封閉木片料倉“防架橋”和“破橋”技術應用(最終版)

1、 封閉木片料倉 “防架橋”和“破橋”技術的研究和應用 周樂才（湖南岳陽.岳陽林紙集團技術中心 414002 ）摘要：木片作為表面粗糙、形狀不規(guī)則、吸水膨脹、流動性非常差的物料，在封閉料倉內儲存時極易“架橋”，且“架橋”后“破橋”非常困難。本文以木片“架橋”原理為基礎，總結多年封閉木片料倉設計經(jīng)驗，對 “防架橋”和“破橋”關鍵技術在封閉木片料倉設計和生產(chǎn)中的應用進行了較全面地闡述，并結合實際案例為在設計和生產(chǎn)存在缺陷的封閉木片料倉提供解決問題的可行方案。關鍵詞 ： 木片 ； “架橋” ； “防架橋” ；“破橋” ； 壓力梯度 Abstract: Wood as the surface rough

2、, irregular in shape, water swelling, liquidity is very poor material, stored in a closed bin is very easy to bridge, bridge and broken bridge is very difficult. This paper is based on the chip bridging principle, summed up many years enclosed chip silo design experience, to prevent bridge and broke

3、n bridge the key technology in the enclosed chip silo design and application of the production are expounded comprehensively, and combining with actual cases, as in the design and manufacture of the existence of close chip silo defects provide feasible solutions to the problems.Keyword: Wood ；“bridg

4、ing”；“anti bridging”；“broken bridge”；pressure gradient 封閉木片料倉（以下料倉均指封閉木片料倉）是制漿生產(chǎn)的關鍵設備之一，木片“架橋”造成料倉堵料是一直困擾和影響制漿生產(chǎn)的難題。目前國內對散料、木片等儲存料倉的“破橋”有較深的認識，相應的“破橋”設備也有多種產(chǎn)品，但“破橋”只是治標， “防架橋”才是治本。木片料倉 “防架橋”技術亟待深入研究、發(fā)展和創(chuàng)新，只有將“防架橋”和“破橋”技術有機結合，才能在設計時根本解決封閉木片料倉“架橋”問題。1 木片“架橋”原理木片“架橋”主要因素有三點：木片儲存時間的過長，木片水分增加、膨脹、壓實導致“架橋”

5、 ；木片與倉壁的黏著作用導致“架橋”；料倉的結構造型，導致木片無法順利流通，局部會因為壓力過大而“架橋”。由于壓力梯度的原因，隨著壓力的升高，木片架橋的可能性也增加。木片變得越來越緊湊，就會開始堵料和“架橋”。且木片作為表面粗糙、形狀不規(guī)則、吸水膨脹、流動性非常差的物料，在料倉中極易“架橋”，且“架橋”后“破橋”非常困難?！凹軜颉?現(xiàn)象與倉內木片壓力成正比關系，封閉木片料倉堵料98%的原因完全是因為架橋。在正常情況下，架橋是一種非周期性行為，“橋”的堆積和垮塌都沒有特定模式，保證倉內的木片壓力始終保持穩(wěn)定在臨界壓力下是料倉設計的關鍵。2 木片料倉設計關鍵技術木片料倉不只是儲放木片的容器，更重要

6、的是要具備相關的工藝功能。料倉設計原則是木片先進先出，設計技術含量主要在 “防架橋”和“破橋”上。 “防架橋”和“破橋”是有著本質上的區(qū)別， “防架橋”的宗旨是消除或削弱木片“架橋”垂直面上的壓應力，減小木片之間，木片與倉壁之間的摩擦力，改善木片的流動性。而“破橋”是在“架橋”后，研究如何進行破碎，主要是借助外力把已“架橋”從力學角度進行破碎，因此研究 “防架橋”技術意義要大于“破橋”技術。料倉設計在 “防架橋”上主要采用合適的料倉形狀和合理的卸壓錐布置，在“破橋”上主要考慮出料裝置（對料層的擾動作用）和“破橋”設備的選用。3 料倉設計 關鍵技術應用3.1 典型出料裝置“破橋” 常見的出料裝置

7、有五種（如下圖所示）：活底液壓推桿出料裝置；大型料倉旋轉螺旋出料裝置；液壓撥叉出料裝置；液壓滑塊出料裝置；并聯(lián)螺旋出料裝置。五種出料裝置由于工作原理、結構設計不同，它們對料層的擾動作用也不一樣，它們也分別適用于不同工況、不同容積的料倉?；畹滓簤和茥U出料裝置和旋轉螺旋出料裝置適用于中、大型容積（500m3-8000m3）料倉，而液壓撥叉出料裝置、液壓滑塊出料裝置和并聯(lián)螺旋出料裝置則適用于容積小于500m3小型料倉。五種出料裝置其中活底液壓推桿出料裝置、大型料倉旋轉螺旋出料裝置和并聯(lián)螺旋出料裝置對物流的潔凈度要求不高，適用于工況較差的環(huán)境。液壓撥叉出料裝置和液壓滑塊出料裝置對物流的潔凈度要求高，否

8、則易損壞液壓系統(tǒng)和撥料裝置，造成設備失效。3.2 典型振動設備“破橋”木片料倉另一種“破橋”方式就是振動“破橋”，振動“破橋”就是將振動器安裝在料倉的倉壁上，對倉壁進行振動，消除木片與倉壁的黏著作用，使木片順利流通，達到“破橋”的目的。例如：氣動活塞振動器是用錘頭振打倉壁的外表面；電磁振動器與其類似，兩者均垂直于倉壁產(chǎn)生振動；偏心旋轉振動器結構較為復雜，它是將高速旋轉的偏心塊產(chǎn)生的慣性力傳遞給倉壁使之產(chǎn)生振動，與其他類型振動器相比，其振幅小、頻率高。由于不斷振擊倉壁，不僅噪聲大，也將損壞料倉，影響料倉的使用壽命。其工作原理如右圖。3.3 典型 “防架橋”技術料倉設計在 “防架橋”上主要有二種手

9、段：合適的料倉形狀和合理的卸壓錐布置。二種手段都是應用木片“架橋”原理，結合料倉結構，分析木片在料倉內的儲存狀況，選擇合適的料倉形狀并在木片料倉內設置卸壓錐，保證木片壓力始終穩(wěn)定在臨界壓力下（如右圖所示），從根本上解決木片料倉木片“架橋”問題。 典型料倉形狀有：圓形；方形；圓形倒錐料倉；方形倒錐料倉；單面傾斜方形料倉；圓方組合料倉等。典型卸壓錐布置：雙曲線布置；指數(shù)曲線布置；環(huán)形布置等。4 典型料倉特性分析4.1 倒錐形方底水平等螺距三螺旋出料料倉料倉采用螺旋出料方式要求料倉底部形狀最佳是方形或長方形，如右圖所示。錐形方底水平等螺距三螺旋出料料倉設計思路：在 “防架橋”上采用上小下大的倒錐形設

10、計，降低倉壁垂直面上的壓應力，減小木片之間，木片與倉壁之間的摩擦力，改善木片的流動性。等螺距通過變頻器調節(jié)螺旋轉速，控制木片輸出量，達到計量的目的。水平螺旋對料層的“破橋”功能主要是擾動作用，水平螺旋運行時，對料層的擾動作用主要是在垂直方向，料層的擾動高度約在500mm左右，較弱。在螺旋設計時需考慮料層的擾動作用因素，設計合理的螺旋功率和剛性。錐形方底水平等螺距三螺旋出料料倉制作簡單、成本低，出現(xiàn)木片“架橋”現(xiàn)象時“破橋”一般采用人工清理方式，一般適用于料倉容積在50m3以下。4.2 單面傾斜方底斜螺旋出料料倉單面傾斜方底斜螺旋出料料倉設計出料時采用變距、傾斜、獨立三螺旋出料（如右圖所示），加

11、強對料層的擾動作用，料層的擾動高度約在500-900mm。變距、傾斜、獨立三螺旋出料設計，對木片之間的垂直和水平方向剪切作用加大，使料層得到垂直和水平方向擾動作用，“破橋”功能較強。但出料螺旋制作精度要求較高，槽體制作和安裝也比錐形方底水平等螺距三螺旋出料料倉復雜，一般適用于料倉容積在150m3以下。4.2 液壓撥叉+螺旋出料圓形倒錐料倉液壓撥叉+螺旋出料圓形倒錐料倉利用液壓撥叉將圓形倒錐料倉內木片卸料到輸送螺旋，通過螺旋將木片輸送下一個工位。設計時的液壓撥叉出料量大于輸送螺旋輸送量，輸送螺旋通過變頻器調節(jié)螺旋轉速，達到控制輸送量和計量的目的（如右圖所示）。在 “防架橋”上采用常用的上小下大的

12、倒錐形設計，而“破橋”則利用技術含量較高的液壓撥叉裝置來實現(xiàn)。液壓撥叉裝置由2組撥叉組成，每組撥叉由2個撥叉組成。通過液壓裝置推動2組撥叉交替進行100度旋轉，將木片均勻的推人輸送螺旋輸進料口，液壓撥叉的旋轉對料層的擾動高度約在1000-1500mm ，“破橋”功能強，可稱無堵塞料倉。液壓撥叉+螺旋出料圓形倒錐料倉，槽體制作和安裝復雜，液壓撥叉和出料螺旋制作精度要求高，一般使用在對儲存時間和出料輸送量要求較高，料倉容積在100m3以下的工藝流程上。4.3 方形活底料倉方形活底料倉倉底為方形或長方形，采用往復運動的液壓推桿式活底出料，同時在液壓推桿的外端設置一臺橫向的螺旋輸送機或皮帶輸送機，將液

13、壓推桿送出的木片輸送下一個工位（如右圖所示）。方形活底料倉一般為混凝土結構，采用大推力的往復運動的液壓推桿活底出料是“破橋”的有效措施：液壓推桿是多排、布滿倉底、各排交錯往復運動的結構設計，液壓推桿在倉底作交錯往復運動，帶動整個料層隨液壓推桿在倉底作往復交錯運動，形成了“活動”倉底結構，“活底”對料層的擾動作用主要是水平方向交錯剪切和垂直震動，擾動高度可達到6000mm左右，“破橋”功能強大。方形活底料倉一般適用于料倉容積1000m3-2000m3，木片潔凈度差的工況。4.4 圓底旋轉螺旋出料大型料倉圓底旋轉螺旋出料大型料倉根據(jù)木片“架橋”原理設計成上錐下圓的典型形狀（如右圖所示）：料倉高徑比

14、小于1，下部直筒圓形料倉部分約占整個料層高度的三分之一。這樣的設計能有效消除或削弱木片“架橋”垂直面上的壓應力，減小木片之間，木片與倉壁之間的摩擦力，改善木片的流動性，保證木片壓力始終穩(wěn)定在臨界壓力下，達到木片 “防架橋”的目的。圓底旋轉螺旋出料大型料倉一般設計料倉容積在5000m3-8000m3，旋轉螺旋出料是通過螺旋圍繞料倉中心公轉實現(xiàn)木片先進先出的目的，利用螺旋自轉將木片輸送到料倉中心下料口，同時通過螺旋自轉、公轉作用，對料層產(chǎn)生擾動，達到“破橋”目的。由于螺旋自轉、公轉速度非常慢，對料層的擾動高度也較小，約500mm左右。5 “防架橋”和“破橋”技術在料倉設計和生產(chǎn)中的應用案例5.1

15、環(huán)形卸壓錐解決直筒圓形料倉堵料問題某公司化機漿生產(chǎn)線有2臺直徑5米，高10.2米，容積200m3，出料方式為液壓滑塊裝置+螺旋的鋼制直筒圓形木片料倉（如右圖所示），由于設計缺陷，2臺料倉木片“架橋”堵料問題一直是制約生產(chǎn)的最大瓶頸。開機初期，每個班組都要安排2-3人手動捅料，不安全且勞動強度大，無法滿足連續(xù)生產(chǎn)，還經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)待料停機的現(xiàn)象。后通過優(yōu)化液壓滑塊出料裝置，增加“破橋”的倉壁電磁振動器等手段，料倉木片“架橋”堵料問題得到較大改善，但一直沒有徹底解決。通過對料倉工況調研和結構分析，找出料倉設計存在缺陷：料層采用直筒圓形結構；料倉的高徑比大于1，達到了2；出料液壓滑塊裝置對料層的擾動高

16、度較小，約1000mm左右，“破橋”能力不夠。由于料倉存在設計缺陷，在壓力梯度的作用下，木片變得越來越緊湊，是造成木片堵料“架橋”的根本原因。解決該木片料倉堵料“架橋”問題的關鍵不是“破橋”而是 “防架橋”。在分析楊木木片特性，計算木片在倉內壓力梯度分布，確定木片“架橋”和堵料的臨界點固形物壓力分析、計算后，利用生產(chǎn)停機時間在鋼制直筒圓形料倉壁上焊接了四層交錯、不同角度的環(huán)形卸壓錐，以不到2萬元的總工程費用，徹底解決2個料倉堵料“架橋”問題。5.2 典型無堵塞組合設計的葦片料倉葦片作為制漿原料之一，與木片相比，雖然其堆積密度小，壓力梯度的作用小，但由于其加工方式（木片是削片，葦片是切成斷時裂開

17、成片）和原料的特性（葦片內混有葦葉、葦藤、葦末等）造成葦片比木片更易纏繞、抱團和吸水膨脹，其流動性比木片更差，在封閉料倉內儲存時比木片更易“架橋”，且“架橋”后“破橋”比木片更難。某公司葦漿生產(chǎn)線葦片料倉為上圓下方的平底結構：設計容積800m3；上部分為90006000mm的筒形倉體；下部分為90009000mm的方形倉體；配置4組液壓推桿和螺旋輸送機。利用往復運動的液壓推桿活底出料，將葦片輸送到在液壓推桿的外端的橫向的螺旋輸送機再輸送下一個工位（如右圖所示）。該料倉采用圓形+方形活底出料組合設計，在上部鋼制圓筒形料倉壁按雙曲線布置卸壓錐，結構簡單，制安方便，利用最省投資有效解決上部圓筒形料倉木片“架橋”問題。在下部方形混凝土倉底，采用大推力的多排、布滿倉底、各排交錯往復運動的液壓推桿活底出料，對料層的擾動作用強，“破橋”功能大，是“破橋”的有效措施。該料倉設計時在圓形部分和方形活底分別采用 “防架橋”和“破橋”技術，解決了葦片在料倉存儲時易纏繞、抱團、吸水膨脹和“架橋”的難題，確保葦片料倉實現(xiàn)其工藝功能，也是將防“架橋”和“破橋”技術綜合成功應用的典型無堵塞料倉，。6 結束語封閉木片料倉是制漿工藝過程中關鍵設備之一，長期以來，國內制漿料倉設計、研究的重點在容量和結構強度兩個方面，忽視了料倉中物料的流動特征和“架橋”理論的研究，以致難以