克萊德粉煤噴吹輸送系統防堵塞裝置技術改進

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 會澤 654200）

1 選題背景

會澤冶煉分公司鉛冶煉作業：艾薩爐熔煉即浸沒式頂吹鉛熔煉；根據工藝設計要求，艾薩爐熔煉作業時需通過插入渣層的噴槍，將粉煤噴入熔融渣層內反應以維持爐內反應。為了穩定工藝控制、防止產生泡沫渣和簡化噴槍風控制系統，噴槍粉煤噴吹系統需實現連續、穩定的粉煤供給，即載煤風流量恒定、噴吹粉煤量在設定的參數下波動量很小且不能出現栓塞、斷流現象，對載流風流量、粉煤供給量進行精確計量控制，從而實現連續可調的精確噴吹。艾薩爐采用克萊德粉煤噴吹系統為艾薩爐輸送工藝所需粉煤。

2 存在問題

系統作業時主要存在以下問題：運行時給料不均勻、不下料、關鍵部件圓頂閥磨損較快。

3 工作原理、理論計算及改進技術

3.1 設備描述

艾薩爐克萊德粉煤噴吹系統是艾薩爐熔煉噴槍煤粉計量、控制、噴吹的核心設備。該設備由上下兩個串罐構成，上罐為儲料罐，下罐為噴吹罐，上罐入口安裝有一臺圓頂閥；下罐入口安裝有兩臺圓頂閥；（為了稱重計量，兩臺閥門之間是軟連接），上罐與下罐之間通過兩臺圓頂閥隔斷。噴吹罐下邊安裝了一臺旋轉給料裝置，該裝置由變頻電機驅動，通過調節變頻電機的轉速來控制給料量，實現均勻穩定給料，其工藝原理結構如圖1 所示。

圖1 工藝原理結構示意圖

3.2 工藝描述

正常噴吹時，上罐空置，煤粉倉出口閥、上罐進料閥、排氣閥、中間閥（下罐進料閥）和平衡閥均處于關閉狀態，下罐噴吹和流化氣源不間斷供應，旋轉給料器按設定轉速運行。當下罐物料低于低料位時，料位計發出信號，上罐排氣閥打開，釋放上罐余留壓力，平衡閥及中間閥仍處于關閉狀態，上罐壓力降為0.2 kPa 時，打開煤粉倉出口閥和上罐進料閥，同時開啟煤粉倉出口流化氣源，開始裝料，裝料時，打開上罐底部流化氣源，防止上罐煤粉堆積結塊。當上罐裝料到高料位時，料位計發出信號，經過短暫延時后，依次關閉煤粉倉出口閥、上罐進料閥和排氣閥，停止裝料。此時，上罐底部流化氣源仍不停進入上罐，上罐壓力上升，當上罐壓力與下罐壓力一致時，中間閥（下罐進料閥）打開，上罐煤粉靠自身重力落入下罐，為幫助下料，上罐頂部的進氣閥打開，此時，通過節流閥控制輸送氣源流量，使通入泵體的氣量恒定。設定時間后，關閉上罐進氣閥，打開平衡閥，一段時間后，關閉上罐流化氣源、中間閥（下罐進料閥）和平衡閥，完成倒罐。當下罐物料降到低料位以下時，打開上罐排氣閥，上罐開始新一輪裝料，這樣完成一個運行周期。噴吹泵安裝著失重計量系統，通過稱重控制器，計算出實際噴吹速度，與控制系統設定的噴吹速度比較后，通過調整旋轉給料機電機轉速，使實際噴吹速度達到設定值，保證噴吹精度。系統具有各種報警功能，泵體設有安全閥。如果發生堵管、氣源壓力低等情況，系統將通過聲音和指示燈進行報警。系統在噴吹過程中，一旦管道壓力升高并達到預定警戒值，控制系統就會發出聲光報警信號，進入排堵階段。此外通過系統設置的自診斷功能，可以在線診斷系統各部分的工作情況。當某個料位計、進料閥、中間閥、平衡閥或壓力開關出現異常狀態，甚至出現故障時，自診斷系統會發現問題所在，同時提醒設備操作人員及時處理。

4 改進技術

根據現場反復測試和調試，發現不下料及下料不均勻時上下罐體及煤倉的壓差不平衡。改進方法為在上下兩個罐體間安裝一根平衡管；管間安裝一閥門，用于控制和調節、摸索和測試；在上罐再安裝一根房空管，用于調節兩個罐體及煤倉間的壓力。噴吹系統防堵塞改進結構如圖2 所示。

圖2 噴吹系統防堵塞改進結構圖

關鍵部件圓頂閥磨損較快的原因為上罐及下罐兩邊硫化管安裝角度與下料管間距不合理。兩個罐體兩邊安裝的硫化管用來輸送粉煤的動力源管，安裝角度為30°，對稱安裝。通氣時，氣體對流形成漩渦；該漩渦在圓頂閥頂部產生，漩渦氣流堵在下料口，使粉煤無法進入下罐或進入爐內輸送粉煤管內；另一方面氣流漩渦在圓頂閥上部，加劇圓頂閥內粉煤顆粒運動，加速磨損圓頂閥閥芯耐磨層，損傷圓頂閥的充氣膨脹式密封結構，造成間隙過大、漏煤或計量不準確，對工藝冶煉配煤造成困擾，使熔煉不完全或粉煤給料過剩，影響工藝判斷或配料。通過現場測試和實踐，將硫化管安裝角度改為60°；經測試，給煤速度較為理想；但在下料過程中，形成上罐集料，而下罐空倉，給料斷續；上罐給料小于下罐的輸送量；查找原因及分析，旋轉給料機的料倉壓力大于上下罐的壓力，判斷為圓頂閥給料間中間間距較小，形成積壓；在圓頂閥間處安裝150 mm 短管有利于粉煤平穩傳輸；防止圓頂閥密封圈磨損，確保長期有效密封，從而提高噴吹系統的可靠性。

5 使用效果

經改進，調節壓縮空氣壓力和流量調節控制噴吹量，這種調節方式不受罐體壓力影響，更為平穩和精確。改進后，粉煤噴吹輸送系統平穩、連續、均勻、準確給料，為艾薩爐熔煉提供保障，保證艾薩爐的有效作業時間。