鋅焙砂輸送設備改造提升與應用

牛明光，周玉林，趙江海

（河南豫光鋅業(yè)有限公司，河南 濟源 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)簡單，運行可靠；②輸送量大，滿足大輸送量的要求；③操作簡單，自動控制適合工程實際需要；④全密封、無污染輸送，滿足環(huán)保要求；⑤經(jīng)濟合理，綜合造價低；⑥維修和人力成本低等優(yōu)點。但在長期使用過程中發(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備，當焙砂進入泵體倉滿后，經(jīng)過氣化使物料形成流態(tài)化狀態(tài)，順利進入混合室；與此同時壓縮空氣經(jīng)射流噴咀高速噴出，與流態(tài)狀的焙砂充分混合，高速氣流帶動物料經(jīng)過拉法爾管，將壓縮空氣的動能轉(zhuǎn)化為動能，同時再次使空氣和焙砂混合，提高焙砂的速度，使其沿輸送管道運動前進，達到焙砂輸送的目的。

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所產(chǎn)生的爆發(fā)力F及焙砂顆粒質(zhì)量m。

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

S為焙砂釋放時絕對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

假設焙砂顆粒在獲得初始速度后沿著初始速度管道方向運動，則焙砂在輸送過程中將會受到管道摩擦阻力、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)量及初始壓力。

1.2.2 彎曲管道對焙砂顆粒輸送距離的影響

圖1 焙砂顆粒進入彎道示意圖

在彎曲管道中焙砂顆粒的行進方向會隨著管道的方向進行改變，焙砂顆粒運動方向的每一次改變均會由管道提供產(chǎn)生向心力F向，均會對焙砂管道產(chǎn)生一次撞擊，每次撞擊過程中焙砂顆粒均會損失一定的動能，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力，但因為空壓機站距離氣化噴射泵距離較遠，且空壓站兼顧給其余設備供氣，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，設備維修和運行成本居高不下，且影響系統(tǒng)聯(lián)系穩(wěn)定運行。

（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，降低設備故障率

3.1 針對管道堵塞現(xiàn)象的改造

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

（2）增加儲氣罐：在氣化噴射泵進口氣源處安裝儲氣罐，儲氣罐尺寸10m3，保證氣源壓力穩(wěn)定、摩擦量適中，并能對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，避免焙砂進入水分而造成凝結(jié)現(xiàn)象。通過實驗確定設定氣源壓力由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 輸送焙砂設備內(nèi)部構(gòu)造圖

（3）將操作過程改為自動操作，操作程序流程如下：

圖3 輸送設備自動操作的流程圖

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

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，進一步延長泵體的使用壽命。

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)公司焙砂輸送設備使用壽命大幅度提升，設備有效運行時間顯著提高，設備年維修和消耗成本顯著降低，據(jù)統(tǒng)計年節(jié)約費用60萬元/年。