孟峰 季平 成鋼 沈麗婷 唐登 王偉峰

（中國新型建材設計研究院有限公司 杭州 310022）

0 引言

目前國內(nèi)浮法玻璃行業(yè)使用的原料多數(shù)以噸袋包裝進廠（硅砂除外），主要原料如純堿、白云石、長石、石灰石等拆袋后經(jīng)斗式提升機、皮帶輸送機等機械設備送入料倉儲存。這種輸送方式具有簡單可靠、輸送能力大等優(yōu)點，被國內(nèi)浮法玻璃行業(yè)普遍使用。但機械輸送也存在輸送過程中粉塵較大，現(xiàn)場工作環(huán)境差等缺點。另外，斗式提升機本身較高，直接造成原料車間高度超高。

以國內(nèi)某大型浮法玻璃廠為例，該生產(chǎn)線自1998年投產(chǎn)以來一直使用機械上料形式，因設備老舊，原料車間長期粉塵較大，工作環(huán)境惡劣。2019年3月份該廠計劃開始冷修，上料系統(tǒng)要做全面改造。在冷修前，我司結合經(jīng)驗，向客戶提出了主要原料氣力輸送方案，擬將純堿、白云石、長石、石灰石等5種主要原料輸送方式改為氣力輸送。

1 機械上料

機械上料是指利用電動機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生動能，帶動皮帶、料斗、刮板等運轉(zhuǎn)，將物料水平、傾斜、垂直輸送的一種輸送方式。機械上料將多種輸送機械如喂料機、斗式提升機、皮帶輸送機等按工藝要求進行組合，完成工藝需要的輸送過程，本身具有輸送能力大、設備投資省、運行成本低、故障率低等優(yōu)點，同時，也具有設備體積大、布置不靈活、運行粉塵量大等缺點。

2 氣力輸送

氣力輸送又稱氣流輸送，是利用氣流的能量，在密閉管道內(nèi)沿氣流方向輸送物料，是流態(tài)化技術的一種具體應用。1853年歐洲出現(xiàn)了第一個氣力輸送裝置，氣力輸送用于玻璃原料輸送上是由德國的H·Braun—AngohKGHagen公司在輸送玻璃原料純堿中首先使用，最終獲得了成功［1］。

氣力輸送裝置結構簡單，操作方便，可作水平、垂直或傾斜輸送。通常情況下，氣力輸送裝置按輸送壓力可分為負壓輸送和正壓輸送兩大類。負壓輸送是以低于大氣的氣體壓力將物料和大氣一起吸入管道后進行氣力輸送。負壓輸送的負壓一般由羅茨風機產(chǎn)生，通常適用于磨蝕性小、容重低的物料輸送，輸送距離相對較短。正壓輸送以高于大氣的氣體壓力推動物料在管道內(nèi)進行輸送。正壓輸送按氣源壓力大小也可分為兩大類：一類主要采用羅茨風機為氣源，壓力通常低于0.2 MPa，適用于物料短距離輸送；另一類主要采用空壓機為氣源，壓力高于0.2 MPa，可適用于物料長距離、大高差輸送。

3 設計方案

根據(jù)浮法玻璃工廠原料的性質(zhì)、輸送距離以及生產(chǎn)性質(zhì)，設計方案選用正壓氣力輸送來輸送原料，氣源采用空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣。這種類型的氣力輸送裝置被稱為倉式氣力輸送泵，簡稱為倉泵。倉泵廣泛應用于電廠粉煤灰、礦粉等粉狀物料的輸送，是一種成熟的粉料輸送設備。目前國內(nèi)外玻璃纖維行業(yè)原料輸送中普遍使用倉泵輸送，倉泵在國外浮法玻璃廠上料中也有較多的應用。

改造工程中設計了5套倉泵氣力上料系統(tǒng)，每套倉泵系統(tǒng)只能輸送指定的一種原料。每套倉泵系統(tǒng)均由以下幾部分組成：含有收塵器的倒料斗、倉泵、連接倉泵和接收料倉的輸送管道、含收塵器的接收料倉以及控制系統(tǒng)。倉泵系統(tǒng)互相之間獨立，單個系統(tǒng)即使有故障也不影響其他系統(tǒng)運行。單個系統(tǒng)流程如圖1所示。

原料車間氣力上料采用一班制生產(chǎn)，現(xiàn)有廠區(qū)壓縮空氣不足，為此在原料車間倉庫內(nèi)設空壓機系統(tǒng)一套，專供原料氣力上料使用。

根據(jù)原料車間的廠房現(xiàn)狀，將5臺倉泵放置在0.000平面，在原有的二樓樓面上開孔并安裝5個專用料倒料斗，2種噸袋裝原料通過已有的倉庫行車吊到倒料斗上方卸入倒料斗內(nèi)，另外3種噸袋裝原料通過新加的電動葫蘆吊到專用料倒料斗上方卸入倒料斗內(nèi)。

正常生產(chǎn)時，根據(jù)料倉內(nèi)儲料情況補料。上料工和叉車工根據(jù)原料控制室的指令在指定區(qū)域內(nèi)操作，在二樓拆袋站工作的上料工只要不停地往指定的倒料斗內(nèi)拆袋補料即可?？刂葡到y(tǒng)自動發(fā)出指令發(fā)送物料，料倉倉滿時給出信號到中控室和拆袋站，上料工停止上料。

整個系統(tǒng)流程如圖2所示。

整個系統(tǒng)由5套獨立的氣力上料系統(tǒng)組成：純堿氣力上料系統(tǒng)、白云石氣力上料系統(tǒng)、石灰石氣力上料系統(tǒng)、長石氣力輸送系統(tǒng)和芒硝氣力上料系統(tǒng)。5套上料系統(tǒng)共用一套壓縮空氣制備系統(tǒng)和壓縮空氣儲氣系統(tǒng)，3個壓縮空氣儲氣罐可互為備用，提高系統(tǒng)的可靠性。將用量最大的兩種原料——純堿和白云石的倒料斗集中設置在原料倉庫的二層平臺上，直接使用倉庫內(nèi)的行車吊運噸袋，不用叉車搬運噸袋。剩下的三種原料的吊運集中在一根電動葫蘆軌道下，以便于集中生產(chǎn)管理。電動葫蘆采用一用一備配置，確保吊裝設備隨時可以使用。生產(chǎn)時，裝料工先氣送純堿，純堿倉滿后再氣送白云石，生產(chǎn)中禁止混裝，以防上錯料。在純堿和白云石上料完成后，裝料工再來操作石灰石氣力上料系統(tǒng)上料，石灰石上料完成后再按順序氣力輸送長石，最后氣力輸送芒硝。整個上料系統(tǒng)按順序依次上料，避免了集中上料帶來的用氣高峰對壓縮空氣管網(wǎng)的沖擊，同時也防止了混裝可能帶來上錯料的問題。

4 工程實施情況

4.1 工程實施過程

在與客戶確定完設計方案后，我司緊跟現(xiàn)場冷修總進度，用半年時間完成了全部的工程設計、設備訂貨及制造、舊設備拆除、新設備現(xiàn)場安裝和調(diào)試工作，到2019年8月下旬原料車間氣力上料系統(tǒng)正式投入使用，至此項目全面完工。

改造工程完工后，與沒有改造前相比，上料工段再也沒有冒灰、漏灰等現(xiàn)象，現(xiàn)場工作環(huán)境明顯好轉(zhuǎn)，達到了預期的使用效果。

4.2 設備運行情況介紹

到2020年8月下旬，5種主要原料的氣力輸送系統(tǒng)已正常投入使用了一年，一年來現(xiàn)場使用情況如下：

（1）彎頭磨損情況

除1個彎頭出現(xiàn)三次點蝕，后用修補法修補后接著使用外，其余40個彎頭均沒有磨穿，無需更換。設計彎頭整體壽命為6個月左右，而實際情況比原來預期要好很多。說明浮法玻璃原料適合倉泵輸送，能夠滿足使用要求，與玻璃纖維行業(yè)無異。

（2）設備運轉(zhuǎn)情況

現(xiàn)場沒有出現(xiàn)過因無法上料而影響主線的生產(chǎn)事故。這期間有少量的儀表更換以及管道輕微堵料等故障，最終都找到了有效的解決方法，這些加深了操作人員對設備的理解和操作。操作人員通過有效的數(shù)據(jù)跟蹤，及時了解設備的運行情況，為設備高運轉(zhuǎn)率提供了保障。

（3）實際能耗情況

本項目改造前，上料主要設備為9臺斗提、4臺六角篩以及相應的收塵系統(tǒng)等，總裝機功率為264 kW；改造后加上空壓機的160 kW后，總裝機功率為210 kW。按改造后因上料輸送速度變慢，上料時間加長30%計算，改造前后兩者耗能相差無幾。與原有的機械上料系統(tǒng)相比，并沒有顯著加大裝機功率或電耗水平，倉泵輸送在能耗方面可以接受。

4.3 改造項目前后運行數(shù)據(jù)

（1）改造前上料用電噸耗為5.3 kWh，改造后為5.9 kWh，改造后電耗增加了0.6 kWh/t，按每千瓦工業(yè)電價0.8元計算，增加了運行成本0.48元/t。

（2）改造后使用量最大的兩種料（純堿和白云石）不用叉車倒運，直接用電動行車吊到倒料斗上卸料，最大限度地減少了叉車使用，節(jié)約了柴油的消耗。改造前上料柴油噸耗為0.17 L，改造后僅為0.05 L，節(jié)約柴油0.12 L/t，按柴油油價6.5元/L計算，節(jié)約運行成本0.78元/t。

（3）改造后上料工時加長，改造前工時噸耗為0.14 h，改造后為0.16 h，按每小時工時費25元計算，增加運行成本0.5元/t。

（4）改造后設備維護量顯著減小，維修費用顯著降低。以年輸送8萬t原料計算，改造前噸維修成本為0.63元/t，改造后為0.23元/t，節(jié)約運行成本為0.4元/t。

（5）改造前后的設備投資相近，氣力輸送設備投資（包括安裝調(diào)試）410萬元，機械輸送設備投資（包括安裝調(diào)試）430萬元。按設備10年折舊、殘值10%計算，改造后節(jié)約運行成本為0.225元/t。

以上運行數(shù)據(jù)表明：改造后電耗和人工工時少量增加了，而柴油消耗減少了、維修成本減少了、設備折舊也減少了。改造前噸上料成本為14.3125元，改造后為13.8875元，上料噸總運行成本減少了0.425元，相當于上料噸總運行成本減少了3%。

5 結語

與機械輸送相比，氣力輸送裝置布置靈活，可靈巧地轉(zhuǎn)換輸送方向繞開或避開各種障礙物，同時還具有環(huán)保、設備占地小、運轉(zhuǎn)部件少、便于維護等優(yōu)點。我司通過長時間跟蹤在國內(nèi)某浮法玻璃廠實施的上料改造項目，收集到的運行情況和運行數(shù)據(jù)表明氣力輸送在可靠性、運轉(zhuǎn)率、維修量以及運行成本等方面均適用于浮法玻璃行業(yè)主要原料上料，在該玻璃廠實施的主要原料氣力上料改造項目順利達到了預期的效果。

隨著近十年我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，作為一種高效環(huán)保成熟的原料輸送方式，氣力輸送在國內(nèi)各行各業(yè)得到了更加廣泛的應用。與其他行業(yè)相比，浮法玻璃行業(yè)在生產(chǎn)和原料方面有一定的特殊性，影響了氣力輸送在國內(nèi)浮法玻璃行業(yè)的應用。通過這次有益的上料改造項目，表明氣力輸送適用于國內(nèi)浮法玻璃行業(yè)主要原料上料，項目的成功運行表明國內(nèi)浮法玻璃行業(yè)在上料中應用氣力輸送具有較好的發(fā)展前景。