雷管自动装配线上袋式除尘器的设计和研究
更新时间：2015-07-31 08:58
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除尘设备是雷管自动装配线上重要组成部分之一,主要是清除雷管压药过程中的浮药,消耗压药过程中的隐患和提高雷管药柱的质量
目前火药除尘多采用水浴法,然而水浴法存在有用物料不能干法回收,泥浆处理比较困难,造成水系二次污染,并且需要设置专门的废水处理设备等问题。
袋式除尘器可以很容易地解决水浴法的上述缺点,并且随着各项配套技术的成熟使用越来越广泛。袋式除尘器属于过滤除尘,它以微薄的织物为过滤材料,利用滤料表面所粘附的粉尘层作为过滤层捕集粉尘作为除尘系统必须考虑粉尘的性质及系统中各部分参数设计的合理性,特别是除尘管道内合理风速的确定,滤料的选择,清灰方式选择等对除尘器的除尘效率和系统的运行阻力有着决定性的影响。
黑索金的性质
黑索金是无嗅、无味、白色粉状晶体,属于环状硝基胺炸药,体积质量1. 816 g/ cm3 ,假密度0. 8～0. 9 g/ cm3 。雷管装药需要的是流散性黑索金。流散性指产品颗粒松散,不结团,颗粒的大小从10μm 到500μm 不等,125 ±10μm 居多,占70 %以上。冲击感度:用10 kg 落锤、25 cm 落高进行试验时,其爆炸百分数80 %。综上所述,黑索金是一种难溶、易燃易爆、有毒、化学稳定性差的物质。
除尘原理
采用引风机把一个密封箱中的气体抽出去一部分,使密封箱变成部分真空箱,如果在此密封箱上开个小口,那么小口处因内外气压差形成高速气流,而高速气流可以带走粉尘。根据此负压吸附原理设计的除尘设备工作原理如图1。
首先模具到位,吸附罩在气缸的带动下同模具形成一密封体,引风机工作使吸附罩内形成负压,浮药在气流的作用下进入除尘器,由于浮药粒径太大通不过滤袋,从而被隔离开来,随着除尘器的运行阻力变大,启动直通脉冲阀,向滤袋内反吹风,来清除滤袋上的积尘,减小运行阻力。
作为处理易燃易爆粉尘的设备,安全是第一位的。因此本设计从预防性措施和设计措施两方面着手。
(1) 预防性措施。①使粉尘的浓度尽量低于爆炸下限,在传统干燥尾气除尘系统流程中,引风机处于第一级和第二级之间或第二级和第三级之间。该处气体的含尘质量浓度
通常> 15 g/ m3 ,引风机叶轮与粉尘的摩擦有引起爆炸的危险。而本设计的引风机处于干净气体中,这一不安全因素得以消除。还有常因滤袋表面清灰不良而积附过厚的粉尘,容
易发生事故,而本项技术具备的强大清灰能力避免了这一危险。②消除有效引燃源。主要是静电,滤袋材质采用防静电针刺毡,并且袋式除尘器及管路系统可靠接地,要求接地装置的接地电阻R ≤4 Ω。
(2) 设计措施。粉尘爆炸也可能由其他原因引起,因此,应采取措施以使损失减小到最低程度: ①把爆炸结果限制在容许限度之内,设计为承受最大爆炸压力的耐压结构。②采纳隔膜泄爆结构和爆炸转向器,防止爆炸传入周围设备。③消除袋式收集器内任何可能积灰的平台及死角,灰斗内不允许存积粉尘,对设备实行全自动监控及故障报警处理。
3. 2 集尘罩的结构设计
集尘罩的设计目的就是利用较小的排风量来控制尘源,把绝大多数的粉尘捕集在罩内,使粉尘的扩散限制在最小范围内,从而提高设备运行的经济效能。为使罩内保持一定的负压,并且排尘管道内风速合理,罩口面积与排尘管道面积比限制在14∶1 内。由于集尘罩内风速不足以把所有粉尘带走,所以把集尘罩设计为吹吸两用式集尘罩。为避免反吹管阻挡粉尘在集尘罩内随气流运动,把反吹管一面做成菱形,且菱形临近的夹角小于粉尘的安息角。
3. 3 管道内合理风速的确定
风速过低将导致排尘管道中滞留部分火药,增大设备的运行阻力,降低风机工作效率,严重影响了除尘工序设备的运行,并埋下新的隐患;风速过高将导致能源的浪费,并加速管道及其他部件的磨损,降低设备的使用寿命。粉尘在气体中运动属于稀相气固两相流,此两相流的数值模拟计算方法很多,本文采用颗粒轨道模型法。
清灰方式
设备阻力随滤料上积聚的粉尘层负荷的增大而增加,并随滤料的结构和过滤时间而变化。随着过滤的进行,滤料上的粉尘层逐渐增厚,阻力便相应增加,这时如不及时清灰,就会使阻力一直上升,致使风机运行风量减少;同时由于滤料上的压差增大至一定程度时,粉尘的穿透量就会增大,并可能使滤料缝隙间的沉积粉尘被抽走而使除尘效率降低。所以设备阻力达一定值时就必须清灰,以便将阻力控制在一定范围内,从而保证除尘器正常工作。
笔者采用了低压脉冲喷吹的清灰方式。低压脉冲喷吹清灰的主要特点是:反吹风的强度和时间是可调的。实现这一功能的部件为脉冲电磁阀。笔者采用直通式脉冲阀,它为双膜片直通结构,其喷吹输出口为双钮线形式。当控制仪发出信号时电磁阀开启,小膜片动作,使两膜片间的空腔卸压,大膜片相继关闭,停止喷吹。这种脉冲阀两个膜片的节流通道分开设置,启闭时不会互相干扰,因而大大加快了启闭速度。一个直通脉冲阀即可满足34 m2 甚至更多滤料的清灰。
电器控制
为使设备运行自动化,提高设备运行可靠性,本设备采用西门子S7 200 型可编程控制器,它价格低、性能优良,具有程序容量较大、运行速度快、多种中断、编程灵活等优点。笔者选择该系列中的214 作为CPU 模块,并扩展两块EM222数字输出模块和一块EM231 模拟输入模块。为了调节空气喷吹的强度和喷吹时间,采用调节移位脉冲占空比的方法来
控制电磁阀,定时器T0 用于控制移位的时间(脉冲周期) ,定时器T1 用于控制输出为1 的持续时间(脉冲宽度) 。并且可以在不改变PLC 程序的情况下,通过调节对应于PLC 面板上
可调电位器SMB28、SMB29 的调节值来改变脉冲周期和脉冲宽度。电磁阀的启动受差压传感器的检测控制。风机与排灰气缸控制由外部连锁设备动合触点接入PLC 启动,并设计出自动/ 手动功能。自动运行时系统的操作完全根据检测输入条件,按设定的程序执行;手动操作时,程序采用循环查询方式查询手动操作键的输入状态,然后根据各键的状态执行相关的操作。本系统的控制面板上有电磁阀、风机、排灰气缸3 个手动操作键,且当功能选择置于手动方式时才有效。
结语
针对黑索金易燃易爆的特点,设计出小型防爆脉冲袋式除尘器,其主要技术参数:处理风量1 000 m3/ h ;尾气温度<60 ℃;过滤面积10. 3 m2 ;过滤风速0. 13 m/ s ;入口含尘质量
浓度< 50 g/ m3 ;出口含尘质量浓度< 50 mg/ m3 ;除尘器阻力< 1. 8 kPa ;滤袋规格:120 mm ×500 mm;滤袋材质:防静电涤纶针刺毡;滤袋数量:6 条;清灰方式:低压脉冲喷吹清灰;压缩空气耗量:0. 03 m3/ s。至于设备的运行可靠性下一步将通过样机试验进一步验证。
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