袋式除塵器卸料方式的改進(jìn)與應(yīng)用

崔文廣，陳峰(蘭州石化公司催化劑事業(yè)部，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

布袋除塵器是分子篩生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，也是產(chǎn)品收率控制性設(shè)備和環(huán)保重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備。通過布袋除塵器對(duì)產(chǎn)品顆粒狀物料進(jìn)行分離、撲集，達(dá)到預(yù)想的產(chǎn)品收率和環(huán)保要求，一旦分離出的產(chǎn)品不能及時(shí)送出，就會(huì)造成物料跑損和收率下降，也極易造成環(huán)保事故。布袋除塵器主要依靠?jī)煞矫鎭韺?shí)現(xiàn)除塵、撲集卸料，一方面是依據(jù)布袋的差壓來設(shè)定相應(yīng)的可調(diào)工作頻率，通過脈沖反吹風(fēng)反向逐排周期性反吹抖動(dòng)布袋，實(shí)現(xiàn)清灰、撲集卸料目的；另一方面因物料流動(dòng)性差的特性，物料會(huì)在箱體底部堆積懸空，存在“搭橋”想象，造成物料跑損。在布袋箱體底部外安裝氣動(dòng)振打器來清除箱體底部的堆積物料，從而實(shí)現(xiàn)物料連續(xù)輸送的目的。布袋除塵器正常運(yùn)行在-95 mmH2O負(fù)壓狀態(tài)，若運(yùn)行正常時(shí)箱體底部幾乎為空置狀態(tài)。

1 工藝流程

布袋除塵器是分子篩生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備，也是產(chǎn)品收率控制性設(shè)備和環(huán)保重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備。在干燥工藝中，交換好的漿液通過高壓泵輸送至噴霧干燥塔，在干燥塔中分子篩漿液自塔頂噴下，與熱空氣并流接觸干燥。干燥后的分子篩粉料，一部分經(jīng)過干燥塔底部的旋轉(zhuǎn)隔氣閥，進(jìn)入一焙進(jìn)料螺旋輸送機(jī)；另一部分隨干燥塔尾氣進(jìn)入袋式除塵器，進(jìn)入袋式除塵器后，經(jīng)過脈沖反吹風(fēng)振蕩后卸入布袋除塵器底部，再通過旋轉(zhuǎn)隔氣閥卸入一焙進(jìn)料螺旋輸送機(jī)，送入焙燒爐進(jìn)行超穩(wěn)化處理。尾氣穿過布袋后經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入尾氣塔處理系統(tǒng)，尾氣中的氨離子、粉塵被吸收后排入大氣。

2 存在問題以及改進(jìn)措施

2.1 使用過程中出現(xiàn)下料不暢

由于物料的堆積度60°，物料流動(dòng)性較差，物料易堆積在箱體底部，導(dǎo)致分離出來的物料不能及時(shí)輸送或不均勻輸送，異常處理時(shí)物料會(huì)從下工序跑損、冒粉塵引發(fā)環(huán)保事故。由于振打器長(zhǎng)期敲擊作用，箱體經(jīng)常出現(xiàn)破損、開裂情況，一旦物料從開裂處泄漏，處理不當(dāng)，物料會(huì)從裂縫處逸散出，同時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)壓狀態(tài)，若布袋下料不暢會(huì)使下一個(gè)工序兩臺(tái)焙燒爐進(jìn)料不均勻，造成下游負(fù)壓系統(tǒng)成正壓系統(tǒng)，另一臺(tái)焙燒爐出現(xiàn)冒粉塵的現(xiàn)象，造成環(huán)保事件。

2.2 設(shè)備損壞檢維修成本高

為使箱體底部的物料振動(dòng)發(fā)生位移流動(dòng)，解決下料不暢的問題，技術(shù)人員增加了氣動(dòng)振打器，以實(shí)現(xiàn)物料獲得移動(dòng)的能量。但振打器與箱體連接為整體結(jié)構(gòu)，在振打器長(zhǎng)期敲擊作用下，布袋箱體的板材會(huì)出現(xiàn)疲勞撕裂情況，如圖1 所示。如果一旦出現(xiàn)箱體開裂，振動(dòng)過程中低溫空氣進(jìn)入箱體內(nèi)部，會(huì)加劇降低物料流速直至停止，物料堆積。且每次修補(bǔ)箱體時(shí)，都要對(duì)損壞部位的保溫進(jìn)行拆除，箱體修補(bǔ)完成后再進(jìn)行保溫恢復(fù)，設(shè)備的維修頻次增加，相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用也隨之增加。同時(shí)維修作業(yè)過程中涉及到高空、動(dòng)火等特殊作業(yè)，存在人員墜落、物體著火風(fēng)險(xiǎn)，作業(yè)過程安全風(fēng)險(xiǎn)隨之增加。布袋除塵器原有的振打器采用的型號(hào)為VR100，每臺(tái)備件采購(gòu)費(fèi)用約2 300 元，平均每年更換8～12 臺(tái)次，備件維修費(fèi)用消耗大，同時(shí)布袋每年補(bǔ)焊2～3 次，嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。

圖1 布袋箱體的板材疲勞撕裂情況

2.3 增加崗位人員工作強(qiáng)度

由于生產(chǎn)過程中物料流動(dòng)性差，物料不能被及時(shí)輸送，當(dāng)箱體底部物料堆積過多時(shí)，振打器無法及時(shí)清除箱體底部物料，這時(shí)需要崗位人員敲擊或疏通來卸料，物料滯留時(shí)間越長(zhǎng)，物料熱量自然損耗越大，物料越不易流動(dòng)，增加了崗位操作人員的工作量和和工作強(qiáng)度。此外，振打過程中的噪音比較大，操作人員長(zhǎng)期在噪音環(huán)境中工作，噪音對(duì)身體健康影響較大。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)布袋現(xiàn)場(chǎng)損壞情況以及操作人員日常處理方式，通過分析認(rèn)為，原有的振打器在工作時(shí)，作用在箱體底部，箱體為整體結(jié)構(gòu)，剛性箱體無法自由擺動(dòng)，當(dāng)振打器作用到箱體，作用力被箱體和物料同時(shí)吸收。為了確保物料流動(dòng)通暢，需要比較大的動(dòng)能，崗位人員不斷提高氣動(dòng)的風(fēng)量，確保足夠大的動(dòng)能作用到物料上，同時(shí)在氣動(dòng)振打器長(zhǎng)期作用下，且作用在箱體同一個(gè)位置，導(dǎo)致箱體局部的材料疲勞破裂。從歷次的破裂檢修現(xiàn)場(chǎng)的情況看，也印證了氣動(dòng)振打器方式的使用效果不理想，也是造成箱體破損的主要原因。同時(shí)崗位人員為了避免發(fā)生物料“搭橋”現(xiàn)象，確保物料通暢，使用外力進(jìn)行敲擊，加劇箱體的局部破裂。由于振打器方式存在以上弊端或效果不明顯，需要對(duì)振打器直接敲擊的振動(dòng)物料方式進(jìn)行改進(jìn)。主要實(shí)現(xiàn)以下兩點(diǎn)[1]：

一是確保物料易堆積部位的箱體能夠盡最大可能的自由活動(dòng)，避免剛性連接；二是振動(dòng)源作用到物料的作用力效率要更高，減少振動(dòng)傳遞物體對(duì)振源能量的消耗，從而實(shí)現(xiàn)物料的最大限度的動(dòng)能，保證布袋長(zhǎng)周期運(yùn)行和下料的通暢。

經(jīng)過初步討論分析后，技術(shù)人員借鑒本裝置內(nèi)液體放料采用振蕩篩的方式，以及傳統(tǒng)豆腐制作過程的搖擺原理，結(jié)合粉料溢出的問題。設(shè)計(jì)加工了的一臺(tái)原理相近但結(jié)構(gòu)完全不一樣的“振蕩篩”，考慮到物料堆積角60°的要求，將布袋箱體下部的錐體部分高度約1.2 m 箱體拆除，安裝天方地圓過渡件，下部設(shè)計(jì)圓錐體結(jié)構(gòu)，圓錐體與天方地圓通過軟連接方式進(jìn)行連接，錐體下部也用軟連接與工藝管線進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了局部自由活動(dòng)，減少剛性連接[2]。

因?yàn)橄到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)壓狀態(tài)，軟連接擬采用增強(qiáng)型蒙皮材料，降低連接對(duì)動(dòng)能的吸收。在圓錐體的側(cè)面安裝震蕩電機(jī)，錐體由四根帶橡膠墊的連桿相連，如圖2 所示，與上部天方地圓箱體連接。選用閑置振蕩電機(jī)額定電壓：380 V，最大激振力：8 kN，額定功率：0.75 kW，實(shí)現(xiàn)了局部“搖擺”的設(shè)想。

圖2 圓錐體的側(cè)面安裝震蕩電機(jī)

安裝的震蕩電機(jī)工作時(shí)，帶動(dòng)圓錐體振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)底部物料振動(dòng)，由于錐體上下通過軟連接方式進(jìn)行連接，同時(shí)由帶橡膠墊的四根連桿固定，當(dāng)電機(jī)振動(dòng)時(shí)，錐體可以自由小幅振動(dòng)，從而減少了箱體吸收震蕩電機(jī)的振源能量，降低振動(dòng)過程中對(duì)箱體的應(yīng)力作用，增加振動(dòng)動(dòng)能的傳遞效率，避免了箱體破裂，從而實(shí)現(xiàn)物料振動(dòng)下料，整個(gè)結(jié)構(gòu)如同在箱體底部安裝的一個(gè)“振蕩篩”。圓錐體的側(cè)面安裝震蕩電機(jī)如圖2所示。

安裝振蕩篩實(shí)現(xiàn)振動(dòng)下料還不能徹底解決問題，因物料的堆積度為60°這一特性，說明物料流動(dòng)性較差，生產(chǎn)異常時(shí)物料會(huì)出現(xiàn)堆積底部“搭橋”現(xiàn)象。為解決這一問題，在布袋振動(dòng)錐體內(nèi)設(shè)計(jì)安裝了一個(gè)倒錐體，同時(shí)也考慮錐體底面積和倒錐體之間物料的流通需要的最小面積。因布袋出口管線的截面積為0.05 m2，這就要求兩錐體底面積差必須大于0.05 m2，才能確保物料及時(shí)輸送[3]。以上條件和措施完成后，當(dāng)出現(xiàn)堆積物料時(shí)，物料就會(huì)接觸這個(gè)倒錐體，倒錐體在震蕩電機(jī)的作用下破壞了堆積物料的靜平衡，吸收到振動(dòng)的物料會(huì)始終緩慢均勻地從振蕩器四周送出，從而解決物料堆積“搭橋”的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)正常均勻卸料的目的。

在設(shè)備安裝投用后，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和下料情況得到很大改善，噪音降低、下料通暢比較完美的解決下料不暢問題。但在設(shè)備運(yùn)行約兩個(gè)月后，崗位人員巡檢發(fā)現(xiàn)安裝錐體底部處出現(xiàn)裂紋，箱體內(nèi)也有異響。打開箱體內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，在倒錐體與錐體三根連接件中兩根出現(xiàn)開裂，且斷口整齊，初步判斷作用力過大，發(fā)生應(yīng)力斷裂可能，同時(shí)檢查也發(fā)現(xiàn)震蕩電機(jī)偏心塊角度在最小位置，說明激振力也是額定最大狀態(tài)。

經(jīng)過對(duì)箱體開裂損壞情況和位置進(jìn)行分析，認(rèn)為可能存在倒錐體的角度過小，錐高過高，在振蕩電機(jī)最大激振力的作用下，連接件在切應(yīng)力作用下發(fā)生了剪切斷裂，導(dǎo)致出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。要解決這一問題，通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)：一是降低錐高，減小倒錐體的重量，從而降低倒錐體振動(dòng)對(duì)錐體連接件的作用力。但實(shí)施時(shí)需要裝置停工時(shí)長(zhǎng)增加，同時(shí)錐高降低會(huì)導(dǎo)致錐體結(jié)構(gòu)對(duì)“搭橋”物料的平衡破壞力減弱，不利于物料的卸出。二是保持錐高不變，調(diào)整振動(dòng)電機(jī)偏心塊的角度，減低震蕩電機(jī)的激振力，從而實(shí)現(xiàn)錐體的振動(dòng)時(shí)，連接件所受的反作用力也會(huì)降低，進(jìn)行修復(fù)即可，實(shí)施時(shí)快捷，影響停工時(shí)間短，通過調(diào)節(jié)偏心塊的夾角來調(diào)整激振力也方便。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)和摸索，因偏心塊的夾角處于0°時(shí)，錐體的振動(dòng)最大，作用力也最大，通過不斷調(diào)整其夾角角度，同時(shí)關(guān)注物料的下料情況，最終將角度確定在30°，最終完成后效果圖如圖3 所示。

圖3 效果圖

4 結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)后物料下料不暢的情況得到了顯著改善，布袋平穩(wěn)運(yùn)行6 個(gè)多月，未發(fā)現(xiàn)物料堵塞和班組人員敲擊處理現(xiàn)象，有效減輕了崗位人員的工作量。同時(shí)新型振蕩器結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中噪音小，布袋除塵器箱體破損的情況得到根本性改善。系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，也極大改善了焙燒爐系統(tǒng)負(fù)壓狀態(tài)，減少了系統(tǒng)粉塵溢出的現(xiàn)象，預(yù)防且解決了安全環(huán)保事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)清潔化生產(chǎn)，環(huán)保作用明顯。