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第六章贮料及加料设备主讲：郭宏伟陕西科技大学材料科学与工程学院引言玻璃厂使用的原料种类，来源以及配合料制备过程中的粉碎、筛分、称量、混合及粒化等部位，为了使生产连续进行，在生产过程中往往需要把这些原料分门别类地暂时贮存起来，然后再按要求均匀地供给下一道工序，这就需要用到贮料设备。料仓及与其关联的加料、卸料和控制设备，可以消除生产中各环节之间的不平衡；还可以排除因设备检修而造成的生产间断和因生产管理、工作班制的差异所构成的干涉，保证生产的连续性。因此，随着玻璃工业的发展，料仓已成为玻璃工厂工艺过程中的一个相当重要的环节，它的功能和作用将日益凸显。§6.1粉料的基本性能一、流动性松散物料利用自身重力克服料层内力所具有的流动性质称为重力流动性。物料从料仓中顺利的卸出就是靠其自身的重力流动性。有时料仓中物料不能自由流出，这主要是由于料层内力大于重力的缘故。所谓内力，就是由物料颗粒之间摩擦力、黏结性和静电力等构成的。这种内力导致松散物料在从料仓中卸出时容易出现结拱和结管的现象，影响物料卸出。图6-1粉料的重力流动性实验示意图图6-2粉料流动状态区域图在对粉料流动状态的研究中，布朗（Brown）和霍克斯雷（Hawksley）的理论比较接近现实。将料仓卸料口附近物料分成为A、B、C、D、E五个区域带（如图6-2）。A为擦过B带向料仓巾心方向迅速滑动带，B为擦过E带向料仓中心方向缓慢滑动带，C为颗粒垂直运动带，D为自由降落带，E为没有运动的部分。这个分析和研究对料仓的设计有一定指导意义。二、休止角松散物料的休止角，包括静休止角和动休止角。静休止角是指物料自由撒落所形成的料面与水平面之间的夹角。而动休止角是松散物料在振动条件下的休止角。图6-3动休止角的测定1—器皿；2—平板；3—指针；4—标尺；5—漏斗；6—钢锤动休止角的测定方法在器皿1（参见图6-3）上放置一块平板2，板的一侧装有活动指针3，板的另一侧装有圆弧形标尺4，平板上方装有漏斗5，漏斗口距离平板250mm。将漏斗打开后，物料自然流出，并逐渐在平板上堆起（多余的物料落入器皿中）。料放完后，将质量为110g的钢锤6自175mm高处落下振动平板。然后将指针贴在料堆斜面上，读出动休止角的度数。三、压缩率粉状物料的压缩率采用下式表示：%100压实密度压实密度－松散密度压缩率=四、刮铲角刮铲角（平板角）是指将水平埋入粉料中的刮铲（平板）垂直向上提起，当刮铲离开料面后，平板上的粉料料面与平板之间的夹角。五、黏结率黏结率将通过0.475毫米筛孔（200目）的试样2g放在三层分析筛上按一定时间在振动器上进行振动。通过称量每层筛面上残留的物质量，并计算其百分率，三个百分率之和即黏结率。六、均匀性系数均匀性系数是指使试样能通过60%的筛孔径（mm），与使试样通过10%的筛孔径的比值。比值越大意味粉料粒度越不均匀。均匀性系数=式中d60——试样能通过60%的筛孔径，mm；d10——试样能通过10%的筛孔径，mm。1060dd§6.2贮料设备的类型与结构一、贮料设备的类型图6-4贮料料仓的形状图6-5贮料料斗的形状按贮料设备在厂房零点标高的位置，可分为地上和地下两种。其中地下贮料仓多用北方寒冷地区，以地下石英砂库较多。按建造材质不同，可将贮料设备分为金属的、钢筋混凝土的和木质的。磨损性和湿式料需采用耐磨衬层，防锈和排料装置这样的措施，避免配合料组分被污染。按贮料贮藏时间及贮料设备容量大小，可将贮料设备分为料库、料仓和料斗三类。照片来自山西宏伟玻璃厂照片来自山西宏伟玻璃厂照片来自贵阳第二玻璃厂照片来自贵阳第二玻璃厂（1）料仓的作用①运输影响:进厂间歇、气候季节。②设备检修：停歇。③设备能力均衡：工作班制差异。原料通常以散装、袋装或桶装方式提供。原料千万不能装错仓。（2）料仓形式①制造材料：混凝土，钢，或二相结合。磨损性和湿式料需采用诸如料囊、耐磨衬层、防锈和排料装置这样的特殊措施。应避免配合料组分被污染。②贮存时间：以月计——料库以天计——料仓以小时计——料斗（改变物料流动方向）配合料组分具有不同的流性，因此，料仓的形状和尺寸应设计成易于卸料。（3）料仓的故障①漏斗流后进先出②成拱（4）料仓助流与防止分料的措施1)防止成拱、管流①设计时设计成整体流动偏向卸料口、曲线料斗、外插孔，或减少料斗顶角和增加卸料口尺寸、仓壁加涂层等。②改流体（位置、大小、角度）有圆锥形、角锥形、圆板形和圆柱形等。③仓壁振动器（数量、位置）在钢制料仓的仓壁上装设振动器，使仓壁产生局部振动。④振动料斗适于具有附着性的细粉，北方石英砂冻结。⑤设置防冻蒸汽管北方石英砂冻结。2)防止分料的措施：主要是粒度分料。有滚落分料、附着分料、填充分料。①加料口加上挡板。②料仓的形状细而长。减少堆积分料。③加细长多孔的加料管。二、料仓结构在工厂中一般用的组合式料仓的垂直壁部分是其主要贮料部位，它的尺寸通过储量来确定。此外，料仓结构还包括料仓底部角、卸料口及料仓活化装置等。图6-6料仓底部角图6-7ϕ角卸料口料仓卸料口的形状、大小及所在位置，直接影响料仓的操作。对矩形料仓来说，卸料口有圆截面及长方形截面。其所在位置如图6-8所示，有如下三种情况：第一种是卸料口在料仓的中央，料仓下部的四个壁均为倾斜的。第二种有三个壁是倾斜的，一个壁是垂直的。第三种由于有两个壁是垂直的，而垂直壁是不产生滞留现象的，所以不易结拱。虽然如此，但还是采用第一、第二种位置的居多。因为对同等容量的料仓来说，第三种料仓高度要大。图6-8料仓卸料口位置堆积分料会导致物料出现偏析。粉体偏析分料机理有：1．附着偏析：细料易附着于仓壁，在外力作用下，料层剥落，使卸料粒度分布变化。多发于几微米以下及对静电感应较强的颗粒。2．填充偏析：粉体流动过程中，表面粗粒滚动速度大于细粒，造成偏析。3．滚落偏析：粗颗粒滚动摩擦系数小于细颗粒，因此，粗颗粒沿静止分体表层滚落的速度大于细粒，形成偏析。防止偏析粉料的方法可采取如下方法：1．均匀投料法：设多个投料口，避免单一投料口。并保持一定的料位，尽可能缩短投料流径。2．料仓的构造：整体流料仓有利于消除偏析，料仓可采用细高型、将大尺寸料仓隔断为若干个细高料仓组合、在料仓中设置中央孔管或侧孔卸料等措施。3．物料改性：将物料粉碎到尽可能细，可消除偏析。三、测定料位装置图6-17料位测量装置示意图1.重锤式料位计2.阻旋式料位计3.隔膜料位控制器4.电容料位指示器5.同位素料位控制器6.超声波料位测定器料位的测定方法还有很多，在选择时主要考虑下述四个因素：1．料位记录方法：现场记录或遥控。2．料仓尺寸、结构、材质及安装位置、给料机和卸料机的类型。3．物料的粒度，流动性等物理及化学性质。4．料仓内部压力条件。§6.3料仓设计与布置一、容积计算矩形组合料仓的容积可以看成是一个平行六面体和一个截头角锥体容积之和。见图6-4，如果它的卸料口为正方形，则料仓的总容积为:式中V矩——料仓的容积，m3；h——料仓平行六面体的高，m；l1——料仓的长，m；S——料仓锥形部分的高，m；l2——料仓的宽，m；a——卸料口的边长，m；22121216aalalllSlhlV矩二、卸料能力计算如果料仓设计的合理、卸料口大小适宜，贮存的物料流动性好，则料仓的卸料能力可通过公式求出。V=3600Fv式中V——料仓的卸料能力，m3/h；F——卸料口面积，m2；v——物料的卸出速度，m/s。物料卸出速度与物料的粒度、均一性系数、水分、颗粒强度、及料仓的装料高度有关。在粗略计算时可取v=0.5～2.0m/s。三、仓位布置配料料仓的布置根据配料装置的不同而有所不同，归纳起来配料料仓的布置可分为排仓（排式料仓）和塔仓（塔式料仓、群仓）两种形式，如图6-19所示。图6-19料仓的布置a—排仓；b—塔仓图6-20排仓布置排仓优点：排仓基本上是每个料仓都设置一独立的称量系统和输送系统，生产能力较大，维修方便，即使个别系统发生故障一时无法修复正常，还可以利用旁路系统来保证整个配料工序的继续运转。缺点：是占地面积大，投资高，设备利用率不足，集中治理粉尘有困难。图6-21塔仓布置塔仓的优点：占地面积小，可以将几个料仓紧凑地布置在一起，合用一套称量系统、除尘系统和输送系统，可以减少设备、节约投资。由于塔仓的每台设备都得到充分的利用，效率高。缺点：对设备维护保养要求高，任何一台设备发生故障，整个配料系统的运转就要停顿，因此要求管理严格，设备的可靠性要高。此外因塔仓的布局紧凑，也给维修带来一定的困难。成都南玻料仓掉落事故照片目前应用广泛的加料机械有圆盘给料机、螺旋式给料机、柱塞式给料机、薄层加料机、电机振动给料机等。以前应用最广泛的电磁振动给料机因其噪音大、易损坏，已逐渐被噪音小、结构简单的电机振动给料机所取代。选择加料机械应能满足下列要求：（1）加料量要准确，并能在一定范围内调节，操作方便，最好能采用自动化控制系统。（2）结构合理，适应工艺要求（运输距离、加料方向、落差高低和密封情况等）。（3）机件磨损小，不沾料，噪音小。§6.4圆盘给料机图6-22圆盘给料机1—固定刮板；2—转盘；3—套筒；4—螺杆；5—料仓加料能力计算圆盘给料机加料能力主要取决于所用盘的转速和盘每一转被刮板刮下的物料量。按下式计算：式中n——圆盘转速，r/min;γ——物料松散密度，t/m3；h——被刮去物料的高度，m；R——圆盘物料堆底部半径，m；r——被刮去物料环上部半径，m；Q——圆盘给料机加料能力，t/h。hrRrrRhnQ222360§6.5叶轮给料机叶轮给料机也称星形给料机，它用于将上部料仓中的干燥粉状物料或小颗粒物料连续地、均匀地喂送到下一设备中，是一种定量给料设备。图6-24叶轮给料机结构及其外形1—自清式磁选机构；2—叶轮；3—接杂袋；4—进料口；5—出料口；6—调风板叶轮式给料气密性好，用于煤气发生炉，袋式除尘器，旋风除尘器。ZFLnQ60式中，Q为生产能力，t/h；Z为叶轮格数；L为叶轮宽度，m；F为叶轮每格的有效截面积，m2；n叶轮转数，转/分；γ为物料的容积密度，t/m3；；ψ为物料填充系数，ψ=0.8。§6.6螺旋给料机螺旋给料机是集粉体物料稳流输送、称重计量和定量控制为一体的新一代产品。它适用于各种工业生产环境的粉体物料连续计量和配料。它的特点是本身容易封闭，不产生灰尘，适用于细粉状物料的输送。螺旋给料机用于给料量不大但需强制给料的场合。图6-25螺旋给料机示意图1—料口；2—料斗；3—输送槽；4—闸门；5—检查门；6—链轮；7—电机机座；8—螺旋体；9—管轴；10—出料口；11—轴承；12—盖板带有螺旋片的转动轴在一封闭的料槽内旋转，使装入料槽的物料由于本身的重力及其对料槽的摩擦力的作用，而不和螺旋一起旋转，只沿料槽向前移动，其情况类似不能旋转的螺母沿着螺杆作直线运动一样。在垂直的螺旋输送机中，物料是靠离心力和对槽壁产生的摩擦力向上输送的。螺旋输送机的主要特征是：结构比较简单、紧凑，工作可靠，成本低廉，维修比较容易；因料槽是封闭状的，所以较适合于易飞扬的粉料；一台输送机可以同时向两个方向给料，也可以由两个方向向一处给料；物料在给料过程中可以进行混合、搅拌等作业。它的主要缺点是：由于物料对螺旋及料槽的摩擦和对物料的搅拌，使单位功率消耗增大；同时对螺旋及轴的磨损严重；该机对超载很敏感；易产生堵塞现象。螺旋叶片是螺旋给料机的重要部件，它的形状根据物料的性质和给料要求可以有多种形式。1）标准螺距螺旋焊接在轴上，构成一个整体，特点是操作稳当。2）双螺旋面它具有比标准螺旋更为均匀的料流，为要求精确控制给料的场合提供条件。3）带状螺旋面主要用于具有粘性或呈胶结状物料的给料，这种物料通常能粘在标准螺旋面和轴的衔接处，而带状螺旋面和螺杆之间的间隙正好能避免此弊端。4）双带状螺旋面它的主要优点是料流均匀，给料平稳准确。5）直径渐大形螺旋面它的主要优点是能防止过载堵塞现象。其输送能力沿物料前进方向逐渐增大，主要用于料仓的给料、消除料仓的死角。6）螺距渐大的螺旋面它的主要