雷管自動裝配線上袋式除塵器的設計和研究
更新(xin)時(shi)間：2015-07-31 08:58
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除塵設備是雷管自動裝配線上重要組成部分之一,主要是清除雷管壓藥過程中的浮藥,消耗壓藥過程中的隱患和提高雷管藥柱的質量
目前火藥除塵多采用水浴法,然而水浴法存在有用物料不能干法回收,泥漿處理比較困難,造成水系二次污染,并且需要設置專門的廢水處理設備等問題。
袋式除塵器可以很容易地解決水浴法的上述缺點,并且隨著各項配套技術的成熟使用越來越廣泛。袋式除塵器屬于過濾除塵,它以微薄的織物為過濾材料,利用濾料表面所粘附的粉塵層作為過濾層捕集粉塵作為除塵系統必須考慮粉塵的性質及系統中各部分參數設計的合理性,特別是除塵管道內合理風速的確定,濾料的選擇,清灰方式選擇等對除塵器的除塵效率和系統的運行阻力有著決定性的影響。
黑索金的性質
黑索金是無嗅、無味、白色粉狀晶體,屬于環狀硝基胺炸藥,體積質量1. 816 g/ cm3 ,假密度0. 8～0. 9 g/ cm3 。雷管裝藥需要的是流散性黑索金。流散性指產品顆粒松散,不結團,顆粒的大小從10μm 到500μm 不等,125 ±10μm 居多,占70 %以上。沖擊感度:用10 kg 落錘、25 cm 落高進行試驗時,其爆炸百分數80 %。綜上所述,黑索金是一種難溶、易燃易爆、有毒、化學穩定性差的物質。
除塵原理
采用引風機把一個密封箱中的氣體抽出去一部分,使密封箱變成部分真空箱,如果在此密封箱上開個小口,那么小口處因內外氣壓差形成高速氣流,而高速氣流可以帶走粉塵。根據此負壓吸附原理設計的除塵設備工作原理如圖1。
首先模具到位,吸附罩在氣缸的帶動下同模具形成一密封體,引風機工作使吸附罩內形成負壓,浮藥在氣流的作用下進入除塵器,由于浮藥粒徑太大通不過濾袋,從而被隔離開來,隨著除塵器的運行阻力變大,啟動直通脈沖閥,向濾袋內反吹風,來清除濾袋上的積塵,減小運行阻力。
作為處理易燃易爆粉塵的設備,安全是第一位的。因此本設計從預防性措施和設計措施兩方面著手。
(1) 預防性措施。①使粉塵的濃度盡量低于爆炸下限,在傳統干燥尾氣除塵系統流程中,引風機處于第一級和第二級之間或第二級和第三級之間。該處氣體的含塵質量濃度
通常> 15 g/ m3 ,引風機葉輪與粉塵的摩擦有引起爆炸的危險。而本設計的引風機處于干凈氣體中,這一不安全因素得以消除。還有常因濾袋表面清灰不良而積附過厚的粉塵,容
易發生事故,而本項技術具備的強大清灰能力避免了這一危險。②消除有效引燃源。主要是靜電,濾袋材質采用防靜電針刺氈,并且袋式除塵器及管路系統可靠接地,要求接地裝置的接地電阻R ≤4 Ω。
(2) 設計措施。粉塵爆炸也可能由其他原因引起,因此,應采取措施以使損失減小到最低程度: ①把爆炸結果限制在容許限度之內,設計為承受最大爆炸壓力的耐壓結構。②采納隔膜泄爆結構和爆炸轉向器,防止爆炸傳入周圍設備。③消除袋式收集器內任何可能積灰的平臺及死角,灰斗內不允許存積粉塵,對設備實行全自動監控及故障報警處理。
3. 2 集塵罩的結構設計
集塵罩的設計目的就是利用較小的排風量來控制塵源,把絕大多數的粉塵捕集在罩內,使粉塵的擴散限制在最小范圍內,從而提高設備運行的經濟效能。為使罩內保持一定的負壓,并且排塵管道內風速合理,罩口面積與排塵管道面積比限制在14∶1 內。由于集塵罩內風速不足以把所有粉塵帶走,所以把集塵罩設計為吹吸兩用式集塵罩。為避免反吹管阻擋粉塵在集塵罩內隨氣流運動,把反吹管一面做成菱形,且菱形臨近的夾角小于粉塵的安息角。
3. 3 管道內合理風速的確定
風速過低將導致排塵管道中滯留部分火藥,增大設備的運行阻力,降低風機工作效率,嚴重影響了除塵工序設備的運行,并埋下新的隱患;風速過高將導致能源的浪費,并加速管道及其他部件的磨損,降低設備的使用壽命。粉塵在氣體中運動屬于稀相氣固兩相流,此兩相流的數值模擬計算方法很多,本文采用顆粒軌道模型法。
清灰方式
設備阻力隨濾料上積聚的粉塵層負荷的增大而增加,并隨濾料的結構和過濾時間而變化。隨著過濾的進行,濾料上的粉塵層逐漸增厚,阻力便相應增加,這時如不及時清灰,就會使阻力一直上升,致使風機運行風量減少;同時由于濾料上的壓差增大至一定程度時,粉塵的穿透量就會增大,并可能使濾料縫隙間的沉積粉塵被抽走而使除塵效率降低。所以設備阻力達一定值時就必須清灰,以便將阻力控制在一定范圍內,從而保證除塵器正常工作。
筆者采用了低壓脈沖噴吹的清灰方式。低壓脈沖噴吹清灰的主要特點是:反吹風的強度和時間是可調的。實現這一功能的部件為脈沖電磁閥。筆者采用直通式脈沖閥,它為雙膜片直通結構,其噴吹輸出口為雙鈕線形式。當控制儀發出信號時電磁閥開啟,小膜片動作,使兩膜片間的空腔卸壓,大膜片相繼關閉,停止噴吹。這種脈沖閥兩個膜片的節流通道分開設置,啟閉時不會互相干擾,因而大大加快了啟閉速度。一個直通脈沖閥即可滿足34 m2 甚至更多濾料的清灰。
電器控制
為使設備運行自動化,提高設備運行可靠性,本設備采用西門子S7 200 型可編程控制器,它價格低、性能優良,具有程序容量較大、運行速度快、多種中斷、編程靈活等優點。筆者選擇該系列中的214 作為CPU 模塊,并擴展兩塊EM222數字輸出模塊和一塊EM231 模擬輸入模塊。為了調節空氣噴吹的強度和噴吹時間,采用調節移位脈沖占空比的方法來
控制電磁閥,定時器T0 用于控制移位的時間(脈沖周期) ,定時器T1 用于控制輸出為1 的持續時間(脈沖寬度) 。并且可以在不改變PLC 程序的情況下,通過調節對應于PLC 面板上
可調電位器SMB28、SMB29 的調節值來改變脈沖周期和脈沖寬度。電磁閥的啟動受差壓傳感器的檢測控制。風機與排灰氣缸控制由外部連鎖設備動合觸點接入PLC 啟動,并設計出自動/ 手動功能。自動運行時系統的操作完全根據檢測輸入條件,按設定的程序執行;手動操作時,程序采用循環查詢方式查詢手動操作鍵的輸入狀態,然后根據各鍵的狀態執行相關的操作。本系統的控制面板上有電磁閥、風機、排灰氣缸3 個手動操作鍵,且當功能選擇置于手動方式時才有效。
結語
針對黑索金易燃易爆的特點,設計出小型防爆脈沖袋式除塵器,其主要技術參數:處理風量1 000 m3/ h ;尾氣溫度<60 ℃;過濾面積10. 3 m2 ;過濾風速0. 13 m/ s ;入口含塵質量
濃度< 50 g/ m3 ;出口含塵質量濃度< 50 mg/ m3 ;除塵器阻力< 1. 8 kPa ;濾袋規格:120 mm ×500 mm;濾袋材質:防靜電滌綸針刺氈;濾袋數量:6 條;清灰方式:低壓脈沖噴吹清灰;壓縮空氣耗量:0. 03 m3/ s。至于設備的運行可靠性下一步將通過樣機試驗進一步驗證。
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