調整設定（設定時間必須大過球閥打開的時間，一般可調為T=5 min），時間繼電器（KT1）計時結束，延時閉合觸點KT1閉合；中間繼電器（K2）得電自鎖，同時關閉報警燈（HL），時間繼電器（KT1）復位，時間繼電器（KT2）計時，電磁閥（DT）得電動作，往安全閥內的球閥吹高壓氣，清理閥體內部附著的粉塵，以防止安全閥被粉塵長時間積壓而卡死，從而達到高性能的防爆。當時間繼電器（KT2）計時結束（KT2時間設定為吹氣時間，可根據實際調整，一般可調為T 2=20 s即可），KT2的延時閉合觸點打開，使時間繼電器（KT2）復位，電磁閥DT斷電復位停止吹氣。

3.2 進氣閥

進氣閥結構如圖5所示，包括閥體、閥板和進氣閥門，進氣閥門安裝在閥體內部，它是由閥板和固定在閥板的進氣閥門構成，進氣閥門做成下凹的圓弧狀，上面設有調節螺母，用以調節進氣壓力，進氣閥門的上方安裝有防雨蓋。

工作原理如下：在水泥罐放料過程中，水泥罐內的壓力小于罐外的大氣壓時，空氣在大氣壓的作用下打開進氣閥進入罐體內，確保罐體內外的壓力快速平衡。閥門做成圓弧狀，是為了防止粉料積壓造成閥門關不嚴的問題。

3.3 防爆水泥儲倉整體的工作原理

防爆水泥儲倉的工作原理：在粉料運輸車通過輸送管往水泥倉輸送粉料的過程中，如果出現除塵器中的濾芯被堵的情況，水泥倉內的壓力會升高，壓力升高超過安全閥閥蓋下壓力彈簧所調定的壓力（一般為0～0.2 MPa）時，圓球就被打開，把氣體及氣體帶出的粉料從排料口排出進入水槽，從而降低水泥倉內的壓力，保證水泥倉的安全；從排料口排出的粉料進入水槽中用水沖洗后可以回收用于生產混凝土原料，從而保證粉塵的零排放。此外，在圓球向上打開的同時，圓球上的帶動金屬塊向上運動并觸發接近開關，接近開關動作后運行自動控制箱內的自動控制電路，對安全閥的粉塵進行吹氣和清洗。

4 結語

目前，該項技術已獲得中華人民共和國知識產權局頒發的發明專利證書，專利證書號為ZL201110187350.X。與現有技術相比，本技術突出的實質性特點和顯著的進步如下。

（1）針對現有水泥罐上存在的安全閥被水泥粉塵卡死，造成的浪費原料、污染環境甚至發生爆炸危險的問題，本發明人對水泥罐的原有的安全閥進行重新設計，并將出氣閥與進氣閥獨立分開。經過使用證明效果非常好，既解決了水泥罐粉料虧噸位的問題，為企業節約了生產成本，又達到了粉塵零排放的環境保護要求。

（2）本設計的安全閥有自動清理、防爆、環保的功能，有效地保證了企業的安全、環保生產，還為企業降低了生產成本。

參 考 文 獻

[1]孫慶華，張太山.水泥倉的幾點改進[J].建筑機械，2003（8）.

[2]金廣明，張勇，李富剛.攪拌站水泥倉集中收塵系統[J].建筑機械，2012，33（4）.

[3]舒暢.收塵器設計、改造思路[J].水泥技術，2001（6）.

[責任編輯：鐘聲賢]