鋅焙砂輸送設(shè)備改造提升與應(yīng)用

牛明光，周玉林，趙江海

（河南豫光鋅業(yè)有限公司，河南 濟(jì)源 454650）

河南豫光鋅業(yè)有限公司焙燒工序利用氣化噴射泵輸送焙砂，依靠壓縮空氣推動(dòng)研磨后的焙砂顆粒粉狀物完成輸送。此種輸送方式具有：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠；②輸送量大，滿足大輸送量的要求；③操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)控制適合工程實(shí)際需要；④全密封、無污染輸送，滿足環(huán)保要求；⑤經(jīng)濟(jì)合理，綜合造價(jià)低；⑥維修和人力成本低等優(yōu)點(diǎn)。但在長(zhǎng)期使用過程中發(fā)現(xiàn)其存在一系列常見的故障。

1 管道輸送影響因素

焙砂輸送原理：氣化噴射泵是一種將射流技術(shù)和流態(tài)化技術(shù)相結(jié)合的新型氣力輸送設(shè)備，當(dāng)焙砂進(jìn)入泵體倉滿后，經(jīng)過氣化使物料形成流態(tài)化狀態(tài)，順利進(jìn)入混合室；與此同時(shí)壓縮空氣經(jīng)射流噴咀高速噴出，與流態(tài)狀的焙砂充分混合，高速氣流帶動(dòng)物料經(jīng)過拉法爾管，將壓縮空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，同時(shí)再次使空氣和焙砂混合，提高焙砂的速度，使其沿輸送管道運(yùn)動(dòng)前進(jìn)，達(dá)到焙砂輸送的目的。

1.1 影響焙砂顆粒初始速度的因素

根據(jù)力學(xué)定律：F=ma（m質(zhì)量，a加速度）。

加速度a取決與壓縮空氣瞬間釋放時(shí)所產(chǎn)生的爆發(fā)力F及焙砂顆粒質(zhì)量m。

假設(shè)在壓縮空氣壓強(qiáng)P一定的情況下，m=ρv，F(xiàn)=PS，則有PS=ρva，V=PSt/ρv。

S為焙砂釋放時(shí)絕對(duì)壓力所承受的表面積，ρ為焙砂密度，v為焙砂顆粒體積，V為焙砂顆粒速度。當(dāng)焙砂顆粒的密度ρ一定，則焙砂顆粒的顆粒的初始速度V與焙砂顆粒體積v成反比的。

1.2 影響焙砂顆粒輸送距離的因素

1.2.1 直管道中影響焙砂顆粒輸送距離的因素

假設(shè)焙砂顆粒在獲得初始速度后沿著初始速度管道方向運(yùn)動(dòng)，則焙砂在輸送過程中將會(huì)受到管道摩擦阻力、空氣阻力、自身重力的影響，焙砂輸送距離主要取決于自身質(zhì)量及初始?jí)毫Α?/p>

1.2.2 彎曲管道對(duì)焙砂顆粒輸送距離的影響

圖1 焙砂顆粒進(jìn)入彎道示意圖

在彎曲管道中焙砂顆粒的行進(jìn)方向會(huì)隨著管道的方向進(jìn)行改變，焙砂顆粒運(yùn)動(dòng)方向的每一次改變均會(huì)由管道提供產(chǎn)生向心力F向，均會(huì)對(duì)焙砂管道產(chǎn)生一次撞擊，每次撞擊過程中焙砂顆粒均會(huì)損失一定的動(dòng)能，輸送的距離均在不斷縮短。根據(jù)F向=mv2/R，向心力與質(zhì)量和速度的平方成正比，與管道曲率半徑成反比，同時(shí)由于焙砂管道受到焙砂顆粒沖擊，造成管道磨損壽命降低。

2 焙砂輸送設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)的故障

（1）鋅焙砂輸送依靠壓縮空氣提供動(dòng)力，但因?yàn)榭諌簷C(jī)站距離氣化噴射泵距離較遠(yuǎn)，且空壓站兼顧給其余設(shè)備供氣，所以造成氣源壓力不穩(wěn)定且經(jīng)常出現(xiàn)壓力偏低管道堵塞。

（2）鋅焙砂采用氣體輸送由于摩擦力大，造成氣化噴射泵的泵體和輸送管道快速被磨損，設(shè)備維修和運(yùn)行成本居高不下，且影響系統(tǒng)聯(lián)系穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）氣化噴射泵內(nèi)部霧化管由于吹掃孔角度不合理且材質(zhì)不耐磨，易造成氣化泵的泵體被偏吹、霧化管斷裂。

（4）焙砂輸送管道彎頭由于焙砂顆粒運(yùn)行方向改變，造成彎頭外圓摩擦加劇，常常最先穿孔。

3 通過技術(shù)改造造，降低設(shè)備故障率

3.1 針對(duì)管道堵塞現(xiàn)象的改造

（1）調(diào)整球磨機(jī)內(nèi)部鋼球比例：按照（30-50）mm：60mm：（70-80）mm：100mm=2:2:3:3的質(zhì)量比例進(jìn)行填充，保證球磨機(jī)研磨后焙砂的粒度200目比例大于70%，降低焙砂顆粒對(duì)輸送設(shè)備和管道的磨損率。

（2）增加儲(chǔ)氣罐：在氣化噴射泵進(jìn)口氣源處安裝儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐尺寸10m3，保證氣源壓力穩(wěn)定、摩擦量適中，并能對(duì)氣源中所含油水等起到一定的分離作用，保證氣源干燥、清潔，避免焙砂進(jìn)入水分而造成凝結(jié)現(xiàn)象。通過實(shí)驗(yàn)確定設(shè)定氣源壓力由0.5Ma提升為0.6MPa（±0.05），可保證焙砂在輸送過程中輸送穩(wěn)定。

圖2 輸送焙砂設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造圖

（3）將操作過程改為自動(dòng)操作，操作程序流程如下：

圖3 輸送設(shè)備自動(dòng)操作的流程圖

倉滿信號(hào)由時(shí)間繼電器控制，控制下料時(shí)間保持在40秒，可降低人工操作過程中由于人員疏忽導(dǎo)致下料時(shí)間過長(zhǎng)而造成泵體內(nèi)下料量過大，管道輸送時(shí)間過長(zhǎng)產(chǎn)生的管道堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 泵體內(nèi)部改造

3.2.1 氣化噴射泵泵體內(nèi)襯耐磨陶瓷貼片

泵體內(nèi)壁增加5×5×2mm陶瓷貼片，避免焙砂顆粒與泵體的直接接觸，且利用陶瓷的耐磨性，延長(zhǎng)泵體的使用壽命。

3.2.2 改造霧化管材質(zhì)、安裝角度和吹掃口角度

選擇310S不銹鋼管道代替普通材質(zhì)霧化管，保證霧化管安裝角度與泵體錐面平行，氣體吹掃方向均指向泵體中央，進(jìn)一步延長(zhǎng)泵體的使用壽命。

3.3 輸送管道的改造

3.3.1 盡量使用直管道且增加曲率半徑

對(duì)于無法避免的彎曲管路在彎道處盡量使用大角度的彎頭，彎頭曲率半徑由2000mm變?yōu)?000mm。

3.3.2 選用內(nèi)襯陶瓷（AL2O3）和鑄石彎頭

將原無縫厚壁管道更換為鋼襯陶瓷（陶瓷層厚度5mm）耐磨管道，同時(shí)選用鑄石彎頭（鑄石層厚度17mm），直管道使用壽命由8～10月提高到3年，彎頭由6～8個(gè)月提高到3年。

4 結(jié)語

通過穩(wěn)定氣源和選用適合工況的壓縮空氣，選用耐磨陶瓷管道和鑄石彎頭，優(yōu)化霧化管選材和吹掃角度，河南豫光鋅業(yè)公司焙砂輸送設(shè)備使用壽命大幅度提升，設(shè)備有效運(yùn)行時(shí)間顯著提高，設(shè)備年維修和消耗成本顯著降低，據(jù)統(tǒng)計(jì)年節(jié)約費(fèi)用60萬元/年。