酸洗槽中移動式接酸裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

朱中亮 陳坤

(云南錫業(yè)股份有限公司 云南個舊 661000)

1 前言

在某冶煉工廠低濃度SO2制酸工藝的酸庫工段，成品工業(yè)硫酸由儲酸罐放入成品酸地下槽，再用泵送入計(jì)量槽內(nèi)，然后經(jīng)放酸管放入酸罐車運(yùn)送出廠。放酸管上的316L材質(zhì)閥門因啟停頻繁，加上硫酸腐蝕，并不能實(shí)現(xiàn)完全關(guān)閉，放酸口硫酸泄漏問題不可避免。針對該問題，專門設(shè)計(jì)一套接酸裝置，以保證人身安全為前提，讓泄漏出來的濃硫酸能平穩(wěn)溢流回成品酸地下槽。

2 移動式接酸裝置的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)構(gòu)成

2.1 功能需求

根據(jù)酸庫目前存在的問題，所要設(shè)計(jì)的裝置必須滿足以下幾個功能：①現(xiàn)場工作人員可以在一個比較安全的地方進(jìn)行操作；②不影響酸罐車裝酸；③在不放酸的時候，放酸管口泄漏出來的酸可以安全地回流進(jìn)入成品酸地下槽；④方便維修和保養(yǎng)。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在了解了實(shí)際的工作情況和功能需求后，設(shè)計(jì)出一套移動式接酸裝置。該裝置主要由酸管提升機(jī)構(gòu)、杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)這兩部分構(gòu)成，與硫酸有直接接觸的材料均采用防腐蝕的316L不銹鋼材質(zhì)，其結(jié)構(gòu)如圖1。兩套主要機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立，但在使用時需要相互配合才能完成最終接酸放酸的過程。

酸管提升機(jī)構(gòu)的功能：放酸管外的套管由鋼繩經(jīng)定滑輪繞到操作臺一端，通過配重板升降，調(diào)整其高度。當(dāng)酸車接酸時，將外套管放下，使之伸入酸車儲酸罐中；當(dāng)酸車離開時，將外套管升起，恢復(fù)到正常位置。

杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的功能：小車兩側(cè)裝有滾輪，可沿水平軌道來回移動。溢流的硫酸先進(jìn)入小車，然后流入中間存儲罐，最后回到成品酸地下槽。

2.2.1 酸管提升機(jī)構(gòu)

整個酸管提升機(jī)構(gòu)(如圖2)由套管、鋼繩、定滑輪、支撐梁和配重板這五個部分組成。

圖2 酸管提升機(jī)構(gòu)1-套管;2-鋼繩;3-定滑輪;4-配重板;5-支撐梁

鋼繩一端連接套管上的吊耳，另一端繞過定滑輪，穿過支撐梁上矩形槽，連接到配重板上。通過調(diào)整配重板的高度，可以實(shí)現(xiàn)套管的升降。配重板靠支撐梁面焊接有圓形銷柱，插入支撐梁上的孔，能將套管定位。

2.2.2 杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)

整個杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)(如圖3)主要由導(dǎo)軌、操作桿、小車以及中間存儲罐這四部分組成。

圖3 杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)1-操作桿;2-導(dǎo)軌;3-小車;4-中間存儲罐

操作桿為整個機(jī)構(gòu)的原動件，一端與小車后板上的銷座通過銷柱連接組成鉸鏈結(jié)構(gòu)，另一端穿過操作平臺預(yù)先開好的橢圓槽(如圖2)，以此作為支點(diǎn)，組成一個活動的杠桿。

導(dǎo)軌是兩根等長的槽鋼，小車的四個車輪(左右各兩個)設(shè)計(jì)與槽鋼內(nèi)緣匹配。導(dǎo)軌前端安裝定位銷，其作用是對小車限位，使小車在工作過程中不致脫軌。導(dǎo)軌通過螺栓連接固定到操作平臺的H型鋼上。小車底部設(shè)計(jì)成斜坡狀，前高后低，使流入小車的濃硫酸更易匯集到后端管口。小車后部焊接一段無縫管，另一端插入中間存儲罐中。中間存儲罐前后兩端用板封死。前端板上部開孔，孔與前面小車插入無縫管配合，兩者之間留有間隙，可以使管件在中間存儲罐內(nèi)平動時沒有阻礙。中間存儲罐通過喉箍固定在機(jī)架上。

2.3 工作過程

未放酸時的狀態(tài)如圖1所示。在此過程中，套管升起，其底端伸入小車槽內(nèi)，放酸管中溢流的濃硫酸經(jīng)套管先進(jìn)入小車，再由小車尾部無縫管進(jìn)入中間存儲罐，最后由中間存儲罐底部回流管流回到成品酸地下槽。此過程中，泄露的濃硫酸是在一個閉路中循環(huán)，回流進(jìn)入成品酸地下槽的濃硫酸最終通過酸泵又進(jìn)入裝酸計(jì)量槽。

放酸時的狀態(tài)如圖4所示。酸罐車就位后，先轉(zhuǎn)動操作桿，使小車向后移動，讓出套管移動空間。再通過支撐梁上的配重板，利用定滑輪，將套管下降至酸車槽內(nèi)，然后打開放酸管上的閥門。待酸車裝滿酸后，關(guān)閉閥門，將套管升起，轉(zhuǎn)動操作桿，使小車移到前端，裝置恢復(fù)為未放酸時的狀態(tài)。

圖4 放酸狀態(tài)1-套管;2-放酸管;3-閥門;4-裝酸計(jì)量槽;5-支撐梁;6-操作桿;7-工作平臺;8-導(dǎo)軌;9-小車;10-中間存儲罐;11-回流管;12-成品酸地下槽

3 杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動可行性分析

杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)為整個裝置的主要操作機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)共有2個活動構(gòu)件(即小車和操作桿)，2個低副(小車屬于復(fù)合鉸鏈結(jié)構(gòu))，1個高副(操作桿)，機(jī)構(gòu)的自由度為：

F=3n-(2pl+ph)

(1)

式中:n—活動構(gòu)件數(shù)目，2；

pl—低副，2；

ph—高副，1。

將數(shù)據(jù)代入(1)式得：

F=3×2-(2×2+1)=1

原動件(操作桿)數(shù)目與機(jī)構(gòu)自由度一致，均為1，說明該機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動。

4 結(jié)論

該移動式接酸裝置目前已應(yīng)用到實(shí)際工作中(裝置實(shí)物見圖5)，運(yùn)行穩(wěn)定，較好地解決了酸庫放酸口漏酸問題，在一定程度上消除了安全隱患，達(dá)到了預(yù)期效果。

圖5 裝置實(shí)物

此裝置制作簡單，操作方便，易于拆裝維修，在保障人身安全方面具有一定作用，可以在其它類似的工作現(xiàn)場進(jìn)行推廣。需要注意的是，該裝置在使用現(xiàn)場應(yīng)盡量避免用水沖洗，濃硫酸被水稀釋后對不銹鋼的腐蝕會加劇。