崔文廣,陳峰(蘭州石化公司催化劑事業(yè)部,甘肅 蘭州 730060)
布袋除塵器是分子篩生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備,也是產(chǎn)品收率控制性設(shè)備和環(huán)保重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備。通過布袋除塵器對產(chǎn)品顆粒狀物料進(jìn)行分離、撲集,達(dá)到預(yù)想的產(chǎn)品收率和環(huán)保要求,一旦分離出的產(chǎn)品不能及時(shí)送出,就會(huì)造成物料跑損和收率下降,也極易造成環(huán)保事故。布袋除塵器主要依靠兩方面來實(shí)現(xiàn)除塵、撲集卸料,一方面是依據(jù)布袋的差壓來設(shè)定相應(yīng)的可調(diào)工作頻率,通過脈沖反吹風(fēng)反向逐排周期性反吹抖動(dòng)布袋,實(shí)現(xiàn)清灰、撲集卸料目的;另一方面因物料流動(dòng)性差的特性,物料會(huì)在箱體底部堆積懸空,存在“搭橋”想象,造成物料跑損。在布袋箱體底部外安裝氣動(dòng)振打器來清除箱體底部的堆積物料,從而實(shí)現(xiàn)物料連續(xù)輸送的目的。布袋除塵器正常運(yùn)行在-95 mmH2O負(fù)壓狀態(tài),若運(yùn)行正常時(shí)箱體底部幾乎為空置狀態(tài)。
布袋除塵器是分子篩生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備,也是產(chǎn)品收率控制性設(shè)備和環(huán)保重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備。在干燥工藝中,交換好的漿液通過高壓泵輸送至噴霧干燥塔,在干燥塔中分子篩漿液自塔頂噴下,與熱空氣并流接觸干燥。干燥后的分子篩粉料,一部分經(jīng)過干燥塔底部的旋轉(zhuǎn)隔氣閥,進(jìn)入一焙進(jìn)料螺旋輸送機(jī);另一部分隨干燥塔尾氣進(jìn)入袋式除塵器,進(jìn)入袋式除塵器后,經(jīng)過脈沖反吹風(fēng)振蕩后卸入布袋除塵器底部,再通過旋轉(zhuǎn)隔氣閥卸入一焙進(jìn)料螺旋輸送機(jī),送入焙燒爐進(jìn)行超穩(wěn)化處理。尾氣穿過布袋后經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入尾氣塔處理系統(tǒng),尾氣中的氨離子、粉塵被吸收后排入大氣。
由于物料的堆積度60°,物料流動(dòng)性較差,物料易堆積在箱體底部,導(dǎo)致分離出來的物料不能及時(shí)輸送或不均勻輸送,異常處理時(shí)物料會(huì)從下工序跑損、冒粉塵引發(fā)環(huán)保事故。由于振打器長期敲擊作用,箱體經(jīng)常出現(xiàn)破損、開裂情況,一旦物料從開裂處泄漏,處理不當(dāng),物料會(huì)從裂縫處逸散出,同時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)壓狀態(tài),若布袋下料不暢會(huì)使下一個(gè)工序兩臺焙燒爐進(jìn)料不均勻,造成下游負(fù)壓系統(tǒng)成正壓系統(tǒng),另一臺焙燒爐出現(xiàn)冒粉塵的現(xiàn)象,造成環(huán)保事件。
為使箱體底部的物料振動(dòng)發(fā)生位移流動(dòng),解決下料不暢的問題,技術(shù)人員增加了氣動(dòng)振打器,以實(shí)現(xiàn)物料獲得移動(dòng)的能量。但振打器與箱體連接為整體結(jié)構(gòu),在振打器長期敲擊作用下,布袋箱體的板材會(huì)出現(xiàn)疲勞撕裂情況,如圖1 所示。如果一旦出現(xiàn)箱體開裂,振動(dòng)過程中低溫空氣進(jìn)入箱體內(nèi)部,會(huì)加劇降低物料流速直至停止,物料堆積。且每次修補(bǔ)箱體時(shí),都要對損壞部位的保溫進(jìn)行拆除,箱體修補(bǔ)完成后再進(jìn)行保溫恢復(fù),設(shè)備的維修頻次增加,相應(yīng)的維護(hù)費(fèi)用也隨之增加。同時(shí)維修作業(yè)過程中涉及到高空、動(dòng)火等特殊作業(yè),存在人員墜落、物體著火風(fēng)險(xiǎn),作業(yè)過程安全風(fēng)險(xiǎn)隨之增加。布袋除塵器原有的振打器采用的型號為VR100,每臺備件采購費(fèi)用約2 300 元,平均每年更換8~12 臺次,備件維修費(fèi)用消耗大,同時(shí)布袋每年補(bǔ)焊2~3 次,嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。
圖1 布袋箱體的板材疲勞撕裂情況
由于生產(chǎn)過程中物料流動(dòng)性差,物料不能被及時(shí)輸送,當(dāng)箱體底部物料堆積過多時(shí),振打器無法及時(shí)清除箱體底部物料,這時(shí)需要崗位人員敲擊或疏通來卸料,物料滯留時(shí)間越長,物料熱量自然損耗越大,物料越不易流動(dòng),增加了崗位操作人員的工作量和和工作強(qiáng)度。此外,振打過程中的噪音比較大,操作人員長期在噪音環(huán)境中工作,噪音對身體健康影響較大。
根據(jù)布袋現(xiàn)場損壞情況以及操作人員日常處理方式,通過分析認(rèn)為,原有的振打器在工作時(shí),作用在箱體底部,箱體為整體結(jié)構(gòu),剛性箱體無法自由擺動(dòng),當(dāng)振打器作用到箱體,作用力被箱體和物料同時(shí)吸收。為了確保物料流動(dòng)通暢,需要比較大的動(dòng)能,崗位人員不斷提高氣動(dòng)的風(fēng)量,確保足夠大的動(dòng)能作用到物料上,同時(shí)在氣動(dòng)振打器長期作用下,且作用在箱體同一個(gè)位置,導(dǎo)致箱體局部的材料疲勞破裂。從歷次的破裂檢修現(xiàn)場的情況看,也印證了氣動(dòng)振打器方式的使用效果不理想,也是造成箱體破損的主要原因。同時(shí)崗位人員為了避免發(fā)生物料“搭橋”現(xiàn)象,確保物料通暢,使用外力進(jìn)行敲擊,加劇箱體的局部破裂。由于振打器方式存在以上弊端或效果不明顯,需要對振打器直接敲擊的振動(dòng)物料方式進(jìn)行改進(jìn)。主要實(shí)現(xiàn)以下兩點(diǎn)[1]:
一是確保物料易堆積部位的箱體能夠盡最大可能的自由活動(dòng),避免剛性連接;二是振動(dòng)源作用到物料的作用力效率要更高,減少振動(dòng)傳遞物體對振源能量的消耗,從而實(shí)現(xiàn)物料的最大限度的動(dòng)能,保證布袋長周期運(yùn)行和下料的通暢。
經(jīng)過初步討論分析后,技術(shù)人員借鑒本裝置內(nèi)液體放料采用振蕩篩的方式,以及傳統(tǒng)豆腐制作過程的搖擺原理,結(jié)合粉料溢出的問題。設(shè)計(jì)加工了的一臺原理相近但結(jié)構(gòu)完全不一樣的“振蕩篩”,考慮到物料堆積角60°的要求,將布袋箱體下部的錐體部分高度約1.2 m 箱體拆除,安裝天方地圓過渡件,下部設(shè)計(jì)圓錐體結(jié)構(gòu),圓錐體與天方地圓通過軟連接方式進(jìn)行連接,錐體下部也用軟連接與工藝管線進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)了局部自由活動(dòng),減少剛性連接[2]。
因?yàn)橄到y(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)壓狀態(tài),軟連接擬采用增強(qiáng)型蒙皮材料,降低連接對動(dòng)能的吸收。在圓錐體的側(cè)面安裝震蕩電機(jī),錐體由四根帶橡膠墊的連桿相連,如圖2 所示,與上部天方地圓箱體連接。選用閑置振蕩電機(jī)額定電壓:380 V,最大激振力:8 kN,額定功率:0.75 kW,實(shí)現(xiàn)了局部“搖擺”的設(shè)想。
圖2 圓錐體的側(cè)面安裝震蕩電機(jī)
安裝的震蕩電機(jī)工作時(shí),帶動(dòng)圓錐體振動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)底部物料振動(dòng),由于錐體上下通過軟連接方式進(jìn)行連接,同時(shí)由帶橡膠墊的四根連桿固定,當(dāng)電機(jī)振動(dòng)時(shí),錐體可以自由小幅振動(dòng),從而減少了箱體吸收震蕩電機(jī)的振源能量,降低振動(dòng)過程中對箱體的應(yīng)力作用,增加振動(dòng)動(dòng)能的傳遞效率,避免了箱體破裂,從而實(shí)現(xiàn)物料振動(dòng)下料,整個(gè)結(jié)構(gòu)如同在箱體底部安裝的一個(gè)“振蕩篩”。圓錐體的側(cè)面安裝震蕩電機(jī)如圖2所示。
安裝振蕩篩實(shí)現(xiàn)振動(dòng)下料還不能徹底解決問題,因物料的堆積度為60°這一特性,說明物料流動(dòng)性較差,生產(chǎn)異常時(shí)物料會(huì)出現(xiàn)堆積底部“搭橋”現(xiàn)象。為解決這一問題,在布袋振動(dòng)錐體內(nèi)設(shè)計(jì)安裝了一個(gè)倒錐體,同時(shí)也考慮錐體底面積和倒錐體之間物料的流通需要的最小面積。因布袋出口管線的截面積為0.05 m2,這就要求兩錐體底面積差必須大于0.05 m2,才能確保物料及時(shí)輸送[3]。以上條件和措施完成后,當(dāng)出現(xiàn)堆積物料時(shí),物料就會(huì)接觸這個(gè)倒錐體,倒錐體在震蕩電機(jī)的作用下破壞了堆積物料的靜平衡,吸收到振動(dòng)的物料會(huì)始終緩慢均勻地從振蕩器四周送出,從而解決物料堆積“搭橋”的現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)正常均勻卸料的目的。
在設(shè)備安裝投用后,現(xiàn)場環(huán)境和下料情況得到很大改善,噪音降低、下料通暢比較完美的解決下料不暢問題。但在設(shè)備運(yùn)行約兩個(gè)月后,崗位人員巡檢發(fā)現(xiàn)安裝錐體底部處出現(xiàn)裂紋,箱體內(nèi)也有異響。打開箱體內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn),在倒錐體與錐體三根連接件中兩根出現(xiàn)開裂,且斷口整齊,初步判斷作用力過大,發(fā)生應(yīng)力斷裂可能,同時(shí)檢查也發(fā)現(xiàn)震蕩電機(jī)偏心塊角度在最小位置,說明激振力也是額定最大狀態(tài)。
經(jīng)過對箱體開裂損壞情況和位置進(jìn)行分析,認(rèn)為可能存在倒錐體的角度過小,錐高過高,在振蕩電機(jī)最大激振力的作用下,連接件在切應(yīng)力作用下發(fā)生了剪切斷裂,導(dǎo)致出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。要解決這一問題,通過兩種方式來實(shí)現(xiàn):一是降低錐高,減小倒錐體的重量,從而降低倒錐體振動(dòng)對錐體連接件的作用力。但實(shí)施時(shí)需要裝置停工時(shí)長增加,同時(shí)錐高降低會(huì)導(dǎo)致錐體結(jié)構(gòu)對“搭橋”物料的平衡破壞力減弱,不利于物料的卸出。二是保持錐高不變,調(diào)整振動(dòng)電機(jī)偏心塊的角度,減低震蕩電機(jī)的激振力,從而實(shí)現(xiàn)錐體的振動(dòng)時(shí),連接件所受的反作用力也會(huì)降低,進(jìn)行修復(fù)即可,實(shí)施時(shí)快捷,影響停工時(shí)間短,通過調(diào)節(jié)偏心塊的夾角來調(diào)整激振力也方便。經(jīng)過現(xiàn)場比對和摸索,因偏心塊的夾角處于0°時(shí),錐體的振動(dòng)最大,作用力也最大,通過不斷調(diào)整其夾角角度,同時(shí)關(guān)注物料的下料情況,最終將角度確定在30°,最終完成后效果圖如圖3 所示。
圖3 效果圖
改進(jìn)后物料下料不暢的情況得到了顯著改善,布袋平穩(wěn)運(yùn)行6 個(gè)多月,未發(fā)現(xiàn)物料堵塞和班組人員敲擊處理現(xiàn)象,有效減輕了崗位人員的工作量。同時(shí)新型振蕩器結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中噪音小,布袋除塵器箱體破損的情況得到根本性改善。系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),也極大改善了焙燒爐系統(tǒng)負(fù)壓狀態(tài),減少了系統(tǒng)粉塵溢出的現(xiàn)象,預(yù)防且解決了安全環(huán)保事故的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)了企業(yè)清潔化生產(chǎn),環(huán)保作用明顯。