除塵設(shè)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(zhì)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(shè)置專門的廢水處理設(shè)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(shù)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(tǒng)必須考慮粉塵的性質(zhì)及系統(tǒng)中各部分參數(shù)設(shè)計的合理性,特別是除塵管道內(nèi)合理風(fēng)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(tǒng)的運行阻力有著決定性的影響。

 

    黑索金的性質(zhì)

 

    黑索金是無嗅、無味、白色粉狀晶體,屬于環(huán)狀硝基胺炸藥,體積質(zhì)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(chǎn)品顆粒松散,不結(jié)團(tuán),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(jìn)行試驗時,其爆炸百分?jǐn)?shù)80 %。綜上所述,黑索金是一種難溶、易燃易爆、有毒、化學(xué)穩(wěn)定性差的物質(zhì)。

 

    除塵原理

 

    采用引風(fēng)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(nèi)外氣壓差形成高速氣流,而高速氣流可以帶走粉塵。根據(jù)此負(fù)壓吸附原理設(shè)計的除塵設(shè)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(fēng)機工作使吸附罩內(nèi)形成負(fù)壓,浮藥在氣流的作用下進(jìn)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(nèi)反吹風(fēng),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(shè)備,安全是第一位的。因此本設(shè)計從預(yù)防性措施和設(shè)計措施兩方面著手。

 

    (1) 預(yù)防性措施。①使粉塵的濃度盡量低于爆炸下限,在傳統(tǒng)干燥尾氣除塵系統(tǒng)流程中,引風(fēng)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(zhì)量濃度

 

    通常> 15 g/ m3 ,引風(fēng)機葉輪與粉塵的摩擦有引起爆炸的危險。而本設(shè)計的引風(fēng)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(fā)生事故,而本項技術(shù)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(zhì)采用防靜電針刺氈,并且袋式除塵器及管路系統(tǒng)可靠接地,要求接地裝置的接地電阻R ≤4 Ω。

 

     (2) 設(shè)計措施。粉塵爆炸也可能由其他原因引起,因此,應(yīng)采取措施以使損失減小到最低程度: ①把爆炸結(jié)果限制在容許限度之內(nèi),設(shè)計為承受最大爆炸壓力的耐壓結(jié)構(gòu)。②采納隔膜泄爆結(jié)構(gòu)和爆炸轉(zhuǎn)向器,防止爆炸傳入周圍設(shè)備。③消除袋式收集器內(nèi)任何可能積灰的平臺及死角,灰斗內(nèi)不允許存積粉塵,對設(shè)備實行全自動監(jiān)控及故障報警處理。

 

     3. 2 　集塵罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計

 

     集塵罩的設(shè)計目的就是利用較小的排風(fēng)量來控制塵源,把絕大多數(shù)的粉塵捕集在罩內(nèi),使粉塵的擴散限制在最小范圍內(nèi),從而提高設(shè)備運行的經(jīng)濟效能。為使罩內(nèi)保持一定的負(fù)壓,并且排塵管道內(nèi)風(fēng)速合理,罩口面積與排塵管道面積比限制在14∶1 內(nèi)。由于集塵罩內(nèi)風(fēng)速不足以把所有粉塵帶走,所以把集塵罩設(shè)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(nèi)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(nèi)合理風(fēng)速的確定

 

     風(fēng)速過低將導(dǎo)致排塵管道中滯留部分火藥,增大設(shè)備的運行阻力,降低風(fēng)機工作效率,嚴(yán)重影響了除塵工序設(shè)備的運行,并埋下新的隱患;風(fēng)速過高將導(dǎo)致能源的浪費,并加速管道及其他部件的磨損,降低設(shè)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(shù)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(shè)備阻力隨濾料上積聚的粉塵層負(fù)荷的增大而增加,并隨濾料的結(jié)構(gòu)和過濾時間而變化。隨著過濾的進(jìn)行,濾料上的粉塵層逐漸增厚,阻力便相應(yīng)增加,這時如不及時清灰,就會使阻力一直上升,致使風(fēng)機運行風(fēng)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(shè)備阻力達(dá)一定值時就必須清灰,以便將阻力控制在一定范圍內(nèi),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(fēng)的強度和時間是可調(diào)的。實現(xiàn)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(jié)構(gòu),其噴吹輸出口為雙鈕線形式。當(dāng)控制儀發(fā)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(guān)閉,停止噴吹。這種脈沖閥兩個膜片的節(jié)流通道分開設(shè)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(shè)備運行自動化,提高設(shè)備運行可靠性,本設(shè)備采用西門子S7 200 型可編程控制器,它價格低、性能優(yōu)良,具有程序容量較大、運行速度快、多種中斷、編程靈活等優(yōu)點。筆者選擇該系列中的214 作為CPU 模塊,并擴展兩塊EM222數(shù)字輸出模塊和一塊EM231 模擬輸入模塊。為了調(diào)節(jié)空氣噴吹的強度和噴吹時間,采用調(diào)節(jié)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(xù)時間(脈沖寬度) 。并且可以在不改變PLC 程序的情況下,通過調(diào)節(jié)對應(yīng)于PLC 面板上

 

    可調(diào)電位器SMB28、SMB29 的調(diào)節(jié)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(fēng)機與排灰氣缸控制由外部連鎖設(shè)備動合觸點接入PLC 啟動,并設(shè)計出自動/ 手動功能。自動運行時系統(tǒng)的操作完全根據(jù)檢測輸入條件,按設(shè)定的程序執(zhí)行;手動操作時,程序采用循環(huán)查詢方式查詢手動操作鍵的輸入狀態(tài),然后根據(jù)各鍵的狀態(tài)執(zhí)行相關(guān)的操作。本系統(tǒng)的控制面板上有電磁閥、風(fēng)機、排灰氣缸3 個手動操作鍵,且當(dāng)功能選擇置于手動方式時才有效。

 

    結(jié)語

 

    針對黑索金易燃易爆的特點,設(shè)計出小型防爆脈沖袋式除塵器,其主要技術(shù)參數(shù):處理風(fēng)量1 000 m3/ h ;尾氣溫度<60 ℃;過濾面積10. 3 m2 ;過濾風(fēng)速0. 13 m/ s ;入口含塵質(zhì)量

 

    濃度< 50 g/ m3 ;出口含塵質(zhì)量濃度< 50 mg/ m3 ;除塵器阻力< 1. 8 kPa ;濾袋規(guī)格:120 mm ×500 mm;濾袋材質(zhì):防靜電滌綸針刺氈;濾袋數(shù)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(shè)備的運行可靠性下一步將通過樣機試驗進(jìn)一步驗證。

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