空气炮在阿海水电站拌和系统料仓清堵中的应用.doc

空气炮在阿海水电站拌和系统料仓清堵中的应用温付友(中国水利水电第七工程局有限公司五分局四川彭山)摘要：本文以阿海水电站工程为例，利用空气炮解决了拌和系统砂罐及拌和楼料仓中砂起拱清堵困难的问题。针对砂在两种不同料仓内的料流形态进行受力分析，着重说明了空气炮在防堵过程中的应用，工作原理及注意事项，为类似水电工程推广使用提供参考。关键词：空气炮拌和系统料仓清堵应用1.工程简介阿海水电站位于云南省丽江市玉龙县（右岸）与宁蒗县（左岸）交界的金沙江中游河段，是金沙江中游河段一库八级的第四级，上游与梨园水电站相衔接，下游为金安桥水电站。电站库容8.06×108m3，最大坝高130m，装机容量2000MW（5×400MW）；工程枢纽由混凝土重力坝、左岸导流洞、坝后式引水发电建筑物等组成。阿海左岸上游混凝土拌和及制冷系统布置区域为距坝轴线约1.2km的左岸坝顶公路内侧，系统混凝土生产规模720m3/h。本混凝土生产系统砂石骨料从新源沟砂石系统通过2km长距离胶带机输送砂石骨料至拌和系统骨料罐。系统布置10个骨料罐，大石、中石、小石、常态砂、碾压砂各两个，骨料罐直径12m，高20m。系统由2座2×6m3强制式搅拌楼和1座4×3m3自落式搅拌楼组成。2.砂罐及拌和楼料仓堵塞的原因阿海水电站砂石系统生产毛料采用灰岩，其抗压强度在60～90Mpa，人工砂石加工系统生产砂的石粉含量在19%～22%之间，石粉中<0.08mm含量在67%～78%之间，砂中含水存在超标现象，导致砂一进入骨料罐、料仓8小时内就起拱，造成砂下料难，给混凝土的正常生产带来极大难度。现就砂进入骨料罐及拌和楼料仓料流情况进行分析。2.1砂罐中料流分析砂在下料过程中一般有以下三种流动情况： 图1砂罐料流示意图图a为整体物料从下料口卸料，这是砂罐中最理想的下料状态。图b、c按卸料口大小成柱状下料状态，其它区域物料部分流动或停滞流动，大大减少了砂罐的活容积，砂罐补料相当频繁，同时增加了料罐内砂的粘结、起拱，造成砂罐堵塞。砂罐中设置了4个下料口，卸料时形成向料口收缩的圆锥形，横截面从上而下逐渐缩小，当打开下料口气动弧门时，储存在罐中的砂因自重作用，克服阻力向下流动。在砂下降过程中，每下降一个微小的高度，砂颗粒均要重新排列，砂颗粒的原有层面呈不均匀下降，以适应截面收缩的变化。由于截面收缩的增大，砂颗粒愈接近下料口，其相互间的挤压错动也愈大，砂料流内外摩擦力也急剧增大，当各种阻力的影响使砂颗粒原有层面破坏到一定程度时，便产生图b、c形式的管状流。当砂料因仓内各种阻力达到超过其自重垂直静压力时，砂料流中断，起拱堵塞，流动就完全停滞。在生产中，通过多次料流分析及生产性试验，起拱部位约在料仓下料口上部约2m处。在此处安装KQP-B-500（容积500L）型空气炮，有效解决了砂下料困难的问题。2.2拌和楼料仓料流分析 图22×6m3拌和楼料仓示意图图3拌和楼料仓料流示意图拌和楼料仓分为砂1、砂2两个仓，两个砂仓漏斗斜面段上、下段采取不同角度设计。砂1仓料斗角度较缓，砂2仓料斗角度较陡，砂在仓内流动下面快，上面逐渐变慢。瞬间形成整体流状，在一定程度上减少了砂仓堵塞现象的发生。但影响砂下料的根本原因是砂的特性（包括石粉含量、含水率等），砂的石粉含量和含水率两项主要指标超标时，其粘聚力增强、流动性变差，当它在重力作用下，呈漏斗状从卸料口排出时，料流的形状是与卸料口尺寸相当的柱状体，在此柱状体内，砂受重力作用产生的剪切力必须大于内摩擦力时，砂才能流动，而剪切力的大小与砂对仓壁的摩擦力、砂内部摩擦力以及砂仓的下料斗有关。因砂1仓与砂2仓的几何形状不同，所以要根据料仓内的剪切力、摩擦力、侧压力进行受力分析确定空气炮的大小和安装位置（因不同 型号的拌和楼料仓的几何尺寸均不一样，在此不再分析）。当料仓下料斗段某点剪切力等于摩擦力时，此处为砂结拱的临界点，故在此处安装空气炮，当空气炮的冲击力大于此点的静摩擦力时，就能清除堵寒，有效解决砂起拱问题，满足混凝土的正常生产。3.空气炮的工作原理空气炮是以突然喷出的压缩气体的强烈气流，以超过一马赫(音速)的速度直接冲入贮存散体物料的闭塞故障区，它是利用空气动力原理，工作介质为空气，由一差压装置和可实现自动控制的电磁阀、瞬间将空气的压力能转变成空气射流动力能，这种突然释放的膨胀冲击波，克服了物料静摩擦而形成的起拱，使仓内的物料又一次恢复流动，从而保证物料输送和生产的连续性。4.空气炮使用中应注意的问题4.1空气炮气源空气炮所使用的压缩空气须是经过滤后的干燥空气，工作压力为0.4～0.8Mpa，气源最好与拌和系统空压站分开设置，否则会影响拌和系统用风。施工及运行时防止气源管路漏气、堵塞造成储气罐的压力降低，影响空气炮的正常使用，也加大了空气炮的充气时间，造成空气炮在运行中不能连续放炮，影响正常生产。4.2空气炮内有积水或杂物空气炮体一般设置有疏水塞，安装过程中应注意将其向外布置，运行期间定期排水，若空气炮罐体内积水过多或有杂物，可能造成空气炮活塞卡失灵或损坏密封圈，导致空气炮不能充气、排气或者漏气量过大。4.3喷射管的安装长度角度不当喷射管的安装长度根据卸料口的位置距离确定，据阿海水电站拌和系统施工经验，喷射管的管端与卸料口的距离控制在1～1.5m范围内，大于此距离冲击波不能有效克服物料内摩擦力，大大降低放炮效果，小于此距离未完全发挥使用功效，造成资源浪费。另外，空气炮伸入仓内的管头应向下流线型布置，其角度与水平线的夹角应不小于15度，否则可导致堵管，而且对对侧空气炮或仓壁造成不利。5.结语通过云南金沙江阿海水电站拌和系统砂骨料罐及拌和楼料仓内的运用实践，空气炮在拌和系统骨料罐、拌和楼料仓以及水泥煤灰罐破除起拱、堵塞方面效果显著，将在类似水电工程中得到广泛应用。参考文献 1、浅谈空气炮在煤仓防堵中的应用及选型［J］煤炭加工与综合利用，2006，闫志成2、大型煤仓用空气炮的计算原理分析［J］.2006，（2）.宋秀索3、空气炮清堵装置的研究与应用［J］.2005，（12）陈荣斌陈立龙4、濮阳市压力容器有限公司《空气炮安装使用说明书》