料仓结拱堵塞以及疏通卸料问题综述

在料仓的设计中经常会涉及到料仓内物料结拱现象,当料仓内水分过高或当物料为不易流动的物料时，往往在料斗的出料口附近，容易出现起拱现象，从而严重影响物料的流动，导致仓料无法正常供应。为此本文将分别介绍料仓的设计要求、物料在料仓内的流动形式、结拱原因、防拱和破拱技术，以及相关专利。 

一、料仓要求及物料流动 

料仓不只是储放物料的容器，更重要的是要具备相关的工艺功能。因此，料仓设计时应满足以下三方面的要求：能储存规定数量的仓料；有足够的强度来承受料仓内物料所产生的压力以及外届自然环境可能施加在料仓上的力；在从料仓卸料时，物料能够顺畅而均衡地从料仓出口流出，且出料速度均匀可控。 

物料在料仓中的流动性，是料仓性能的一个重要指标。实际生产中有的料仓不能很好地排料，从而出现结拱现象，引起严重的堵塞，有的形成管斗(也叫鼠洞)，使得料仓中大部分料不能排除，大大降低料仓的储料功能，这种的现象出现从很大程度上讲是因为料仓内物料的流动性差所致。据目前归类总结，我们可以把料仓内物体的流动形式主要分为两种：整体流动和中心流动。 

（一）整体流动 

所谓的整体流动就是指：卸料时所有物料均向卸料口流动，不存在“死区”，料位均匀下降，卸料流动稳定均匀。理想的料流形态应为整体流动，这样保证了物料以先进先出的顺序均匀卸出，而且具有卸料速率稳定，卸料密度均匀，仓料储存时间基本一致等优点。 

（二）中心流动 

中心流动即卸料开始时，只有位于库顶的物料处于运动状态，位于四周的物料向中心滑动、下降，形成中心通道，这样一来，只有中心部位的物料向卸料口流动，在该“流动区”以外的部分为流动“死区”。中心流动主要特点：

①先进后出的流动顺序。因为仓壁附近的物料可能静止不流动，所以先进仓的物料有可能后出来。

②产生鼠洞。由于出现漏斗流，如果物料有足够的黏性，仓壁附近的物料就不会流出。

③不均衡流动。漏斗流料仓中，四周的物料是靠超过物体本身的休止角而塌落下来的，所以卸料时是不均衡的，此外塌落料的冲击力会进一步压实料仓出料口的物料并使之结拱。

④涌流。如果所储存的物料粒度很细，塌下来时会气化，使其流动性能变得和流体一样好，从而由料仓出口涌出。

⑤分层。由于漏斗流料仓卸料时是中部和四周的物料不规则地交替流出，料仓加料时形成分层问题。 

影响物料流动性因素主要有两点：物料性质和料斗形状。 

1.物料性质是影响料仓流动性的最主要因素，具体有下列几个方面：稳定流动时物料与内壁的摩擦系数；物料与仓壁的静摩擦角；压实性，与料仓内储存物料的高度有关；透气性，如果物料颗粒很细时，物料透气性变差，物料在仓内形成负压，在料仓出口处形成结拱。 

2.料斗形状的影响主要体现在料斗倾角、料斗大小和料斗形状三方面：料斗的倾角大，料流的速度较快，流动的形态主要是整体流，当料斗的倾角较小时，料仓流出的速度也较慢，尤其是靠近仓壁处速度可能为零，形成中心流动；料斗的出料口越小，料仓的流速也越小，并有可能结拱，料仓下部接近料斗处结拱也会越严重；料斗出口的形状也是影响物料流动性的一个因素，圆形的出口比长方形出口更容易结拱。

二、结拱原因及其类型 

结拱的因素很多，其主要因素有三点：物料储存时间的过长，水分增加导致物料结块；物料与仓壁的黏着作用；料仓的结构造型，导致物料无法顺利流通，局部会因为压力过大而结拱。 

（一）、存储时间的影响 

在一般情况下存储时间越长,物料的压实性越强，同时由于密封性等原因使得内部湿度增加，导致仓料的流动性变差,也就越容易形成拱。因此，我们要在一定程度上降低仓料储存的时间，同时料仓储存量要合理，在生产调度中，合理掌握料库储量，并安排料库搭配使用，不致因物料存放时间过长，而造成压缩起拱，使物料无法卸出。 

（二）、物料与仓壁的黏着性影响 

由于物料与仓壁之间存在黏着性，致使物料粘附在料仓内壁，导致结拱。目前有采用超高分子量聚乙烯板作为料仓的衬里，利用其优异的机械性能，降低物料与料仓内表面间的阻力，从而起到一定防结拱的作用。 

（三）、料仓的结构对物料结拱的影响 

料仓结构主要就是影响物料的流动性和压实性，这在前面已经介绍过。 料仓结拱的类型主要有四种：

a.压缩拱，即粉体因受到压力的作用，使固结强度增加而导致结拱；

b.楔形拱，颗粒状物相互啮合达到力平衡状态所形成的料拱；

c.粘结粘附拱，粘结性强的物料在含水、吸潮或静电作用下而增强了物料

与仓壁的粘附力形成的料拱；

e.气压平衡拱，料仓回转卸料器因气密性差，导致空气泻入料仓，当上下气压达到平衡时所形成的料拱。 

d.物料在料仓内粘结挂壁，层层堆积，形成仓容减小，造成结拱堵塞。

三、防拱与破拱措施 

防拱和破拱有着本质上的区别，防拱目的就是防止结拱，宗旨是消除或削弱料拱线垂直面上的压应力，减小物料之间，物料与仓壁之间的摩擦力，以及改善物料的流动性。而破拱是在结拱后，研究如何进行破碎，主要是借助外力把已结的拱从力学角度进行破碎。破拱装置的破拱原理，主要是使仓壁振动而使物料运动，有的利用气力来破坏拱的形成,在使用时要注意使破拱装置的动作与卸料动作同时进行。破拱装置对破拱能起一定作用，但只能作辅助性措施。因此我个人认为研究防拱技术意义要大于破拱技术。 

（一）防拱技术 

1、改变料仓的内壁材料 

改变料仓内壁的材料可有效防拱，因为料仓的内壁材料越光滑，与仓料的摩擦力就会越小，这样它们就会越容易流动，从而一定程度上抑制结拱。因此，我们要在满足强度的前提下，尽量选择摩擦因数较小的材料作为料仓的内壁。目前通常采用超高分子量聚乙烯板作为仓的衬里，利用其优异的机械性能，降低料与仓表面之间的滑动阻力，从而起到防拱的作用。作为种新型的工程材料，它具有以下性能： 

（1）表面活化能低，具有不粘结性能；

（2）耐磨性好，抗冲击强度大；

（3）摩擦系数很低，自润滑性能好； 

（4）耐腐蚀，耐低温，即使在时仍具有较高的抗冲击性。

2、改善料仓外形结构 

目前常见的料仓外形结构有圆筒、方形和矩形，在卸料截面积相同条件下,形状不同的仓卸料能力也不同, 因为方形仓在交接处容易形成死角，而圆形的无此弊病，故圆形仓卸料能力最大,方形仓次之,矩形仓最小。

3、卸料口的改善 

满足设计工艺和加工工艺要求的前提下，料斗的倾角尽量大，出料口尺寸也可以适当增大，另外料斗出口的形状最好设计为长方形，因为长方形的出口比圆形的出口更不容易结拱。或者从某个角度出发，改进卸料装置，这些都可以有效防止结拱。 

4、锥形料斗的形状改变 

改善锥形卸料都的形状可以有效减小仓料与仓壁的压力，从而减小它们之间的摩擦力。该方法也可以成为表面改形法，从仓斗各部位截面收缩率的角度分析，仓斗的纵截面曲线形状对煤的流动状态有一定的影响。对于平壁料仓，其倾角一般固定，越是接近出口截面的收缩率越大，应力越集巾，因此越容易起拱。而双曲线料仓壁为等截面收缩率，其壁而的变化呈指数曲线的轨迹，壁面倾角是变化的，越接近出口倾角越大，煤在下落流动的过程中阻力基本不变，从而可形成均匀的连续流，不易起拱。实践证明，采用双曲线料仓可以有效的防止起拱。另外还有一种造型称为鼻形仓，它是一个特殊形状的料仓，它的仓壁凸出像“鼻子”，它能将物料的压力分散，而使“鼻子”下面的出料口物料成松散状态。在鼻尖下面的仓壁承受压力较大，必须加厚否则会发生破裂。

5、增加内部辅助装置 

对于一些储料较大的料仓，通常在料斗的中下部加改流体，它的作用就是改善料斗内粉体的流动形态，减轻物料对料仓出口处的压力。改流体可以是水平的挡板、垂直的挡板或倾斜的挡板。由于水平的挡板上方会形成一个物料堆，时间长容易变质结块，为了防止这种情况发生，将挡板做成一个圆锥形，这就是常说的减压锥。减压锥下部会形成一个环形空间，可以减少物料的压力。垂直和倾斜的挡板可以消除部分物料间的横向压力，物料被分成几股料流，它们间的摩擦力和剪切力减小。嵌入体的安装与固定方法可以用钢丝绳吊在煤仓上部的横梁上或用三脚架固定在漏斗斜壁上。该法仅适用于浅仓。保证仓底足够的倾斜角适当地加大仓底的倾斜角，有利于料仓顺利出料。但若仓底太陡，粘性的出口偏侧配置的料仓，由于其出口偏侧配置至少利用了一侧直壁，这样就至少减少了由一侧所产生的结拱力，从而减少了结拱的可能性，使出口物料比较松散，有利于排出。如容量较大的料仓可设2个或4个以上出口。 

（二）破拱技术 

1、人工破拱法 

人工破拱法,一般情况下是在料仓放料口的斜壁上预留若干个孔,一旦料仓起拱,即用工具插入仓内捅动,使料拱陷落。该方法最为原始，具有设计简单,费用低优点,但破拱效果差，而且人工疏通费时费力劳动强度大，影响生产时度，易污染环境，不能实现自动破拱，并且在疏通物料后，可能会有大量的物料下冲，存在很大的安全问题。

2、振动破拱 

振动法破拱有两种基本形式，即振动仓壁和直接振动仓内的物料。振动仓壁就是将振动器安装在料仓锥体部分的仓壁上，对仓壁进行振动，达到防拱破拱及清仓的目的。例如：气动活塞振动器是用锤头振打仓壁的外表面；电磁振动器与其类似，两者均垂直于仓壁产生振动；偏心旋转振动器结构较为复杂，它是将高速旋转的偏心块产生的惯性力传递给仓壁使之产生振动，与其他类型振动器相比，其振幅小、频率高。直接振动仓内物料是指搅动仓料使其有较好的流动性，或给结拱的仓料某一方向上的力使拱破碎。例如：振动卸料器不但能够通过振动防拱破拱，而且在一定范围内可以通过改变工作参数来调节物料卸出量。需要注意的是，采用机械振动法破拱出仓时，振动器最好与料仓闸门或给料机连锁起来，使振动器只在闸门打开时才工作。如果振动器在闸门关闭时工作，料仓下部的物料可能会因受振而变得更加密实，使出仓更困难。

 （1）、气动活塞振动破拱 

气动活塞振动器是用压缩空气推动活塞（锤头）振打仓壁。其工作原理是振动器内有一个活塞，活塞内部有导气孔，当压缩空气进入后，由活塞导气至一端产生推力，推动气缸往另一端，如此利用活塞导气孔与本体位置的变化，使活塞在本体内产生往复运动，透过本体而传递振动力。活塞运行时会在两端各有一定的空间存在压缩空气。所以活塞不会直接撞击本体。该形式结构简单、使用方便、价格低廉，但产生的振击力有限，而且由于不断振击器壁，也将损害料仓，进而影响料仓的使用寿命。

（2）、电磁振动破拱 

电磁振动器是用产生的电磁力作为动力。衔铁和锤头连成一体，激磁线圈通电后，衔铁被吸向铁芯，锤头即振打仓壁。断电后，锤头靠重力或弹簧复位。与气动活塞振动器作用类似，两者均垂直于仓壁产生振动，仓壁的受力情况较好，但也同样存在振击力和噪声问题