3GY型粉体无尘装车机的研究与应用
摘 要: 本文介绍了采用“密闭输送、最小落差、零压输送、回转连接和科学运行管理”技术，科学组合，研究开发成功的粉体无尘装车机，科学地消除了高温、高压、高料位条件下贮仓放料、常规除尘器出灰和粉体转输与装车的粉尘污染与资源流失。
高温（200℃～300℃）、高压（0.15～0.25MPa）、高料位工艺条件下贮仓的粉体卸料装车及装车作业的地点，均存在粉尘污染。据国内外调研分析，矿山、冶金、有色、建材、化工、机械、电力等部门均存在此类问题，尤以炼铁高炉除尘器（重力式和袋式）放料装车作业最为突出，粉尘浓度高达2000～3000mg/m3，严重污染作业环境和大气环境，危害职工和居民健康，同时也导致了大量资源流失，破坏了生态环境。
目前，高位料仓的粉体放料基本采取三种方式：第一种为普遍采用的高位溜管向车箱（火车或汽车）内自由放料，放料时粉尘四处飞扬，严重污染环境；第二种为湿式装车，即粉体在装车前，利用双轴搅拌机加水搅拌，以提高粉体含水率，抑制粉尘的逸散。但湿式搅拌装车易受气候影响，北方地区因冬季高寒结冻不能使用；第三种为真空抽吸式槽子化装车或卸车，该方法技术先进，但国内应用的较少。粉体无尘装车机是在第一种高位溜管作业的基础上，采用机械动力手段实现的粉体无尘装车设备。
1 结构与特性
1.1 粉体无尘装车的结构
3GY型粉体无尘装车机（见下图），由粉体导出装置（含两级星形卸料器和缓冲仓）、压力均衡与除尘装置、回转连接装置、圆板拉链输送机及其支撑装置(含驱动装置、输送管和尾部装置)、机体升降与调节装置、程序控制操作装置组成。
 1.粉体导出装置；2.压力均衡与除尘装置；3.软连接装置；4.圆板拉链输送机及其支撑装置；5.机体升降与调节装置；6.程序控制操作装置 3GY型粉体无尘装车机结构图 |
1.2 技术特性
该设备按粉体输出与装车的实际需要，可分为4个系列12个产品规格（见表1）；也可按用户需要设计与制造不同规格的非标准设备。
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2 控制原理与关键技术
2.1 控制原理
组合式粉体无尘装车机的控制原理是在高温、高压、高料位贮仓放料装车过程中，根据粉体的贮存参数（温度、压力、落差和输送量）、粉尘属性（成分、粒度和浓度）和扩散规律，采用密闭输送、最小落差、零压输送、回转连接和科学运行管理技术的控制原理。
2.2 关键技术
（1）密闭输送工艺技术
采用密闭输送工艺技术，限制粉体在密闭空间内输送，是防止粉体逸出的关键技术，在应用这一关键技术时，应坚持粉体输送全过程处于密闭状态，全程控制粉体逸出。
（2）最小落差控制技术
采用最小落差控制技术，是科学减小粉体粒子重力加速度，防止粉体落地（下）冲激扩散、污染的关键技术。在应用这一关键技术时，科学组织密闭部件的迂回组合，依靠机体升降装置，将出料口与落料点的距离控制（手动、自动）为最小（佳）值，把粉体落地时的二次飞扬降低至最小程度。
（3）零压输送导出技术
零压输送导出技术，应用气体力学的联通器原理，将输送系统内余压与出料口大气压力贯通，依靠袋滤器泄压、除尘与接零，可保证出料口气体动压为零，科学地消除了出料口余压扬尘。
（4）回转连接技术
回转连接技术是一项嫁接技术，它对承担机体铰接、升降、回转和形变收容，具有协同作用。
（5）科学运行管理技术
遵照“依次打开袋滤器-圆板拉链输送机-星形卸料器-球形卸灰阀（自下而上逐开）；依次停止球形卸灰阀-星形卸料器-圆板拉链输送机-袋滤器（自上而下逐停）；紧急状态实施全线停车”的运行机制，在《3GY型粉体无尘装车机运行操作规程》指导下，实施过程控制，保证粉体无尘装车机功能的兑现。
3 应用
3.1 高炉瓦斯灰粉体无尘装车
2002年3月26日，第一台3GY200型粉体无尘装车机在鞍钢11#高炉首次成功应用；两年内，鞍钢7#、9#和新1#高炉重力除尘器，也相继安装和使用了3GY300型粉体无尘装车机，实现了高炉瓦斯灰无尘装车。装车时间按工艺要求控制在30～65min，完全可以满足高温（250℃）、高压（0.25MPa）和高落差（10m）工况下高炉除尘器生产的实际需要，工作区粉尘浓度由1780mg/m3降到10mg/m3以下，粉尘削减率为99.66%，设备噪声在90dB(A)以下，成为高炉重力除尘器的重要配套设备。
3.2 常用除尘器出灰装车
2004年1月，五矿营口中板有限责任公司炼铁厂的450m3高炉出铁场袋式除尘器和矿槽静电除尘器，应用5台3GY150型粉体无尘装车机，实现了常用除尘器收下灰的无尘装车，改善了劳动条件，减轻了劳动强度，保护了生态环境；同时，也简化了除尘器出灰系统，节省了建设用地，节约了建设投资，提高了设备完好率，促进了生产建设发展。
3.3 粉体汇集、转输与无尘装车
2004年9月，本钢一铁厂矿槽用40m2（三电场）静电除尘器出灰系统改造工程，应用YL150型圆板拉链机(2台)、粉体贮仓（１座）与3GY150型粉体无尘装车机（1台），代替原有GX型螺旋输送机，成功解决了40m2静电除尘器三个灰斗的粉体收集、汇总、转输与无尘装车。工作区粉尘浓度降到10mg/m3以下，从根本上解除了粉尘污染，减轻了劳动强度，消除了尘肺病危害，并降低了物料损失。
3.4 高位料仓粉体放料装车
济钢原有各类除尘器出灰系统高位料仓放料点，采用湿式搅拌机配套建设密闭小室和局部排气，运行时由于搅拌机加水不均和冬季结冻、设备粘结及腐蚀等原因，不能正常运行，且放料作业环境粉尘逸散，粉尘污染极其严重。
济钢2005年11月在三炼钢厂倒罐站安装了3GY150型粉体无尘装车机并投入运行；2006年6月在三炼钢厂1号转炉二次除尘、2号转炉二次除尘、1号精炼炉除尘、3号精炼炉除尘、辅原料除尘的高位贮仓相继安装了5台3GY150型粉体无尘装车机，粉体装车能力25m3/h，主机容量4.0kW，装车时间40min，作业环境粉尘浓度≤10mg/m3，设备噪声<90dB（A）。
4 技术经济指标
按四种应用类别和实际运行工况的综合分析，主要技术经济指标见表2。
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应用3GY型粉体无尘装车机，大大简化了除尘器出灰系统，节省用地、节省能源、节省除尘系统建设投资（占除尘器投资）15%；减少设备故障率，提升除尘设备与主机设备的同步运转率；改善劳动条件，降低体力劳动强度，切实减轻职业性伤害；延长建筑物和生产设备寿命，对发展循环经济、建设环境友好型企业，保护生态环境，具有重大社会经济效益。
5 结论
3GY型粉体无尘装车机是高新技术与常规技术的巧妙结合，其实现了密闭输送工艺技术、最小落差控制技术、零压输送导出技术、回转连接技术和科学运行管理技术的统一；控制原理科学、结构优化，运行可靠、经济实用、安全环保；各项技术经济指标，居国内领先水平和国际先进水平；广泛适用于高炉重力除尘器瓦斯灰装车、常用除尘器出灰装车和粉体汇集、转输与装车等作业；对保护环境、防治职业危害、资源回收与利用，企业清洁生产、发展循环经济，有重大社会、经济和环境效益。
参考文献：
[1] 国家经贸委.环保产业发展“十五”规划[J].中国环保产业，2001（11）.
[2] 赵振奇,梁学邈.工业企业粉尘控制工程综合评价[M]，北京:冶金工业出版 社，2002.
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