自卸式散體物料運輸船裝卸系統開發研究

徐鐵

摘 要：隨著科技的進步和社會的發展，人類對環境保護的日益重視，作為散料輸送方式之一的管道物料輸送技術更得到了快速地發展和廣泛地應用。本文論述了正負壓氣力輸送系統的自卸式物料運輸船，散裝水泥（物料）的氣力卸船的成套技術的功能系統配置、原理和性能。

關鍵詞：散體物料運輸船 系統設計 開發研究

1.前言

21世紀環保是時代的一個熱詞。隨著科技的進步和社會的發展，人類對環境保護的日益重視，作為散料輸送方式之一的管道物料輸送技術更得到了快速地發展和廣泛地應用。它已廣泛地應用在石化輕工、糧食儲運、建材、能源、交通、水利、環保等產業部門的裝卸貯運和粉體工程各單元操作過程中。氣力輸送、漿體管道輸送技術雖已有較長的發展和應用歷史，但對我國來說，管道物料輸送技術仍是一門較為年輕且應用前景廣泛的跨部門新興學科，其研究開發應用均方興未艾地發展。

根據市場和客戶的需求，我們研發了系列的正負壓氣力輸送系統的自卸式物料運輸船，散裝水泥（物料）的氣力卸船的成套技術。

2.系統相關參數計算

在輸送量（G）和輸送當量水平距離（L）一定的情況下，氣力輸送管道系統設計包括以下3個方面：

2.1壓縮空氣消耗的計算

2.2.輸送管道管徑的計算

式中：

D——輸送管徑（m）

G——輸送量（t/h）140

γs——固體物料重度（kg/rn3）對粉煤灰可取1700

V——壓縮空氣消耗量（自由空氣）m3/min

ω1——輸送管道出口風速，莫勒管長距離輸送粉煤灰時，一般取11～15m/s。

2.3壓縮空氣工作壓力計算

2.3.1.管道內平均風速為ω的計算

2.3.3.輸送粉煤灰的輸送壓力為：

P=P損+P1+P2

=0.183

式中：

P——輸送壓力，即管道入口壓力（MPa）

P損——輸送管道的壓力損失（MPa）

P1——送管道出口壓力損失（MPa）一般在0.003～0.005MPa

P2——富余壓力（MPa），查表

系統相關參數的計算值均在配套設備的安全值范圍之內，符合安全原則。

3.裝卸系統設備艙布置圖

本船的貨艙區域分為前后兩部分。裝卸系統設備布置在前后貨艙之間，這樣方便布局、管理及節省建造、使用營運成本（見圖1）。

4.裝卸系統原理

本系統通過2個轉載罐實行負壓抽吸原理。它是粉粒狀物料在氣力輸送工程中的一個重要裝置，該罐的作用是將粉粒狀物料從一個裝置吸出并送入另一個裝置，這種功能是靠一對真空壓力容器來完成的。這對真空壓力容器具有將“分離器”、“過濾器”和“雙倉泵”3種設備合而為一的功能。

當它作為卸船機使用時，就可將散裝水泥（或粉煤灰）從船艙中抽吸到一個轉載罐內，并在下一個工作循環中將散裝水泥（或粉煤灰）壓送到岸上的中轉庫內。

當2個轉載罐實行負壓抽吸卸船機與裝有流花床的船組合使用時，就使散裝粉料的水路運輸真正做到全天候作業，徹底排除了二次污染，輸送效率較高，更適合專業運輸船隊的使用。轉載罐（非標定制）2個。罐體內徑：2800mm，罐體高度：5600mm，設計壓力：0.44Mpa，工作壓力：0.40MPa，容器類別：一類，設計溫度：20℃，最高工作溫度：100℃，主體材料：Q345R，濾袋面積：35m2，過濾風量：4500m3/h，脈沖噴吹間隔：1-60s。

如圖所示（見圖2），在圖2-a中A罐在抽吸進料，B罐在壓送排料。在圖2-b中，已經轉換成A罐在壓送排料，B罐在抽吸進料，其轉換的指令是由罐內的料位器發出的。當然，也可以用時間繼電器發指令。

其中，正壓輸送供氣系統，壓力o.40MPa，風量20m3/min，管徑φ100mm；負壓抽吸供氣系統，壓力-o.07MPa，風量70m3/min，管徑φ250mm。

5.裝卸系統管路

5.1裝貨系統

在裝貨狀態時，庫區上的物料通過通經為φ300mm的落料管在船舶貨艙區域的頂部直接灌輸到前后貨艙，前后貨艙頂各設有1臺布袋式除塵器，每個貨艙頂各設有和岸上裝貨相接的關系及控制閥門。裝貨時，貨艙產生的粉塵右布袋式除塵器吸收，粉塵留下，氣體通過過濾排至大氣中（見圖3）。

5.2.卸貨系統

本船設有1套卸散體物料的機械設備及相關管路。卸貨時，壓縮機產生的空氣通過管路向貨艙斜槽面的帆布吹氣，帆布振動使物料流化后進入貨艙底吸口處，通過設備艙的正負壓雙轉載罐，壓力輸送至岸上儲物罐（見圖3）。

上述的裝貨和卸貨管路可以看出，貨艙的負壓吸入管管徑和正壓輸送管管經較大，因為，在氣體流量相同的情況下，輸送管徑越大，輸送壓力越低.原因在于管徑大，則流體的流動速度就越小，由此產生的壓力損失也就越小。換言之，在相同的輸送壓力下，較大直徑的輸送管將對應著較大的氣體流量，同時也就能夠攜帶更多的粉煤物料流動，在輸送壓力相同的條件下，隨著輸送管徑的增大，粉煤質量流量有較大幅度的增加。

6.結束語

自卸式散體物料運輸船裝卸系統的成功研發，對散裝水泥（或粉煤灰）的運輸和其相關行業的發展有著重要的意義。同時為社會解決了進入高齡化社會招收年壯勞動力的不足；制造業中的臟、累、危險工種和工作環境招工困難；需求的多樣化、個性化要求產業實現多品種；要求產品的高質量化和潔凈化；要求高效化和節能化。本文為相關的自卸式散體物料運輸船裝卸輸送系統設計提供參考依據。