袋式除塵器卸料方式的改進與應用

崔文廣，陳峰(蘭州石化公司催化劑事業部，甘肅 蘭州 730060)

0 引言

布袋除塵器是分子篩生產過程中的關鍵設備，也是產品收率控制性設備和環保重點關注設備。通過布袋除塵器對產品顆粒狀物料進行分離、撲集，達到預想的產品收率和環保要求，一旦分離出的產品不能及時送出，就會造成物料跑損和收率下降，也極易造成環保事故。布袋除塵器主要依靠兩方面來實現除塵、撲集卸料，一方面是依據布袋的差壓來設定相應的可調工作頻率，通過脈沖反吹風反向逐排周期性反吹抖動布袋，實現清灰、撲集卸料目的；另一方面因物料流動性差的特性，物料會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振打器來清除箱體底部的堆積物料，從而實現物料連續輸送的目的。布袋除塵器正常運行在-95 mmH2O負壓狀態，若運行正常時箱體底部幾乎為空置狀態。

1 工藝流程

布袋除塵器是分子篩生產過程中的關鍵設備，也是產品收率控制性設備和環保重點關注設備。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，一部分經過干燥塔底部的旋轉隔氣閥，進入一焙進料螺旋輸送機；另一部分隨干燥塔尾氣進入袋式除塵器，進入袋式除塵器后，經過脈沖反吹風振蕩后卸入布袋除塵器底部，再通過旋轉隔氣閥卸入一焙進料螺旋輸送機，送入焙燒爐進行超穩化處理。尾氣穿過布袋后經引風機進入尾氣塔處理系統，尾氣中的氨離子、粉塵被吸收后排入大氣。

2 存在問題以及改進措施

2.1 使用過程中出現下料不暢

由于物料的堆積度60°，物料流動性較差，物料易堆積在箱體底部，導致分離出來的物料不能及時輸送或不均勻輸送，異常處理時物料會從下工序跑損、冒粉塵引發環保事故。由于振打器長期敲擊作用，箱體經常出現破損、開裂情況，一旦物料從開裂處泄漏，處理不當，物料會從裂縫處逸散出，同時系統正常運行時為負壓狀態，若布袋下料不暢會使下一個工序兩臺焙燒爐進料不均勻，造成下游負壓系統成正壓系統，另一臺焙燒爐出現冒粉塵的現象，造成環保事件。

2.2 設備損壞檢維修成本高

為使箱體底部的物料振動發生位移流動，解決下料不暢的問題，技術人員增加了氣動振打器，以實現物料獲得移動的能量。但振打器與箱體連接為整體結構，在振打器長期敲擊作用下，布袋箱體的板材會出現疲勞撕裂情況，如圖1 所示。如果一旦出現箱體開裂，振動過程中低溫空氣進入箱體內部，會加劇降低物料流速直至停止，物料堆積。且每次修補箱體時，都要對損壞部位的保溫進行拆除，箱體修補完成后再進行保溫恢復，設備的維修頻次增加，相應的維護費用也隨之增加。同時維修作業過程中涉及到高空、動火等特殊作業，存在人員墜落、物體著火風險，作業過程安全風險隨之增加。布袋除塵器原有的振打器采用的型號為VR100，每臺備件采購費用約2 300 元，平均每年更換8～12 臺次，備件維修費用消耗大，同時布袋每年補焊2～3 次，嚴重影響生產正常運行。

圖1 布袋箱體的板材疲勞撕裂情況

2.3 增加崗位人員工作強度

由于生產過程中物料流動性差，物料不能被及時輸送，當箱體底部物料堆積過多時，振打器無法及時清除箱體底部物料，這時需要崗位人員敲擊或疏通來卸料，物料滯留時間越長，物料熱量自然損耗越大，物料越不易流動，增加了崗位操作人員的工作量和和工作強度。此外，振打過程中的噪音比較大，操作人員長期在噪音環境中工作，噪音對身體健康影響較大。

3 改進措施

根據布袋現場損壞情況以及操作人員日常處理方式，通過分析認為，原有的振打器在工作時，作用在箱體底部，箱體為整體結構，剛性箱體無法自由擺動，當振打器作用到箱體，作用力被箱體和物料同時吸收。為了確保物料流動通暢，需要比較大的動能，崗位人員不斷提高氣動的風量，確保足夠大的動能作用到物料上，同時在氣動振打器長期作用下，且作用在箱體同一個位置，導致箱體局部的材料疲勞破裂。從歷次的破裂檢修現場的情況看，也印證了氣動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。同時崗位人員為了避免發生物料“搭橋”現象，確保物料通暢，使用外力進行敲擊，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物料方式進行改進。主要實現以下兩點[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，避免剛性連接；二是振動源作用到物料的作用力效率要更高，減少振動傳遞物體對振源能量的消耗，從而實現物料的最大限度的動能，保證布袋長周期運行和下料的通暢。

經過初步討論分析后，技術人員借鑒本裝置內液體放料采用振蕩篩的方式，以及傳統豆腐制作過程的搖擺原理，結合粉料溢出的問題。設計加工了的一臺原理相近但結構完全不一樣的“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，下部設計圓錐體結構，圓錐體與天方地圓通過軟連接方式進行連接，錐體下部也用軟連接與工藝管線進行連接，實現了局部自由活動，減少剛性連接[2]。

因為系統正常運行時為負壓狀態，軟連接擬采用增強型蒙皮材料，降低連接對動能的吸收。在圓錐體的側面安裝震蕩電機，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。選用閑置振蕩電機額定電壓：380 V，最大激振力：8 kN，額定功率：0.75 kW，實現了局部“搖擺”的設想。

圖2 圓錐體的側面安裝震蕩電機

安裝的震蕩電機工作時，帶動圓錐體振動，從而實現底部物料振動，由于錐體上下通過軟連接方式進行連接，同時由帶橡膠墊的四根連桿固定，當電機振動時，錐體可以自由小幅振動，從而減少了箱體吸收震蕩電機的振源能量，降低振動過程中對箱體的應力作用，增加振動動能的傳遞效率，避免了箱體破裂，從而實現物料振動下料，整個結構如同在箱體底部安裝的一個“振蕩篩”。圓錐體的側面安裝震蕩電機如圖2所示。

安裝振蕩篩實現振動下料還不能徹底解決問題，因物料的堆積度為60°這一特性，說明物料流動性較差，生產異常時物料會出現堆積底部“搭橋”現象。為解決這一問題，在布袋振動錐體內設計安裝了一個倒錐體，同時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，才能確保物料及時輸送[3]。以上條件和措施完成后，當出現堆積物料時，物料就會接觸這個倒錐體，倒錐體在震蕩電機的作用下破壞了堆積物料的靜平衡，吸收到振動的物料會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”的現象，實現正常均勻卸料的目的。

在設備安裝投用后，現場環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。但在設備運行約兩個月后，崗位人員巡檢發現安裝錐體底部處出現裂紋，箱體內也有異響。打開箱體內部檢查發現，在倒錐體與錐體三根連接件中兩根出現開裂，且斷口整齊，初步判斷作用力過大，發生應力斷裂可能，同時檢查也發現震蕩電機偏心塊角度在最小位置，說明激振力也是額定最大狀態。

經過對箱體開裂損壞情況和位置進行分析，認為可能存在倒錐體的角度過小，錐高過高，在振蕩電機最大激振力的作用下，連接件在切應力作用下發生了剪切斷裂，導致出現斷裂現象。要解決這一問題，通過兩種方式來實現：一是降低錐高，減小倒錐體的重量，從而降低倒錐體振動對錐體連接件的作用力。但實施時需要裝置停工時長增加，同時錐高降低會導致錐體結構對“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，調整振動電機偏心塊的角度，減低震蕩電機的激振力，從而實現錐體的振動時，連接件所受的反作用力也會降低，進行修復即可，實施時快捷，影響停工時間短，通過調節偏心塊的夾角來調整激振力也方便。經過現場比對和摸索，因偏心塊的夾角處于0°時，錐體的振動最大，作用力也最大，通過不斷調整其夾角角度，同時關注物料的下料情況，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

4 結語

改進后物料下料不暢的情況得到了顯著改善，布袋平穩運行6 個多月，未發現物料堵塞和班組人員敲擊處理現象，有效減輕了崗位人員的工作量。同時新型振蕩器結構在運行過程中噪音小，布袋除塵器箱體破損的情況得到根本性改善。系統運行平穩，也極大改善了焙燒爐系統負壓狀態，減少了系統粉塵溢出的現象，預防且解決了安全環保事故的發生，實現了企業清潔化生產，環保作用明顯。