环保型混凝土搅拌站除尘分析及装置设计.pdf

产 、 d U II l l 学术 个承载力超过其所能承受 的极限应力，就会 导 致 中部槽 发生变形。虽然说在链条和中板的便 面都有一些氧化膜和煤粉等沾染物质，但是 界 面之间的剧烈运动也会致使这些氧化膜很快消 失，从而进一步导致接触点处的微凸体出现 “ 冷 焊 ”现象。链条伴 随着持续运动就会导致链道 处的节点被剪断，然后 出现新的接 点，这会形 成链道粘着磨损。 1 4腐蚀磨损 煤井 中的水含有大量 的硫离子和碳离子， 所 以这些可 以溶于水的离子依附在煤炭和矸石 的表面和中部槽接触后就会导致二者发生轻微 的化学反应。一般来说，中部槽的表面有 防腐 保护措施，但是由于磨料磨损以及粘着磨损 导 致其表面的防腐材料剥落，才会出现腐蚀磨损， 所 以说这几种磨损类型基本是同时进行和相互 影响的。 2 刮板输送机中部槽磨损失效的解决对策 2 1采用耐磨焊条堆焊的方法加固中部槽 对中部槽进行耐磨焊条堆焊处理是 目前提 高中部槽使用寿命的一种常用手段。主要就是 对中部槽进行焊接时，采用堆焊的方法来达到 其焊接处缝 隙变小，整体焊接平整度提高，来 减少 由于中部槽内部出现缝隙和表面不平整带 来的摩擦 力 但是，该种 方法 中使用的焊条成 本较高，并且要求 的焊接技术水平高，如果焊 接不均匀，反而会给刮板在运行中带来更大阻 力。所 以在使用这种防磨损方法时需要保证其 工艺操作娴熟 。 2 2加厚中板 一 般来说 ，中板的厚度在 3 0 c m以上才能承 受住 1 0 0万吨煤炭原料的重量，所以如果 中板 的厚度达不到这个要求，就会很容易在工作中 出现损坏，煤炭生产企业需要根据 自身的煤炭 生产量和生产效率来选取厚度不 同的中板，不 能盲 目加厚中板厚度，否则指挥带来严重 的钢 铁浪费现象。如果该煤炭生产企业的生产效率 和生产规模较大，可 以适当进行加厚处理。中 板的加厚处理只是缓解中部槽磨损的一种治标 不治本的办法，需要对其慎重考虑。 2 3 加快对制造中部槽新材料的研究进度 通过对中部槽磨损类型的分析，其导致磨 损的主要原因就是煤炭生产环境的恶劣 以及中 部槽相关设备的质量不高以及工作流程 的设计 方案不合理。所 以需要清 楚中部槽磨损损害的 过程以及磨损原因，特别是要注重对中部槽工 作机制 的合理设计。这就 需要煤炭企业在进行 设备采购时，要充分考虑到煤炭开采环境的具 体情况，选用高质量的机械设备，在进行设备 安装时，要避免 由于安装不当导致的机械设备 之间的摩擦。其中最重要 的一点就是要加快对 中部槽制造新材料 的研发进度，采 取有效的措 施来提高中部槽 的耐磨损性能。除此之外，还 可以加快对防腐耐磨损材料的研究进度 ，保证 涂抹在中部槽和 中板表面 的防腐抗磨损材料可 以持久发挥其特性，对 中部槽起到一定 的保护 作用 。 2 4 改善机械设备的工作环境，严格按照操 作要求进行施工作业 改善刮板机整个系统的生产工作环境也是 有效较少中部槽等相关部位减少磨损的重要举 措，比如在该设备 的周围设置照 明设施 、消防 设施，以便 工作人员及时发现生产链条上出现 的问题，并及时进行调整，比如当中部槽处运 输的物质 由于不均匀导致部分露出中部槽很高， 并和链条之间直接接触，工作人员就可 以对其 进行简单挪移，来降低链条和中部槽 内物质 的 摩擦。另外，要想保证该工作系统的正常运行， 还需要对各个部位进行定期性检查，对 已经 出 现严重磨损的位置和防磨损保护措施被破坏 的 部分及时进行维修和更换。最后，要求工作人 员在进行具体操作时，一定要严格操作步骤和 操作工具的使用，避免 由于人为操作不当导致 的中部槽磨损。 3 结语 综上所述，刮板输送机中的中部槽出现磨 损的主要类型是磨料 磨损、粘着磨损以及腐蚀 磨损。出现这些磨损 的主要原因就是输送机机 械设备 自身的工作承载能力不高、工作环境恶 劣 以及操作人员的违规操作。所 以为保证刮板 输送机在煤炭生产中持续发挥重要 的作用，就 需要在保证其工作能力的前提下，注重提高对 中部槽和 中板的加厚加固处理 以及改善设备 的 生产环境和提高工作人员操作水平 ，只有这样 ， 才能降低 中部槽的磨损程度，提高其使用寿命 ， 保证整个输送机能够正常运行。 参考文献： 1 范志红 刮板输送机常见故障分析与处 理措施 J 机电技术 ， 2 0 1 l( 0 3 ) 2 周厚超 ， 孙涛 ，王吉明 ，刘希新 ， 刮板 输送机常见故障及处理方法分析 J 科技致富 向导 ， 2 0 1 l( 2 3 ) 作者简介： 冯安明 ( 1 9 8 8 一 )，男，贵州盘县人，本科， 助理工程师，研究方向：煤矿机械类。 华北水利水电大学 一 谭群燕 王宗领 上官林建 张伟超 郑州兰和水工机械有限公司 一 汪良强 摘 要 ： 为了满足国家粉尘排放标准 ， 解决混凝土搅拌站的环保问题 ， 本文系统分析和总结了 础上设计了带有仓顶安全门的粉料仓袋式脉冲除尘系统和增设有运动滑块挡板 有收尘装置易堵塞、资源浪费的问题 ， 在工程应用中得至 了较为理想的除尘效果。 近年来，我 国水利、铁路、城市基础设施 建设进程步伐不断加快，预制混凝土行业进入 了空前大发展阶段。现有的搅拌站生产现场 “ 风 起则黄沙漫飞水泥弥散、雨下则污水横流泥渣 遍地 、生产 则噪音隆隆”等环保问题 与国家 提倡的低碳环保经济大局格格不入，尤其在中 国向全世界承诺量化减排，治理雾霾的大背景 下，开展环保型混凝土搅拌站 的研制工作 ，对 于解决混凝土搅拌站粉尘污 染的难题具有非常 重要的工程实用价值。 7 O Ma c h i n e C h i n a中国机械 1 混凝土搅拌站的粉尘分析 混凝土搅拌站是由搅拌主机 、物料贮存系 统、物料输送系统、物料称量系统和控制系统 及其它附属设施所组成的建筑材料制造设备 j ， 它 以水泥为胶凝材料，将砂石骨料、粉煤灰、 矿粉等原料按照一定的配 比进行混合制作成混 凝土。 其生产过程中一般包括：物料输送 、 称量 、 拌合、搅拌等环节，产生粉尘 的工艺过程主要 有 以下几个： I 1 物料输送过程产生粉尘 在现有的除尘装置基 除尘器 ， 既防止了爆仓 ， 又解决了现 砂、石骨料由输送机从称量 斗输送到骨料 集料斗，在此过程中，由于输送机头部滚筒和 集料斗之间落差较大，因此抛投骨料的过程将 产生大量粉尘，而且斜皮带进入骨料待料斗和 斜皮带头罩处无法做到完全封闭，产生的粉尘 会从未封闭处溢 出 。水泥、粉煤灰、矿粉等 粉料在输送及加工过程 中受到流动空气及设 备 运动部件所产生的诱导气流影响，会将粉粒体 中的细微粉尘带出而产生扬尘 。散装物料罐 车 在向粉料仓送料时，水泥、粉煤灰等物料以高 压空气为动力输送，在输送过程中，储料仓 内 的压力大于大 气压，压缩空气通过仓顶除尘器 的滤芯向外释放时也产生少量扬尘 。尤其 当 储料仓项除尘器发生故障，滤芯被堵死时，粉 料仓 内的压缩空气将通过安全卸压 阀卸荷，大 量粉尘将随着卸压的空气排放到大气中。 1 2搅拌主机投料过程产生粉尘 混凝土搅拌站搅拌主机 部分产生粉尘主要 有两个阶段：第一阶段为粉料称量时产生 的粉 尘；第二阶段为粉料和骨料投入搅拌主机时产 生的粉尘 。第一阶段：螺旋输送机输送粉料 到粉料计量斗中，实现粉料称重 ( 投料 口的蝶 阀关 闭)，此时 由粉料斗往主机进气，连接密 封不可靠的地方和观察维修 口等可拆卸部件， 难 以做到完全密闭，容易产生漏灰。第二阶段： 当拌和料称量完毕后，粉料 计量斗和骨料待料 斗的投料 口蝶阀都 己打开，骨料和粉料被投入 主机，骨料 中粉尘随骨料一同进入主机，投入 主机 内的粉尘大部分参与搅拌，少部分扬起。 拌和料进入主机时，主机形成 正压，主机 内的 气体 向外 流 动 ，部 分 气 体 由计 量 斗 气 道进 入 粉 料斗 中，另一部分气体由气道进入待料斗中， 还有一部分气体由引风管进入 收尘系统的过滤 室，最后被风机抽出排入大气。 1 3 搅拌主机搅拌过程产生粉尘 现行的混凝土搅拌站多使用双卧轴强制式 搅拌机，对双 卧轴强制式搅拌机而言，当搅拌 机螺旋叶片绕水平轴旋转时产生对物料 的向上 翻动，轴向力 的作用将物料沿水平轴推向中间 和另一端，搅拌叶片会促使少部分粉料从空隙 处飞出，产生扬尘。 1 4储料仓内负压产生粉尘 当储料仓 向搅拌主机卸料 ，储料仓 内的气 压得不到及 时补充有时会形成仓 内负压，仓 内 负压将部分物料扬起，当除尘系统中的过滤布 袋或滤芯出现破损时，会产生粉尘外泄。 2 搅拌站除尘现状及除尘装置 目前，超过 9 5 搅拌站 是普通商 品混凝土 搅拌站 ，粉尘污水排放、噪声治理等指标远 不能达到环保要求。粉料仓的收尘多采用简陋 的机械震打式收尘机， 收尘面积小， 除尘效率低， 经常 出现冒灰、甚至冒顶现象。在搅拌主楼内， 很多搅拌站都简单的布置一个 除尘袋，对粉尘 源没有进行处理，同时管路连接不紧密，大量 粉尘直接排放至主楼甚至场外 。骨料料场也大 多处于露天状态，装卸料时产生严重 的扬尘。 基于环保的要求 ，新建的搅拌站开始逐步 配备除尘装置。根据搅拌站粉尘 的特点以及 收 尘效率方面的考虑，搅拌站除尘装置多选用袋 式除尘器。袋式除尘器是一种干燥式过滤型除 尘装置 ， 它适用于过滤捕捉微小、 含水比例很低、 亚可见性粉尘。滤袋采用纺织而成的过滤布或 直接成型的毡制成，利用滤袋 的过滤作用对含 尘气体进行除尘。当含尘气体进入该类除尘装 置时，颗粒较大、比重较大的粉尘颗粒，由于 重力作用落入灰斗，含有较细 小粉尘的气体在 通过滤料时，粉尘被阻留，气体得到净化 。 袋式除尘器主要由灰尘清理系统、控制系 统、检查维修系统、安全保护系统 四大部分组 成 ，其中灰尘清理系统是袋式除尘器的消化器 官，袋式除尘器 的除尘效果取决于灰尘清理机 构及其控制系统。袋式除尘器清灰方法主要有 以下三类：气体清灰：气体清灰是运用 高压 气体或者外部大气反向喷吹滤袋 ，以清除滤袋 上聚集的灰尘。常见的气体清灰方式有脉冲喷 吹清灰、反吹风清灰和吸风清灰三种形式。 机械振打清灰：借助于机械运动装置周期性的 轮流弹振各排滤袋，以清除滤袋上聚集的灰尘。 人工敲打：人工振打每个滤袋 ，以清除滤袋 上 聚集 的灰尘 。 混凝土搅拌站的现场调研发现，现有的混 凝土搅拌站除尘装置在使用过程 中存在许多问 题，主要包括：设备阻力损失较大 ；滤袋破损 失效；花板积灰：二次扬尘；称量斗 内负压； 牢 固 性差 等 。以 目前广 泛 使 用 的脉 冲 反 吹 袋式 除尘器为例，脉冲反吹时，下部含尘气体仍然 在持续进入袋室，这样进气气流 与反 向喷吹气 流产生对流 ，引起除尘气室内的流场不稳，造 成二次扬尘，影响除尘效率。 3 环保型混凝土搅拌站除尘装置设计 本文所设计的环保型混凝土搅拌站除尘装 置 由管路系统、控制系统、仓顶安全门系统和 主动改进型主动脉冲除尘器四部分组成，具体 结构如图 1 所示。 3 1 带仓顶安全门的粉料仓袋式脉冲除尘器 为 了防止在风送上料时由于风送压力过大 或满 仓时而发生爆仓 的重大安全质量事故，仓 顶 收尘装置收尘管道与收尘器之间设有仓顶安 全 门。仓项安全门 1选用重力升 降式安全阀， 在工作过程中，相应粉料仓 中的压力达到设定 值 ( 如 0 0 0 8 M p a ) 时， 仓顶安全门自动升起泄压， 含尘的仓内气流从仓顶安全门处进入收尘器 8 ， 经过收尘器的滤袋过滤后排除，被滤出的粉尘 沉入收尘斗 2内。 收尘斗下部连接有卸灰管道 4 ， 卸灰管道将收尘斗与其中一个粉料仓连接，卸 灰管道上设有气动卸灰阀门 5 ，当收尘斗中的粉 尘达到一定量时，开启卸灰阀门，收尘斗 中的 粉尘顺着卸灰管道流入到相应的粉料仓中，如 图 1所示。 在这种新型仓顶收尘装置的设计中，收尘 器和粉料仓均位于粉料仓顶部，相对于地面上 的收尘装置来说，可大大缩短收尘管道的长度， 减少收尘管道的弯折点及 弯折角度，解决 了现 有收尘装置 易堵塞的问题；将仓顶安全 门出口 接入到收尘管道 中，既防止爆仓，保证了粉料 仓安全， 同时又实现了粉料收集， 达到环保要习 之 ： 另外，收尘装置 位于粉料仓的顶部，即使是在粉料仓内存 Ac a d e m ic 学术 在一定的压力的情况下，积聚在收尘斗中的粉 尘也能在重力的作用下顺利的落入至相应的粉 料仓中，由此可见，所设计的仓顶收尘装置不 仅解决了现有的用于粉料仓 的收尘装置易堵塞、 浪费资源 的问题，还解决了现有的收尘装置排 料不便的问题。 在该设计中，预加料斗上料时，产生的粉 尘颗粒 由内置脉冲除尘器进行收集，同时在砂 石进口处采用了增加一个覆盖物 的新设计方案， 减轻了传送带上料 口处粉尘的外泄，提高了其 密 闭性 。 竹 1 一仓顶安全门 2 一收尘斗 3 一粉料仓 4 一卸灰管道 5 一卸灰阀门 6 一气体管路 7 一支撑村 l 构 8 一收， 4 ： 器 髑 1 除尘系统结构图 搅拌机处和预加料斗之间设计有一个连通 管路，这样就减轻 了因气路不通而产生搅拌机 内气压增大的难题，含尘气流在气压的作用下 进入被动振打除尘器滤袋内部，通过过滤，清 洁气体排 出搅拌站界外，粉尘被阻留在滤袋 内 部 。 3 2改进型袋式主动脉冲除尘器 改进后的除尘器较传统袋式除尘器新增了 运动滑块挡板机 构，将传 统的一个气室分为若 干的小气室 ( 如图 2 所示 )，稳定 了出除尘器 内部的流场。粉料仓上料时，因负压产生的扬 尘由仓顶脉冲主动除尘器抽风机来抽取仓内含 尘气体 ，粉尘被 阻隔在除尘滤袋外表面。在一 段时间之后喷吹系统开始工作，在脉冲 阀的控 制下，喷吹管依 次进行反吹，在反吹过程 中， 运动滑块挡板机构阻隔该气室的含尘气体进 口， 防止二次扬尘的产生。 卜 花板 2 一滤袋及支撑机构 3 一运动滑块挡板 4 一进气管路 5 一支撑支架 6 一集灰排灰系统 7 一小气室隔板 8 一反向喷吹系统 9 一项部维修 门 图2 改进型脉冲主动除尘器 中国机械 M a c h in e C h in a 7 1 产、 dU e l I l 学 术 3 3搅拌站其他辅助除尘措施 本文将砂石料场置 于地下，并且做密封处 理。这样做杜绝了因翻运和上料时产生的粉尘 逸出场外造成污染，同时避免 了因 日晒、淋、 风化等造成的砂石料的损失。 为进一步控制搅拌站 向大气中排放粉尘 的 数量，可在料场内设置水喷淋装置；同时搅拌 站主体、配料和上料环节都采用全封闭外包结 构。搅拌站主体二层及 以上外包装用角钢搭建 骨架模型，用夹心彩钢板包装整体主楼框架， 以控制主楼内产生的粉尘进入周围环境的浓度。 4 工程应用效果 郑 州三 和 水 工 机械 有 限 公 司在 生 产 的 H Z S I 8 0 1 Q 3 0 0 0型环保型混凝土搅拌站采用上述 的除尘设备，并获得 国家专利 ，产品经 国家建 筑城建机械质量监督检验中心检测，粉尘排放 指标达到国家环保标准 。 5 结论 本文主要解决了以下几个问题： ( 1 )研究了现有混凝土搅拌站除尘系统的 结构，并对现有混凝土搅拌站的粉尘产生机理 做了分析，找到了混凝土搅拌站粉尘的根源； ( 2 )重新对现有混凝土搅拌站的除尘系统 进行设计，改进了现有除尘系统不合理的结构， 达到了良好的工程实践效果： ( 3 ) 以现有的混凝土搅拌站除尘器为蓝本 ， 重新 改进和设计了除尘系统的核心部件一一袋 式脉冲主动除尘器。 参考文献： 1 苏赣 斌 ，曲鑫 环 保 型混 凝 土搅 拌 站 ( 楼 ) c 第 四届 中 国水泥 企业 总工程 师 论坛暨全国水泥企业总工程师联合会年会论文 集 2 0 1 1 ： 4 4 5 O 2 1长沙建设机械研究院 G B T l O I 7 1 2 0 0 5 混凝土搅拌站 ( 楼 ) J 北京 ： 中国国家标准 化委员会 ， 2 0 0 5 3 倪 小青 ，关 保 清 ，范 书名 等 混 凝 土搅拌站 除尘 系统设计探讨 J 工程机械， 2 0 1 1 4 2 ( 1 0) ： 5 1 5 5 4 莫杏 显 ， 郑 伟 文 ，郭梓 奎 浅 谈 混 凝土搅拌站粉 尘治理方法 J 科技创新 与应 用 ， 2 01 4 ， 2 0： 2 1 5 5 袁明红 混凝土搅拌站除尘设计和设备 选用 J 建筑机械 ( 上半月) ， 2 0 0 6 ， ( 8 ) ： 8 0 8 2 6 余 正 保 ，李 存 进 ，王 君 雄 搅 拌 站 粉 尘 危 害 与 有 效 除 尘 方 法 J 广 东 建 材 ， 2 0 1 3 ， 0 9 ： 6 8 7 0 7 陈家庆 环保设备原理和设计 M 北 京：中国石化出版社，2 0 0 5 作者简介 ： 谭群燕， 华北水利水电大学机械学院， 教授 ， 主要从事材料加工和机械设计及理论方面的研 究 。 本项 目得到华北水利水 电大学研究生教育 创新计划基金资助，基金编号 2 0 1 4 0 9 。 手刹安装板强度优化分析探讨 2 4 1 0 8 0集瑞联合重工有限公司 汽车工程研究院 安徽 芜湖 - 冯翠平 董志鸿 杨玉良 杨宇 孙营 摘 要 ： 制动性是汽车的重要性能之一 ， 手刹系统是制动系统的重要组成部分 ， 车辆行驶过程中 ， =- y - lJ 使用频率较高 ， 因此刹车的稳定性和可靠性 需要手刹安装概 蘸 足一定的强度要求 本论文依据有限元的基本理论 ， 建立某款车手刹安装板及其周围边界的有限元模型 ， 进行极限工况下的 强度计算 ， 由应力分布的结果判断安装板的强度是否满足要求 通过改变安装板的料厚和结构逐步优化至结果满足强度要求。据此探讨出一种 解决类似安装钣金强度的优化方案 ， 为其他的优化分析提供借鉴。 前言 汽车在行驶的过程 中，手刹对有效制动起 着重要的作用。 手刹在行车中使用的频率较高， 手刹安装板在外力作用下容 易发生塑性变形， 其强度对手刹正常工作具有重要意义。通过有 限元的方法，对安装板 的强度进行分析，可 以 节省成本，减少重复试验的次数。 1 强度分析理论 有限元法运用离散 的概念，把求解区域看 作 由许多小的节点处互相连接的单元所构成， 其模型给出基本方程的单元的近似解 。 结构静力分析用于计算 由那些不包括惯性 和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起 的 位移、应力、应变和力。固定分析的载荷和响 应是一种假定，即假 定载荷和结构的响应随时 问的变化非常缓慢。手刹安装板的静力分析 的 载荷为外部施加的作用力。 在用 C A E的方法进行结构的静态分析时， 其基本原理是求解用矩 阵形式的整个结构的平 衡方程，得出： 豳 ( 田= ( 1 ) M a c h i n e C h i n a 中国机 械 一一 整体刚度矩阵； 6 卜一 一整体节点位移矩阵 ： 1 一一载荷列阵，由作用在单元上的节点 力列阵组集而成。 利用 ( 2 )式求出节点位移 1 ，由节点位 移 1可以求出单元应变 e( 以平面应力为例 ) dv a “ v V C = y 然后利用下式 ( 3 )计算各单元的应力 ， 根据各单元的应力 求出需要的应力 。 ) = = D 】 ( 2 ) 一与单元材料有关的弹性矩 阵 ， 本构 矩阵； 卜一 一单元应变矩阵； 一 单元节点位移阵列。 根据各单元的应力 ， 根据相应的强度理论， 求出需要 的应力 0 ，由 O 0 可 以判断 板件的强度是否满足强度要求。 2 手刹安装板的结构特点及性能 手刹安装在手刹安装板上，本例 中极限工 况下某款微车手刹 的手柄端承受的垂向拉力为 4 8 0 N。 该手刹 安装 板长 5 8 0 m m ，宽 2 3 5 m m ，如 图 l 。安装板材料为 B P 3 8 0 ， 屈服强度 3 8 0 M a ，原 方案安装板料厚为 1 5 m m 。手刹安装孔处加强板 长 l 1 5 m m ，宽 6 0 im。材料为 B P 2 1 0 P 1 ，屈服强度 2 l O M p a ，料厚 2 O m m 。加强板的结构如图 2 。 围 1手 刹安 裟板