摘要:氣力輸送系統(tǒng)在人造板行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。本文簡(jiǎn)述了氣力輸送系統(tǒng)的分類,針對(duì)刨花板生產(chǎn)線和中密度生產(chǎn)線中氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選型及管件制作等需要注意的問(wèn)題,進(jìn)行了總結(jié)和說(shuō)明,以期為人造板生產(chǎn)線設(shè)計(jì)提供助力。
關(guān)鍵詞:中密度纖維板 ;刨花板;氣力輸送系統(tǒng)
Abstract: Pneumatic conveying system is widely used in the wood-based panel industry. This article briefly introduces the classification of the pneumatic conveying system and summarizes and explains the design, type selection and pipe fitting production of the pneumatic conveying system in particleboard production line and medium-density production line.
KeyWords:? Medium density fiberboard; Particle board; Pneumatic system
氣力輸送系統(tǒng)又稱氣流輸送系統(tǒng),是指利用氣流動(dòng)力,在密閉管道內(nèi)沿氣流方向輸送顆粒狀物料,是流態(tài)化技術(shù)的一種具體應(yīng)用[1-3]。氣力輸送系統(tǒng)在人造板行業(yè)有著廣泛應(yīng)用[4-8]。
1.人造板生產(chǎn)線氣力輸送系統(tǒng)種類
人造板生產(chǎn)線中常用的氣力輸送系統(tǒng)方式有正壓壓入式系統(tǒng)和負(fù)壓吸入式系統(tǒng)[9-11]。
1.1正壓壓入式系統(tǒng)
正壓壓入式系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)布置在除塵系統(tǒng)的進(jìn)料端,物料利用壓力差進(jìn)行輸送。正壓系統(tǒng)的密閉性要求較高,如果管道有漏點(diǎn)會(huì)造成系統(tǒng)工作異常和物料的泄漏,由于系統(tǒng)內(nèi)的壓力大于大氣壓,物料不能利用自身的重力落入輸送系統(tǒng),通常物料輸送點(diǎn)和管道連接點(diǎn)通常采用轉(zhuǎn)閥進(jìn)行密閉和卸料,見(jiàn)圖1。
正壓輸送又分為低壓輸送和高壓輸送[12-15]。人造板生產(chǎn)線中大部分氣力輸送系統(tǒng)為低壓輸送系統(tǒng),少數(shù)的高壓輸送系統(tǒng)為羅茨風(fēng)機(jī)高壓輸送系統(tǒng),通常用于貫穿廠區(qū)的粉塵或鋸屑等小顆粒物料長(zhǎng)距離輸送,由于系統(tǒng)內(nèi)部壓力較大,為保證良好的密封性,在落料口或接料口的轉(zhuǎn)閥選擇上應(yīng)選用鋼性密封轉(zhuǎn)閥,見(jiàn)圖1。
1.2負(fù)壓吸入式系統(tǒng)
負(fù)壓吸入式系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)布置在除塵系統(tǒng)的除塵器后端[16]。風(fēng)機(jī)工作時(shí)物料入口形成負(fù)壓,系統(tǒng)內(nèi)的壓力小于大氣壓,物料與空氣同時(shí)被系統(tǒng)吸入管道內(nèi)輸送至旋風(fēng)分離器進(jìn)行物料分離,分離產(chǎn)生的尾氣通過(guò)管道送入布袋除塵器過(guò)濾,過(guò)濾合格的尾氣排入大氣15 m以上高度。風(fēng)量適中的系統(tǒng)也可以選用旋風(fēng)袋式除塵器,旋風(fēng)袋式除塵器可以將物料分離的同時(shí)將尾氣凈化,過(guò)濾合格的尾氣可以排入大氣15 m以上高度,見(jiàn)圖2。
2.氣力除塵系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)分析
作為一種輸送設(shè)備,與運(yùn)輸機(jī)輸送相比,其具有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)[17-22]:
2.1自動(dòng)化程度高
氣力輸送系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,在輸送過(guò)程中還可同時(shí)進(jìn)行物料的加熱、冷卻、干燥和氣流分級(jí)等物理操作[23]。
其裝料、運(yùn)料、卸料等工序都是自動(dòng)進(jìn)行的,無(wú)須人力資源。一套較好的氣力除塵設(shè)備能夠使用數(shù)月、甚至一年以上無(wú)須維修,較好地保證了生產(chǎn)線的自動(dòng)化、連續(xù)化。
2.2占地面積小
通常都是把氣力除塵系統(tǒng)的管道安裝在空間上,可在較小的空間作水平的、垂直的或傾斜方向的輸送,不必占用車(chē)間和廠區(qū)的平面位置,有效地節(jié)約了工廠的平面面積[24,25]。
2.3氣力除塵系統(tǒng)的輸送距離范圍大
氣力除塵系統(tǒng)既可以進(jìn)行近距離的輸送,解決使用運(yùn)輸機(jī)無(wú)法解決的場(chǎng)地問(wèn)題,也可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的長(zhǎng)途運(yùn)輸[26]。刨花板生產(chǎn)線采用氣力輸送系統(tǒng)輸送刨花使工廠的布局更加緊湊,更加合理,有效地縮小了廠區(qū)的占地面積,減少了廠區(qū)的土地投資。中密度纖維板生產(chǎn)線的干燥系統(tǒng)采用氣力輸送系統(tǒng)后,利用氣力輸送系統(tǒng)管道的彎頭和回旋,有效地提高了干燥的時(shí)間,提高了干燥的效率。
2.4設(shè)備比較簡(jiǎn)單,重量比較輕,設(shè)備的投資和維修費(fèi)用低
氣力輸送系統(tǒng)除風(fēng)機(jī)需要采購(gòu)?fù)?,管道均在現(xiàn)場(chǎng)直接制作安裝,能夠有效縮短施工周期,具有較大的靈活性。
3.氣力除塵系統(tǒng)使用中存在問(wèn)題分析
氣力輸送系統(tǒng)也存在著部分缺點(diǎn)[27]:主要是與機(jī)械輸送相比能耗高,動(dòng)力損失大,氣力輸送系統(tǒng)的能耗約是皮帶運(yùn)輸機(jī)10-30倍左右;氣力輸送系統(tǒng)的部分設(shè)備和輸送管道的磨損速度也遠(yuǎn)大于皮帶輸送等機(jī)械輸送方式。
4.氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題
4.1設(shè)備選型
風(fēng)機(jī)和除塵器是氣力輸送系統(tǒng)的核心設(shè)備,主要技術(shù)參數(shù)是風(fēng)量和風(fēng)壓,風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)由風(fēng)機(jī)曲線表示[28]。
人造板生產(chǎn)線中各個(gè)工段中配套的氣力輸送系統(tǒng)會(huì)根據(jù)工藝要求提出除塵點(diǎn)或物料輸送所需的風(fēng)量和風(fēng)壓要求,部分工段也會(huì)通過(guò)物料量來(lái)計(jì)算配套的氣力輸送系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行匹配和相關(guān)設(shè)備采購(gòu)。
氣力輸送系統(tǒng)按照規(guī)范要求系統(tǒng)內(nèi)的輸送速度應(yīng)大于22 m/s,速度過(guò)低會(huì)造成物料沉積管道堵塞,目前人造板生產(chǎn)線的氣力輸送系統(tǒng)輸送速度通常為24 m/s~28 m/s。在合理的速度范圍內(nèi)選擇風(fēng)機(jī)能減少建設(shè)投資,而且可以有效的控制后期運(yùn)行成本和管道等設(shè)備的損耗,為達(dá)到節(jié)能的目標(biāo),系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)配套電機(jī)大多應(yīng)選擇變頻電機(jī)。
風(fēng)機(jī)選型還需要考慮輸送形式的差異,相同的輸送距離如果選用負(fù)壓的輸送形式,風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓要比選擇正壓輸送形式的風(fēng)機(jī)大1 000 Pa至1 500 Pa才能達(dá)到較好的輸送效果。
目前各生產(chǎn)線制定的生產(chǎn)計(jì)劃普遍大于生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)產(chǎn)能,氣力輸送系統(tǒng)管道腐蝕和磨損產(chǎn)生漏點(diǎn)后對(duì)輸送效果也會(huì)有明顯的影響,所以風(fēng)機(jī)選型過(guò)程中風(fēng)量、風(fēng)壓等宜預(yù)留10%到20%的余量[29]。
隨著各地環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高,各個(gè)系統(tǒng)除了設(shè)置旋風(fēng)分離器外均配有布袋除塵器作為二次過(guò)濾除塵設(shè)備。旋風(fēng)分離器或布袋除塵器處理風(fēng)量應(yīng)略大于風(fēng)機(jī)風(fēng)量,負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)中布袋除塵器或旋風(fēng)袋式除塵器的框架外殼也應(yīng)加強(qiáng),以免負(fù)壓壓力過(guò)大時(shí)對(duì)除塵器造成損壞。
4.2系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)
人造板生產(chǎn)線的氣力輸送系統(tǒng)在輸送過(guò)程中易發(fā)生爆炸和自燃的安全隱患。根據(jù)(AQ4273-2016)《粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所用除塵系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求,為避免氣力輸送系統(tǒng)中物料與風(fēng)機(jī)葉片發(fā)生摩擦產(chǎn)生火花,存在爆燃隱患,系統(tǒng)設(shè)計(jì)需采用負(fù)壓的輸送形式,并且必須設(shè)置火花探測(cè)與滅火系統(tǒng),火花探測(cè)點(diǎn)和滅火系統(tǒng)的數(shù)量與布置根據(jù)系統(tǒng)的管徑和火花探測(cè)設(shè)備供應(yīng)商的設(shè)備性能確定[30-32]。各個(gè)除塵器需設(shè)置泄爆口,泄爆裝置可以有效的保護(hù)管道和除塵器本體,泄爆口應(yīng)朝向空曠安全的方向,禁止朝向其他建筑物或構(gòu)筑物,泄爆口的尺寸應(yīng)符合(GB/T15605-2008)《粉塵爆炸泄壓指南》要求。除防爆卸爆等安全設(shè)施,在各個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置系統(tǒng)壓力檢測(cè)裝置和管道的單向止回閥,來(lái)保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
除此以外,各氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵守(GB15577-2018)《粉塵防爆規(guī)程》規(guī)范中要求的必須采取可靠的接地和其他防靜電保護(hù)措施。
4.3設(shè)備及管件的制作
氣力輸送系統(tǒng)的管件和除塵器大多采用現(xiàn)場(chǎng)制作的方式,管道主要由直管、彎管、三通管等組成,除塵器和管道應(yīng)焊縫平整、內(nèi)壁光滑,較長(zhǎng)的直管或易磨損管件宜采用法蘭連接,以便安裝和更換;法蘭連接處要加裝密封圈,以防物料泄漏;系統(tǒng)中的彎管角度不應(yīng)小于90°,曲率半徑宜大于1.5倍的管徑;羅茨風(fēng)機(jī)輸送系統(tǒng)彎管的曲率半徑應(yīng)大于5倍的管徑,以免造成管道加速磨損和過(guò)大的壓力損失,造成堵塞。風(fēng)機(jī)入口應(yīng)設(shè)置帆布軟管或其他材質(zhì)軟連接管道,避免風(fēng)機(jī)磨損或工況異常,為避免管道荷載直接作用在風(fēng)機(jī)上,風(fēng)機(jī)入口和出口應(yīng)設(shè)置管道支架,尾氣排放口需根據(jù)管徑在規(guī)定高度設(shè)置環(huán)保設(shè)備安裝檢測(cè)平臺(tái),尾氣排放高度根據(jù)相關(guān)規(guī)范應(yīng)大于15 m。
接料斗或粉塵斗壁面之間的夾角需做圓弧化處理,接料斗落料壁面與水平面的夾角應(yīng)大于65°。
在易堵塞的管件或料斗位置需要設(shè)置檢查維修門(mén),在吸塵點(diǎn)應(yīng)設(shè)置風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置,使系統(tǒng)風(fēng)壓趨于平衡,使系統(tǒng)有更好的運(yùn)行效果。
5.不同物料氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
自動(dòng)化連續(xù)壓機(jī)刨花板生產(chǎn)線或中密度纖維板生產(chǎn)線中的氣力輸送系統(tǒng)從功能上劃分主要分為物料輸送系統(tǒng)、除塵排氣系統(tǒng)、排氣排煙系統(tǒng)三大類,根據(jù)客戶要求和設(shè)備供應(yīng)商的不同通常分為15至18個(gè)系統(tǒng)不等。
5.1物料輸送系統(tǒng)
中密度生產(chǎn)線和刨花板生產(chǎn)線中生產(chǎn)用物料主要為木質(zhì)纖維和木質(zhì)刨花,為提高生產(chǎn)效率,在生產(chǎn)過(guò)程中除采用機(jī)械運(yùn)輸系統(tǒng)外還需采用管道輸送系統(tǒng),此類系統(tǒng)主要分布在纖維干燥、刨花干燥、刨花風(fēng)選、纖維風(fēng)選和廢板坯回收等工段。
纖維干燥系統(tǒng)、刨花干燥工段、刨花風(fēng)選工段、纖維風(fēng)選工段屬于生產(chǎn)線主要生產(chǎn)設(shè)備,各系統(tǒng)主體設(shè)備通常由供應(yīng)商全套提供,氣力輸送系統(tǒng)風(fēng)量、系統(tǒng)壓力等相關(guān)參數(shù)由本工段設(shè)備供貨商確定,為節(jié)省建設(shè)成本,部分管道、旋風(fēng)分離器、接料管等管件由設(shè)備供應(yīng)商提供制作圖紙現(xiàn)場(chǎng)制作。
廢纖維回收系統(tǒng)主要功能是將預(yù)壓后的不合格板坯輸送至廢板坯回收料倉(cāng)或者其他儲(chǔ)存區(qū)域,系統(tǒng)物料落料口設(shè)置三通管,分為兩種處理方式,第一種是可回收利用的物料直接落入料倉(cāng)后送至生產(chǎn)線回用;第二種是無(wú)法回收利用的物料落入廢料堆送至熱能中心做燃料。該系統(tǒng)特點(diǎn)是瞬時(shí)物料輸送量較大,根據(jù)生產(chǎn)線寬度系統(tǒng)風(fēng)量通常選用45 000 m3/h至60 000 m3/h,系統(tǒng)風(fēng)機(jī)選取變頻模式。
由于木質(zhì)纖維密度小,在除塵器中沉降緩慢,負(fù)壓輸送系統(tǒng)會(huì)增加系統(tǒng)除塵器內(nèi)物料懸浮時(shí)間,增加“搭橋”、堵塞的風(fēng)險(xiǎn),在設(shè)置防火防爆等安全措施前提下,木質(zhì)纖維輸送系統(tǒng)宜選用正壓輸送方式。
5.2粉塵類物料輸送系統(tǒng)
粉塵類物料氣力輸送系統(tǒng)主要分布在生產(chǎn)線中的削片工段、刨片工段、鋪裝工段、熱壓工段、砂光工段等,不同生產(chǎn)線根據(jù)工藝特點(diǎn)可能略有差異,此類系統(tǒng)為保證生產(chǎn)安全應(yīng)采用負(fù)壓輸送形式。
除塵系統(tǒng)輸送的物料主要是顆粒較小的粉塵顆粒,從生產(chǎn)線各個(gè)工段收集后通常送往熱能中心配套的砂光粉倉(cāng)緩存,緩存計(jì)量后通過(guò)羅茨風(fēng)機(jī)二次輸送系統(tǒng)送入熱能中心作為燃料。
大部分生產(chǎn)線中的粉塵類物料輸送系統(tǒng)是由多個(gè)吸塵點(diǎn)匯總后輸送至料倉(cāng)或其他收集設(shè)備,粉塵類物料輸送系統(tǒng)輸送距離通常較短,物料輸送濃度比其他物料輸送系統(tǒng)略高,按照每立方米系統(tǒng)風(fēng)量輸送200 g~250 g物料計(jì)算,吸塵點(diǎn)的輸送速度可采用25 m/s~28 m/s,主管道采用22 m/s~25 m/s,具體參數(shù)根據(jù)工段不同會(huì)有差異。
5.3排氣、排煙類氣力輸送系統(tǒng)
排氣類氣力輸送系統(tǒng)在生產(chǎn)線中的數(shù)量較少,主要有氣流鋪裝機(jī)的風(fēng)壓平衡系統(tǒng),壓機(jī)排氣排煙系統(tǒng),板坯預(yù)熱負(fù)壓抽吸系統(tǒng)和冷卻翻板機(jī)頂部的排氣系統(tǒng)等,此類系統(tǒng)物輸送料量較少,主要功能為維持設(shè)備內(nèi)的風(fēng)壓平衡和保護(hù)車(chē)間環(huán)境的功能。
壓機(jī)排氣排煙系統(tǒng)和冷卻翻板機(jī)排氣系統(tǒng)的系統(tǒng)風(fēng)量根據(jù)壓機(jī)和冷卻翻板機(jī)的長(zhǎng)度、寬度等適當(dāng)調(diào)整,系統(tǒng)輸送速度較其他物料輸送系統(tǒng)也可以適當(dāng)降低,根據(jù)多個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),系統(tǒng)風(fēng)速可采用22 m/s,系統(tǒng)壓力可小于其他系統(tǒng),通常選取2 000 Pa~3 000 Pa。
壓機(jī)排氣系統(tǒng)或板坯預(yù)熱負(fù)壓抽吸等系統(tǒng)輸送的氣體溫度高于常溫,在低溫季節(jié)廢氣在輸送過(guò)程中管道內(nèi)外溫差大,管道內(nèi)外壁可能會(huì)發(fā)生水蒸氣或油煙的凝結(jié)現(xiàn)象,在管道中凝結(jié)后會(huì)對(duì)管道腐蝕損壞,將粉塵、纖維等粘貼于管壁,存在著火隱患,為避免油煙等凝結(jié)等問(wèn)題,應(yīng)在高于常溫的輸送系統(tǒng)管道采取必要的保溫措施,并預(yù)留檢查口、清理口。
6.結(jié)束語(yǔ)
本文通過(guò)概述人造板生產(chǎn)線中常用的氣力輸送系統(tǒng)種類,分析氣力除塵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)、氣力除塵系統(tǒng)在使用中存在的問(wèn)題以及氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題,初步探討目前氣力輸送系統(tǒng)在人造板生產(chǎn)線中的應(yīng)用情況,以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型過(guò)程和管件、設(shè)備在非標(biāo)制作過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題,以期對(duì)人造板生產(chǎn)線建設(shè)或氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供借鑒。
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