粉体材料工程

粉体材料工程第1页/共106页第6章粉体的储存与转运6.1粉体的储存6.2粉体的输送6.3粉体的喂料第2页/共106页6.1粉体的储存6.1.1粉料储存的作用与分类1、储存的必要性：（1）外界条件的限制由于受矿山开采、运输以及气候季节性的影响，原料进厂总是间歇性的，因此，厂内必须储存一定量的原料，以备不时只需。（2）设备检修和停车为了保证连续生产，各主机设备在检修与停车时，均应考虑有满足下一工序的足够储存量。第3页/共106页（3）质量均化进厂的原料或半成品往往不能保证水分、组成或化学成分的十分均匀，须在一定范围内有计划有控制地储存，使之进一步均匀化。（4）设备能力的平衡各主机设备的加工能力、生产班制和设备利用运转率是不一致的，为保证上下工序间的匹配和平衡，必须增设各种储料设备来解决。第4页/共106页2、储存的分类：（1）按被储存粉料的粒度分第一类：用于存放粒状、块状料的堆场、堆棚（库）和吊车库。第二类：用于储存粉粒状料的储料容器。（2）按储料器种类相对厂房零点标高的位置地上和地下。（3）按建筑材质不同砖砌的、金属的、钢筋混凝土的、砖石混凝土复合的。（4）按用途性质和容量大小料库、粮仓和料斗。第5页/共106页粉体料仓的种类（1）筒仓——时间长、量大。（2）料斗——时间短、兼作漏斗。（3）漏斗——不储存、调节料流方向与速度。第6页/共106页6.1.2料仓内粉体的流动（1）粉体的流动：指粉体层沿剪切面的滑动和位移。（2）流动性：在既定条件下，决定粉体流动能力的特性。（3）流动的分类：重力流动、振动流动、机械强制流动、流体介质中的流动。（4）重力流动性：指粉体由于自身重力克服粉体层内力所具有的流动性质，物料从料仓中卸出就是靠这种流动性。第7页/共106页流动状态Brown对平底容器中心部的圆孔或条形排料口的排料情况进行了研究，用砂子等自由流动的粉体进行排料观察。情况如图所示。第8页/共106页料斗的流动形式（1）料斗锥顶角θ小的流型；（2）锥顶角大的料斗流动形式；（3）筒仓垂直部分高而料斗锥角大的场合。第9页/共106页料仓内粉体卸出的流动形式（1）漏斗流：当料仓内粉料在卸出时，只有储料仓中央部分形成料流，而其他区域的粉料流不稳定或停滞不动，其流动区域呈漏斗状，这种流动形式称为漏斗流。（2）整体流：仓内整个粉体层，希望能够像液体一样地均匀地全部向下流动，这种流动形式称为整体流。第10页/共106页整体流于漏斗流料仓相比优点：（1）避免了粉料的不稳定流动、沟流和溢流；（2）消除了筒仓内的不流动区，形成先进先出，物料批次间和不同高度上的料层间基本无交叉，最大限度避免了储存期间的结块问题、变质问题或偏析问题；（3）颗粒料的密度在卸料时是常数。第11页/共106页6.1.3料仓内粉体的结拱及防范措施1、料仓内粉体拱的类型第12页/共106页2、防止结拱的措施（1）改善料仓的几何形状及尺寸；（2）降低料仓内粉体的压力；（3）减小料仓壁摩擦阻力。第13页/共106页6.1.4粉体的偏析及防范方法（1）偏析现象：粉体流动时，由于颗粒物性的差异和振动、下落轨迹、颗粒冲撞、安息角等的差异，粉体层的组成呈现不均质的现象。1）渗流偏析：粒度渗流偏析和密度渗流偏析。渗流现象：粉体堆积时，动态粉体层内的颗粒因或密度不同而穿插运动的现象。第14页/共106页2）振动偏析：振动槽内的颗粒在振动力的作用下，大颗粒会向粉体层的表面上升，小颗粒会向大颗粒的下面运动。3）颗粒的下落轨迹对偏析的影响有控制的改变下落轨迹，可以改变偏析状况。4）料堆上的颗粒冲撞对偏析的影响颗粒抛落距离越大，冲撞的影响越大。5）安息角的影响粒度相同，密度相同，安息角不同的粉体组成混合物料倾倒在料堆上时，安息角大、流动性差的颗粒往往集中在料堆中心附近，安息角小、流动性好的颗粒流向料堆的外围。第15页/共106页2、防止偏析的方法（1）减小粉体的流动长度；（2）改变投料方法。第16页/共106页6.1.5粉体仓容量的设计第17页/共106页第18页/共106页6.1.6料仓容积的设计料仓各部位尺寸料仓容积第19页/共106页6.2

粉体的输送设备

粉体输送设备很多，大致可分为机械输送设备、气力输送设备和交输送设备（汽车、轮船等），本章主要介绍机械输送设备。第20页/共106页

聚合后的聚氯乙烯烘干工段第21页/共106页聚氯乙烯包装工段第22页/共106页聚氯乙烯包装机第23页/共106页导辊输送机第24页/共106页码装，包装输送机第25页/共106页第26页/共106页12.1胶带输送机

胶带输送机是工业工程中应用最为普遍的一种连续输送机械，可用于在水平方向和坡度不大的倾斜方向对粉体和成件物料进行输送。胶带输送机可分为：固定式、可搬式等。书里还有一些设计，选型方面的内容，这里就比一一介绍了，只介绍一些基本知识，有需要时，可以查阅相关资料。第27页/共106页第28页/共106页第29页/共106页12.1.胶带输送机的结构

它由一条无端的胶带、改向滚筒、传动滚筒、固定在机架上的上托辊、下托辊以及拉紧装置等所组成。第30页/共106页6.2.1输送带

输送带起牵引和承载作用。有织物芯胶带和钢绳芯胶带两大类。

橡胶带多是由若干层帆布组成，帆布层之间用硫化方法浇上一层薄橡胶，带的上面及左右两侧都覆以橡胶保护层如下图所示。第31页/共106页帆布层的作用是承受拉力。显然，胶带越宽，帆布层亦越宽，能承受的拉力亦越大；帆布的层数越多，能承受的拉力亦越大。但胶带的横向柔韧性越小，如果胶带不能与支承它的托辊平服地接触，这样就有使胶带走偏，就有把物料倾斜倒出机外的可能。表1橡胶带的宽度与帆布层数的关系

橡胶带的宽度500cm650cm800cm1000cm帆布层数3—44—54—65—8第32页/共106页

由于胶带接头处的强度较弱，因此，橡胶带连接是影响胶带使用寿命的关键问题之一。橡胶带的连接方法可分为两类，即硫化胶结和机械连接。硫化胶结法是将胶带的接头部位用帆布和胶层，按一定的形式和角度割切成对称差极，涂以胶浆使其黏着，然后在一定的压力，温度条件下加热一定时间，经过硫化反应，使生橡胶变成硫化橡胶，以使接头部位获得较高的粘着强度。由于塑料输送带的耐腐蚀性作用强，因此塑料输送带也是发展方向之一，其制备方法与橡胶带相似。

随着环境保护的要求越来越高，开放式的胶带传输因为输送过程暴露在空气中，就会有粉尘在四周弥漫，为此，最新的胶带输送机是在上边加装密封盖，或改成管道式输送。第33页/共106页6.2.2

托辊托辊用于支承运输带和带上物料的质量，减少输送带的下垂度，以保证稳定运行。

(1)平形托辊第34页/共106页（2）槽形托辊

一般适用于输送散状物料。平辊和斜辊间形成的夹角多采用35º、45º，国外已有采用60º。第35页/共106页（3）调心托辊

由于运输带的不均质性，致使带的延伸率不同，以及托辊安装不准确和载荷在带的宽度上分布不均等原因，都会使运动着的输送带产生跑偏现象。为了避免这种趋向，承载段需每隔10组托辊设置一组槽形调心托辊或平形调心托辊；无载段每隔6-10组，需设置一组平形调心托辊,以避免运输带跑偏。

第36页/共106页槽形调心托辊

第37页/共106页（4）缓冲托辊

在物料进入胶带的起点处，为了减少物料对输送带的冲击，可以设置缓冲托辊，它的滚柱是采用特制橡胶制成的。第38页/共106页（5）回程托辊

用于下部回程输送带的支承，有平形、V形、反V形几种形式，V形和反V形能降低输送带跑偏的可能性。当V形和反V形两种形式配套使用时，形成菱形断面，能更有效地防止输送带跑偏。（6）过度托辊安装在滚筒与第一组托辊之间，可使输送逐步形成槽形，以降低输送带边缘因形成槽延伸而产生的附加应力。第39页/共106页托辊结构托辊是由滚柱和支架两部分组成。第40页/共106页6.2.3

驱动装置

驱动装置的作用是通过传动滚筒和输送带的摩擦传动，将牵引力传给输送带，以牵引输送带运动。第41页/共106页

传动滚筒由电动机经减速装置而驱动。对于倾斜布置的胶带输送机，驱动装置中还设有制动装置，以防止突然停电时，由于物料的作用而产生胶带的下滑。最常用的减速器是圆柱齿轮减速器和圆锥齿轮减速器。另外，还有采用圆柱-圆锥齿轮减速器和蜗轮减速器。传动滚筒的结构是由铸铁制成或钢板焊接而成。滚筒为中部稍带突起的圆柱形，即呈鼓形，其目的是胶带运动时有自动定心的作用。滚筒的宽度应比带宽大100-200mm。滚筒的直径由胶带内帆布层数所决定。普通胶带传动滚筒直径与帆布层数之比，硫化接头带

；机械接头带。第42页/共106页第43页/共106页

传动滚筒可分为光面和胶面两种。光面滚筒的摩擦系数一般为0.2—0.25

，使用于功率较小，环境湿度小的场合。对于使用功率大的场合，一般要使用胶面滚筒，以增大摩擦系数。现在也有部分输送机采用电动与滚筒直接相连进行直接传动。这样的传动方式优点是：结构紧凑，操作安全，占有空间位置小，质量轻（与同规格的外部驱动输送机比），能节约材料，但环境温度一般不高于40℃。第44页/共106页第45页/共106页

在胶带输送机驱动装置中的另一个重要问题，是输送带绕过滚筒的方式。

装置的另外一个功能是起到部分是拉紧传输胶带作用，或者说是起增加胶带与滚筒摩擦力的作用，减少打滑。第46页/共106页改向装置

输送机的改向滚筒是指在输送机尾端使输送胶带发生回转的滚筒（见上图，1800改向），可在垂直平面内上使胶带改向，改向滚筒的结构与传动滚筒的结构基本相同，只是直径略小。垂直拉紧用的滚筒，也可看作是改向滚筒。

第47页/共106页拉紧装置

拉紧装置的作用是拉紧胶带输送机的胶带，限制胶带在各支撑托辊间的垂直度，并保证胶带有必要的张力，使胶带与传动滚筒之间产生足够的摩擦力，保证工作正常进行。大致可分为三类：第48页/共106页第49页/共106页装料及卸料装置

装料装置的形式取决于被运物料的特性，成件物品通常用倾斜槽、滑板来装载，或直接装到输送机上；粒状物料则用装料斗来装载。

装料装置要能保证均匀地向输送带装载物料，还要保证这些物料在输送带上分布均匀，以减少装载物料时的冲击。

卸料装置的形式决定于卸料的位置，如需要从输送机上任意一处卸料，就需要犁式卸料器和电动车配合。

第50页/共106页第51页/共106页清理装置清扫器的作用是清扫输送带上粘附的物料，以保证有效地输送物料，同时也是保护输送带。第52页/共106页制动装置

倾斜布置的胶带输送机在运行过程中如遇到突然停电或其他事故而引起突然停机，会因输送带上物料的自重作用而引起输送机的反向运转。这在胶带输送机的运行中是不允许的。因此要设置制动。

第53页/共106页第54页/共106页6.2.4管形胶带输送机

管形胶带输送机是在槽形胶带输送机的基础上发展起来的。它即保留了带式输送机的优点，例如：结构简单，使用方便等，又改进了其中的不足，例如：密闭输送减少污染等。

12.1.4.2管形胶带输送机的形式（1）吊挂拖辊式管形胶带输送机

第55页/共106页工作原理：第56页/共106页工作原理：第57页/共106页工作原理：第58页/共106页工作原理：第59页/共106页第60页/共106页工作原理：第61页/共106页工作原理：第62页/共106页工作原理：第63页/共106页工作原理：第64页/共106页12.2螺旋输送机

螺旋输送机是一种最常用的粉体连续输送设备。其优点是结构简单，占地面积小，易密封，操作简单。

该机的缺点是运行阻力大，输送距离不能太长，机件磨损大。

第65页/共106页第66页/共106页6.2.5螺旋输送机结构

它主要由螺旋轴、料槽和驱动装置所组成。当螺旋轴转动时，物料由于其质量及它与槽壁之间的摩擦力的作用，随螺旋轴一起转动，即由螺旋轴旋转而产生推动力使物料沿轴向移动。进料口一般是向上的。第67页/共106页第68页/共106页螺旋螺旋由转轴和装在上边的螺旋叶片组成。转轴有实心的，也有空心的。螺旋叶片有左旋的、也有右旋的。第69页/共106页第70页/共106页料槽料槽由头节、中间节和尾节组成。各节之间可用螺栓连接。每节料槽的长度为1—3米。中间节的多少可根据输送长度来确定。

轴承第71页/共106页斗式提升机

该提升机是一种应用广泛的粉体垂直输送设备。其结构简单，横截面的外形尺寸小，系统紧凑，具有良好的密封性及提升高度大等优点。斗式提升机的构造

斗式提升机是由机壳、传动装置（电机、减速机、三角皮带传动）、链轮、喂料斗、料斗、出料装置等所组成。第72页/共106页第73页/共106页牵引构件

带式提升机是利用胶带进行牵引，但考虑到胶带上要加装料斗，因此安全系数要大一些。链式提升机是利用链条和链板进行牵引。

第74页/共106页第75页/共106页料斗及装料、卸料装置

第76页/共106页装载方式第77页/共106页卸料方式

第78页/共106页链板输送机

第79页/共106页第80页/共106页第81页/共106页刮板输送机第82页/共106页第83页/共106页第84页/共106页埋刮板输送机

第85页/共106页第86页/共106页6.3粉体喂料

有挠性牵引构件的喂料设备

带式喂料机

喂料能力可达300m3/h或更大，喂料距离为0.9-5m,主要用于粉体或粒状物料。第87页/共106页板式喂料机

适合于块状物料或温度超过70℃时，需用板式喂料机，它的承载板是用5—15mm的钢板制成，有平行的，也有波浪形的。

链板的运行速度在0.2-0.4m/s,生产能力在1000m3/h。第88页/共106页转动式喂料机螺旋喂料机

优点是具有密封性，适合于不怕碎，磨蚀性小，易流动的粉状物料。

一般长度为1-2米,水平或小于300倾斜安装,生产能力为2.5-3m3/h.第89页/共106页滚筒喂料机

滚筒喂料机具有投料连续均匀的优点，适合于玻璃窑池上的投料。

滚筒圆周线速度0.025-1m/s,生产能力可达150m3/h。生产能力可通过改变转速或调节档板开口的大小来实现．第90页/共106页叶轮喂料机

叶轮喂料机结构简单，造价便宜，容易维修，封闭性好，适合于水泥厂使用。

可通过转速调节给料量．其喂入量在4-100m3/h范围调节.第91页/共106页圆盘喂料机

圆盘喂料机也是一种容积式计量装置．它可以通过４调节料仓与圆盘间的高度，控制料锥高度，并调节产量，圆盘转动时，刮板5定量刮出料粉。计量误差5%左右。圆盘转速在1.25-10r/min。生产能力在0.2-130m3/h。第92页/共106页振动式喂料机

惯性式振动喂料机

驱动装置将交变的往复运动产生的振动传给料槽，靠料槽与物料间的摩擦力带动物流前进。生产能力可达200m3/h．喂料量大小可通过调节档板开口，或偏心距离来实现．第93页/共106页扇形摆动式喂料机摆动式喂料机的优点是结构简单，成本低。适用于中，小玻璃厂窑池的加料。

适用于小批