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鐵路車輛車體拋丸機廢料回收系統

文章出處:www.ywtmcs.live人氣:1110發表時間:2018-12-05

  摘要:文章介紹了一種鐵路貨車檢修新型拋丸廢料回收系統, 該系統主要由丸砂分離器、振動多級篩選裝置、多級磁選裝置和輔助除塵裝置四部分組成。其中, 丸砂分離器主要從拋丸廢料中分離出含有鋼丸的丸料;振動多級篩選裝置用于將丸料篩選為不同目數的鋼丸和含鐵廢料;多級磁選裝置用于從含鐵廢料中磁選出鐵粉;除塵裝置用于對篩選后的有害粉塵進行收集。利用上述分選系統, 拋丸廢料中的含鐵物質將被分離出來, 達到固體廢物再次利用的目的, 同時利用除塵裝置對危險廢物進行收集, 達到了環保要求。

  1、研究背景:

  拋丸廢料是一種含鐵量較高的固體廢棄物, 主要產生于金屬表面除銹、拋光處理等工藝過程, 由于其和鐵銹、油漆等混合在一起, 按照國家環境保護法的規定, 被列為危險廢物。隨著國家環保政策日益嚴格, 危險廢物排放需要逐步降低, 如何更好地利用含鐵廢料, 減少環境污染, 已成為企業必須面臨的重要課題。由于拋丸廢料的組成和特性, 因生產工藝不同差別較大, 所以如何將鐵與危險廢物 (粉塵) 分離, 實現再利用, 國內各行業都在探究, 但是方法迥然不同。據調查, 在我國目前鐵路車輛檢修行業中, 還未對此項課題進行有效的研究, 也沒有較好的方式。從現有拋丸設備使用功能來看, 鋼丸在規格范圍內可以循環再利用, 但是回用的比例不是很高, 有很多可再利用的鋼丸不能最大限度的回收, 都隨著塵砂一并處理掉, 這樣在廢料處理和金屬回收上都造成了很大浪費。

  在鐵路貨車檢修行業中, 《鐵路貨車廠修規程》里規定“在車輛檢修工藝中需要對鐵路貨車車體及其他車輛配件進行拋丸處理, 以滿足后續探傷、噴漆等工藝要求”[1]。拋丸是一種機械方面的表面處理工藝, 是一個冷處理過程, 分為拋丸清理和拋丸強化。拋丸清理是為了去除表面氧化皮等雜質并提高外觀質量, 拋丸強化是利用高速運動的彈丸 (60~110m/s) 流連續沖擊強化工件表面, 提高使用性能。在生產實際過程中, 對車輛車體或車輛配件進行拋丸處理時, 會產生大量的廢料, 這些廢料一部分來自車輛或配件本身, 例如表面脫落的鐵銹、油漆和煤渣等, 一部分來自鋼丸表面磨損的鋼屑和直徑不滿足要求 (例如直徑0.8mm以下) 的廢鋼丸, 還有少量來自拋丸除銹產生的粉塵。按照《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》及《國家危險廢物名錄》中的規定, 該粉塵被定義為HW-17類表面處理廢物 (廢物代碼346-099-17) 。依據固廢法及環境管理部門的具體要求的規定, 這些包含鐵銹、廢鋼丸、粉塵的廢料全部作為危險固體廢棄物處理[2]。

  在神華鐵路貨車運輸有限責任公司榆林車輛維修分公司 (以下簡稱榆林分公司) 實際生產及環境保護工作中, 這些廢料處理流程復雜、費用高、成本大。同時, 這些廢料中含有的鋼鐵等可回收利用資源也被當作垃圾處理掉, 造成很大的資源浪費。榆林分公司近4年拋丸廢料處理費用情況如表1所示。

  表1 榆林分公司2012-2014年拋丸廢料處理

  表1 榆林分公司2012-2014年拋丸廢料處理

  從上述數據可以看出, 拋丸廢料的處理給企業增加了很大的成本, 也對環境保護增添了負擔。為了節約成本, 保護環境, 該公司根據實際生產情況, 決定研制拋丸廢料回收分選系統。

  2、拋丸廢料回收系統:

  針對生產實際要求, 需要對拋丸廢料進行分離、提純, 將廢料中的有用組分和粉塵雜物進行分離, 使危險廢物達到最小化, 降低廢棄物處理的成本。將分離出的有用組分進行再次提純, 實現資源化重復利用。此拋丸廢料回收系統主要由斗式提升機、丸砂分離器、振動篩選裝置、磁選裝置、廢料回收槽和鐵粉回收箱等部分組成, 由輔助裝置將上述幾部分連接成一個自動化的拋丸廢料回收系統, 結構如圖1所示。輔助裝置包括提升機、料管、料斗、平臺、除塵器、電器控制柜等[3]。

  圖1 拋丸廢料回收系統結構示意圖

  圖1 拋丸廢料回收系統結構示意圖

  1-斗式提升機;2-丸砂分離器;3-振動篩選裝置;4-磁選裝置;5-廢料回收槽;6-鐵粉回收箱

  2.1、丸砂分離器:

  丸砂分離器利用風選原理, 將輕質廢料 (如車輛及配件表面脫落的鐵銹、鐵粉、油漆和砂塵等) 和重質廢料 (如不同直徑的鋼丸及破碎鋼丸) 分離。其中油漆和灰塵等輕質廢料被抽到除塵器中, 分離出的含鐵廢料如砂粒和鐵粉 (含氧化鐵) 等重質廢料進入下一篩選環節。

  丸砂分離器為流幕式分離器, 包括殼體、滾筒篩和風選裝置三部分。滾筒篩設置在殼體內, 包含內篩筒和外篩筒。內篩筒內設置有內螺旋葉片, 內、外篩筒之間設有外螺旋葉片;風選裝置用于在殼體內對從外篩筒流出的流幕式物料提供抽吸力。丸砂分離器設有四個進出口, 分別為用于向滾筒篩的一端入料的入口、用于從滾筒篩的另一端導出大顆粒物的溢流口、位于滾筒篩下方的丸料出口及用于導出抽吸的輕質廢料出口。

  丸砂混合物由提升機送至螺旋輸送機內, 再由螺旋輸送機送到滾筒篩內, 滾筒篩內螺旋使用混合物邊篩邊向前運動。大于篩孔的雜物, 從滾筒篩的末端廢物口里排出, 小于篩孔的丸砂混合物通過篩孔篩落至底彎板上, 在滾筒篩的外螺旋作用下, 供丸砂混合物沿整個分離區均勻布料, 丸砂經可調節的控流板流出, 形成一個約20mm厚的丸砂流幕, 由水平方向進入的氣流經過丸砂幕進行丸砂分離。因為彈丸和破碎的彈丸及砂粒的質量互不相同, 被氣流吹過后, 質量大的彈丸及雜物偏離距離小, 落入格篩進一步分離出大的雜物, 較完整的彈丸以格篩漏入貯丸斗繼續使用, 砂粒和破碎的小顆粒彈丸偏離距離較大, 落入廢料斗內被排出, 粉塵則經除塵管排出[4]。

  本拋丸廢料篩選系統選用的提升機為TDQ225帶式提升機, 主要參數:提升量20t/h;斗寬225 mm;斗距400mm;帶速1.25m/s;電機功率2.2k W;分離風速2~4m/s;分離區長度2000mm;分離器通風量4500m³/h;料斗貯丸量8t[5]。

  在實際操作使用過程中還可以通過調整控流板的螺栓, 對分離量進行適當的調節調, 以此滿足生產要求。 (1) 使用中若彈丸中的雜物超過1%時, 可將裝在風管處的閘門適當調大, 即加大風量, 使分離區風速適當加大, 以減少彈丸中的雜物, 直至調到理想風速。 (2) 使用中若落入廢料斗中的彈丸較多時, 說明分離區的風速過大, 這時可將閘門調小, 以減少分離區的風速。同時也可適當將阻尼板調正, 以阻擋隨風流流出的彈丸, 使分離效果進一步提高。

  2.2、振動篩選裝置:

  振動輸送篩分機是利用振動電機作振源來實現物料輸送、篩分的一種輸送機械, 屬于中、短距離的輸送設備。通過多級振動篩選形式, 將丸料篩分離為0.8~1.4mm、1.4~1.8mm、1.8~2.5mm三個直徑等級的鋼丸和其他含鐵廢料。其中直徑1.8~2.5mm的彈丸直接回用, 0.8~1.4mm、1.4~1.8mm彈丸通過專用容器回收以供其他小型拋丸裝置上使用, 含鐵廢料則通過輸送裝置進入下一環節。

  振動輸送篩分機電機是由相對對稱的兩臺振動電機直接驅動, 兩臺振動電機固定在機體上, 與槽體形成一定的角度安裝, 并且兩振動電機同步反向旋轉, 電機兩端各有一對偏心塊, 偏心塊回轉時產生離心力, 其離心力在機體的橫斷面方向相互抵消。而在縱斷面方面相互合成, 合成后的激振力使物料在槽體上跳躍前進, 完成物料的輸送篩分功能。調整兩支偏心塊的夾角, 即可改變電機的激振力及振幅的大小, 從而達到某一特定生產率所需要的激振力及振幅。

  振動輸送機的組要結構結構如圖2所示, 它由槽體、篩板、篩網、彈簧和振動電機組成, 整體框架全部采用鋼結構焊接而成。槽體做成全封閉結構, 以便在輸送過程中密閉抽塵。

  圖2 拋丸廢料回收系統震動輸送機示意圖

  圖2 拋丸廢料回收系統震動輸送機示意圖

  1-震動電機;2-槽體;3-篩網;4-篩板;5-彈簧

  拋丸廢料篩選系統選用DSZ80300振動輸篩分機, 主要參數:生產率20t/h;槽體寬800mm, 長3000mm;電機功率0.75k W×2。考慮到篩板及篩網為易損件, 在設計制造時, 將振動電機安裝于槽體兩側, 對拆卸、維修均很方便, 運行可靠且壽命長, 所以該機具有結構簡單、操作容易、維修方便等特點, 可保證在勞動條件較為惡劣的環境下正常運行。

  2.3、磁選裝置:

  磁選裝置主要用于回收含鐵廢料中的含鐵資源, 即鐵粉 (主要來自是廢鋼丸磨損、車體拋丸作用下的鐵粉) 。其中, 磁選裝置的設計相對比較靈活, 只要能夠利用鐵粉的磁性實施分選即可。本系統中, 磁選裝置采用的是永磁滾筒皮帶機, 當含鐵廢料隨皮帶輸送到頭部滾筒時, 鐵粉能夠因頭部滾筒的磁力吸附在皮帶上并隨皮帶移動到回程部, 最終在皮帶離開頭部滾筒處卸料到彈丸槽中, 其他渣料則在皮帶回程處卸料到回收槽中。

  磁選裝置為四級永磁滾筒皮帶機。第一級利用磁力將廢料分為含Fe量高的廢料和含Fe量低的廢料 (主要有鐵銹、少量鐵粉、油漆和砂塵) ;第二級利用磁力將含Fe量高的廢料進一步提純。以此類推, 在經過第三級、第四級磁選、提純, 最終得到含Fe量非常高的廢料 (主要有鐵粉及細碎的鐵屑) , 該鐵粉可用于外銷, 達到間接回收利用的目的。

  2.4、除塵裝置:

  當含塵氣體進入除塵器灰斗后, 由于氣流斷面突然擴大及氣流分布板作用, 氣流中一部分粗大顆粒在動和慣性力作用下沉降在灰斗;粒度細、密度小的塵粒進入濾塵室后, 通過布朗擴散和篩濾等組合效應, 使粉塵沉積在濾料表面上, 凈化后的氣體進入凈氣室由排氣管經風機排出。濾筒式除塵器的阻力隨濾料表面粉塵層厚度的增加而增大, 阻力達到某一規定值時進行清灰。此時PLC程序控制脈沖閥的啟閉, 首先一分室提升閥關閉, 將過濾氣流截斷, 然后電磁脈沖閥開啟, 壓縮空氣以及短的時間在上箱體內迅速膨脹, 涌入濾筒, 使濾筒膨脹變形產生振動, 并在逆向氣流沖刷的作用下, 附著在濾袋外表面上的粉塵被剝離落入灰斗中。清灰完畢后, 電磁脈沖閥關閉, 提升閥打開, 該室又恢復過濾狀態。清灰各室依次進行, 從第一室清灰開始至下一次清灰開始為一個清灰周期。脫落的粉塵掉入灰斗內通過缷灰閥排出。

  本拋丸廢料篩選系統采用的是濾筒除塵器, 主要技術參數:處理風量15000~20000m³/h;過濾風速0.8~1.2m/min;過濾面積200m²;主風機功率15k W;濾筒數量16個[6]。

  3、使用效果:

  為驗證實際效果, 在投入使用后對每個過程都進行了實際稱重測算, 具體數據如表2所示。彈丸市場價格為3000元/t, 鐵粉500元/t, 直接收益38.71萬元, 間接效益是節約危險廢料處理費用的3.3倍, 降低環境污染, 由此實現經濟效益、社會效益雙受益。

  4、結論:

  榆林分公司在對拋丸廢料成分和結構綜合分析的基礎上, 研究開發的三級拋丸廢料回收分選系統, 采取新技術、新材料, 使其達到結構簡單、動作精度高、穩定性好、操作方便、維修簡單、凈化工作環境的效果。在投入使用后, 調控準確, 每小時可分離拋丸廢物3t, 可得到能夠再次利用的彈丸約1t, 其他無害廢料1.2t, 大大減少了危險廢物的產生, 起到凈化環境的作用, 完全響應了國家倡導的保護環境、降低能耗、循環經濟、資源可再利用的號召。

表2拋丸廢料回收系統實際數據統計表

  通過以上對比分析, 給企業節省了大筆開支, 保護了環境, 具有很高的環保、應用價值, 適用于所有拋丸廢料以及相似廢料構成的廢棄物的回收, 具有非常廣泛的市場推廣前景。

  

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