混合機噴水裝置的改進

高洪鐵

(中冶北方(大連)工程技術有限公司，遼寧 大連 116000)

0 引言

在燒結工藝生產過程中滾筒混合機主要用于物料的混勻和制粒，為了達到良好的混勻和制粒效果，適宜的水分無疑是其中的一個重要控制手段，可見在滾筒混合機設備中，噴水裝置是其重要組成部分，該裝置用以加入混勻料中適宜的水分，有利于造球，可改善燒結礦的透氣性，從而提高燒結機產、質量。傳統的混合機給水均是采用噴頭向筒體內噴射潔凈水的方式。眾所周知，在鋼鐵廠的燒結生產過程中會產生大量不潔凈的廢水，而這部分含有礦物的廢水，不經處理是不能直接排放的，這無疑增加了運營成本，如果用回收的散料粉塵和水混合成的泥漿來部分代替噴水裝置中的潔凈水，則可消耗掉這部分廢水，避免了需進一步凈化處理還要排放掉的情況，同時也可回收廢水中的有用成分，避免水資源浪費的同時，也避免了廢水中有用資源的浪費。理論上，污水中有小顆粒的粉塵，更有利于混合機里物料的潤濕和粘結，還能提高散料的回收利用率，但是采用傳統的噴水設備卻無法完成將顆粒很粗的泥漿噴灑出來的功能，給泥漿的利用帶來困難。由此提出一種經過改進的混合機的噴水噴泥漿裝置，利用噴水、噴泥漿雙系統并行、互補的方式有效解決泥漿水的利用問題。同時，針對噴水裝置的懸掛部分常常出現各個吊掛件受力相差較大，甚至個別吊掛件不受力的現象提出解決方案，對懸掛裝置中懸掛鋼絲繩和噴水管之間吊掛件利用不充分這一問題進行改進，提出一種可調節的吊掛件實施方案，該方案可實現設備安裝過程中吊掛件長度的動態調節，亦可降低設計、施工難度。最后對一些其他的改進方案進行了簡要概述。

1 改進的混合機的噴水噴泥漿裝置

1.1 裝置改進的必要性

首先，能合理利用燒結廠生產過程中產生的廢水，既環保又節約能源。燒結廠廢水主要來自濕式除塵排水、沖洗地坪水和設備冷卻排水。濕式除塵排水含有大量的懸浮物，需經處理后方可串級使用或循環使用，如果排放，必須處理到滿足排放標準；沖洗地坪水為間斷性排水，懸浮物含量高，且含大顆粒物料，經凈化后方可循環使用。所以，燒結廠的廢水污染，主要是指含高懸浮物的廢水，如不經處理直接外排則會有較大危害，且浪費水資源和大量可回收的有用物質。燒結廠廢水經沉淀濃縮后污泥含鐵量較高，有較好的回收價值。一般情況，如果廢水回收則需要經過泥漿脫水，處理成本高，直接排放則會污染環境。而改進的混合機的噴水噴泥漿裝置能夠直接利用上述廢水，不僅省去廢水凈化環節，又能將廢水中礦物質合理利用起來。其次，用回收的散料粉和水混合成的泥漿來部分代替噴水裝置中的潔凈水更有利于混合機里物料的潤濕和粘結，提高燒結礦質量，為下一工序打好基礎，還能提高散料的回收利用率。所以，如果能夠實現設計初衷，則能在一定程度上將廠內廢水循環起來，可以有利于減少用水量,維持水資源的可持續利用，達到節水減排的目的，節省相關污水處理負擔，節約建設資金和運行費用，亦緊扣大形勢下循環經濟主題，現實意義重大。

1.2 混合機的噴水噴泥漿裝置改進方案

混合機噴水裝置為置于筒體內部在筒體中心線附近的一組水管，多數情況該裝置的主體部分—水管，與筒體中心線平行，基本貫穿于筒體，在水管上靠近進料端的的二分之一長度上，均布一系列潔凈水噴頭，噴頭的數量和規格取決于給水的水量需求。在水管的正上方為一根懸掛于兩側支架上的鋼絲繩，該鋼絲繩負責將噴水管連同水管上的附屬件懸掛于指定位置，水管則是通過一組吊掛件懸掛在鋼絲繩上。推薦的混合機的噴水噴泥漿裝置，是在原有噴水裝置基礎上改進，見圖1。

該裝置包括縱向設在混合機筒體內的一組吊掛裝置，該吊掛系統是一根固定于兩端設備機架上的鋼絲繩和固定在鋼絲繩上的吊掛板組成，其目的是通過吊掛板一端固定在鋼絲繩上，另一端固定在泥漿管段上，以防止泥漿管在自然狀態下中間點下撓過大產生斷裂或者使噴水點過低。這里提到的泥漿管則是把外部泥漿輸送至筒體內的主要載體，再通過泥漿分管和泥漿噴頭將泥漿管內的泥漿噴射進入混合機，特別注意的是由于泥漿內含有一些雜質，故泥漿噴頭與潔凈水的標準噴頭有所區別，比潔凈水噴頭的出口直徑要大，需根據泥漿介質情況單獨設計，應避免在工作中被泥漿中的雜質堵塞。泥漿噴頭的噴射目標與原有的噴水裝置的噴射目標相一致，這樣生產過程中可隨時選擇噴水或噴灑泥漿。在以往的設計中泥漿管段常作為結構管件出現，起到固定噴水管的作用，而在該方案中，相當于充分利用了這一個現有的管道，使之成為噴泥漿的主要構成部分。在生產中噴水裝置與噴泥漿管是兩組并行的系統，充分利用噴泥漿系統的廢水，不足部分再由潔凈水來補充，噴水裝置本身可通過裝置進行水量的調節，可對噴泥漿系統形成可調節變化的水量補充，兩系統相互配合，科學環保。

1—吊掛裝置；2—泥漿管段；3—噴水管；4—噴嘴保護板；5—噴嘴；6—泥漿分管；7—泥漿噴頭

泥漿管段、泥漿分管和泥漿噴頭是專為噴泥漿所設，是區別于其他形式的重要組成部分。其特點是充分利用了原有結構管，將其開發成泥漿管段；而泥漿噴頭對比噴潔凈水的標準噴頭，適應性強，不會出現因阻塞而影響出水，高懸浮物的廢水尤其適合該結構，而在此之前曾使用過另一種較為簡易的噴頭形式，即將泥漿分管端部，通過一定加工手段，做成鴨嘴狀的扁口噴頭，其特點是實施方便，但其使用效果也相對較差，是一種簡易形式。該技術方案或類似形式目前已在實踐應用頻繁應用，并且在現場的實際應用中得到很好的效果。

2 混合機噴水管的可調節，懸掛裝置

2.1 噴水管懸掛裝置問題

噴水裝置是由兩端連接于固定機架的鋼絲繩懸掛起來的，鋼絲繩和泥漿管之間是通過一系列吊掛件實現連接。一般懸掛噴水管的吊掛件為帶有長孔的鋼板焊在泥漿管之上，再通過螺栓螺母將這塊帶有長孔的鋼板與另一塊固定在鋼絲繩上的鋼板連接，從而實現吊掛，理想中通過上述兩塊鋼板相對位置調節，使一系列吊掛件受力大致相等，將泥漿管平穩吊在鋼絲繩下方。由于長孔調節范圍有限，只能在很有限的范圍內調節吊掛件的長度，而不同工況下的不同混合機這個吊掛件的長度范圍是比較難確定的[1]。比如在不同工程中混合機噴水管直徑、長度不相等，計算出一系列吊掛件的規格必然不同，并且同一工程中吊掛件的規格也是不同的，這就給設計制造和安裝包括使用中都帶來一系列困難，任何一個環節出現問題，都有可能導致吊掛件的規格使用不恰當。帶有長孔的鋼板如果過長或者過短都會導致鋼管受的吊掛力不均勻，如果鋼板過長則此處吊掛可能因不受力而失去作用，而如果鋼板過短則會導致此處吊掛受力過大，從而導致其余位置有可能出現受力過小或不受力，那么將這些吊掛位置看成整體的話，是受力不均勻的。而在實際生產中也時常出現只是個別吊掛件受力較大情況，從而導致在受力較大的吊掛件附近的其他吊掛件則會受力很小或者不受力，由于調節范圍的限制部分吊掛件起不到應有作用，自然導致設置的吊掛件利用率低，甚至造成噴水管產生向下的撓度過大，水管偏離設計位置，致使噴水管的噴水效果不理想。

2.2 噴水管懸掛裝置具體技術方案

1—鎖緊螺栓；2—鋼絲繩連接件；3—主鋼絲繩；4—副鋼絲繩；5—鋼絲繩夾；6—噴水管的連接板；7—噴水管

如圖2、3所示，混合機噴水管的可調節懸掛裝置，主要包括兩端連接于固定機架的主鋼絲繩、噴水管及噴水管的連接板。如果該裝置具有噴泥漿的組件，那么此處噴水管會被泥漿管段代替，而噴水管則固結在泥漿管段之上，見圖1。噴水管的連接板與主鋼絲繩是通過一個吊掛組件相連接，此吊掛組件便是本方案的核心部分，它是由副鋼絲繩、鋼絲繩夾、鋼絲繩連接件(一端連接主鋼絲繩一端連接副鋼絲繩)所組成；吊掛裝置安裝過程中可任意調節副鋼絲繩長度，調整到合適長度后通過鋼絲繩夾鎖緊，使得主鋼絲繩和噴水管的距離固定在這個合適的距離。在該方案中這個所謂合適距離范圍可任意設定，不受限制，適應性強，這便解決了鋼板長度有限，一般只能在較小的一定范圍內通過長孔調節的問題。在每個鋼絲繩連接件上都設置了一個鎖緊螺釘，通過調整鎖緊螺釘可任意調整懸掛裝置的位置。通過調整吊掛組件的長度，使主鋼絲繩的受力均勻，可避免個別吊掛組件受力過大的現象。通過上面描述可知，當出現吊掛件受力過小而導致附近個別吊掛件受力過大現象時，可通過任意調整(縮短)鋼絲繩扣的長度使受力過小的吊掛件繃緊受力，讓整個系統受力均勻，防止噴水管產生過大向下的撓度，從而加強噴水裝置的噴水效果，以保障生產的正常進行。

該方案最大特點是吊掛件的適應性強，調整范圍大，因此在不同工程的不同混合機中可以不再單獨計算吊掛板長度范圍，通過無限制的調節，絕大多數混合機都可適用。這一方案也可和傳統的長孔調節的吊掛板共同使用，即設置幾個主要承力的傳統形式的吊掛板，而其前后幾處設置成本方案的可調節吊掛組件，將每個吊掛板和其前后幾處可調節的吊掛件視為一段吊掛系統，如此形成若干個小的吊掛系統。在每個系統內通過可調節的吊掛件實現無極調節來平衡本系統內吊掛板的受力，最終實現整個噴水裝置的吊掛平衡受力。

3 其他改進方案

從燒結工藝可以看出，給水裝置是混合機中重量占比不大，但是作用非常重要的部分，也應是被重點關注的部分。除兩種混合機噴水裝置的改進方案之外，混合機的噴水管吊掛鋼絲繩受力也是十分復雜的。在生產使用過程中，鋼絲繩撓度很難精確計算和控制，所以幾乎所有噴水管的吊掛鋼絲繩都有一個拉力調節裝置，而這個調節裝置絕大多數原理相同，即通過一個彈簧裝置，一端與設備固定機架連接，另一端與鋼絲繩連接，從彈簧裝置讀數，大致能了解鋼絲繩所受拉力，并且可通過旋轉調整螺母，在一個較小范圍內調整鋼絲繩長度，從而調整鋼絲繩所受內力。但是該裝置存在一個弊端便是調節能力有限，鋼絲繩所受拉力不恒定。對此可采用對鋼絲繩施加配重的形式，來代替彈簧裝置，其原理并不復雜，即將一個配重箱通過定滑輪在排料端與噴水管的吊掛鋼絲繩連接，因配重的質量恒定，所以鋼絲繩所受拉力，即其內部張力基本恒定，并且無需調節。在其功能實現過程中，若配重體積較大，可通過一組或者多組動滑輪將配重體積縮小至理想程度，這是通過動滑輪省力原理實現的，即每多增加一組動滑輪，便可使配重體積減小至原來二分之一。該改進方案原理簡單，系統穩定，調節范圍大，適應性強。

除此之外，對于混合機其他位置根據工藝或者業主需要，也存在較多可改進之處，比如可以在混勻料進入燒結機之前增設預熱裝置的混合機的噴水噴蒸汽裝置，其原理與噴水噴泥漿裝置類似。將噴水管吊掛裝置的鋼絲繩替換成鏈條，也可有效地控制吊掛裝置的撓度變大現象，從而也可有效排除由于生產中吊掛裝置撓度變大而影響混合機噴水效果的可能。

4 結語

混合機作為將燒結的原料有效的混合、潤濕、粘結制粒的一種設備，噴水裝置是其重要組成部分，對混合機的噴水噴泥漿裝置進行的改進方案，不但能合理利用燒結廠產生的廢水，環保節能，又能利用回收散料粉和水混合成的泥漿來代替噴水裝置中的水提高燒結礦質量。另一種混合機噴水管的可調節懸掛裝置，則可以使鋼絲繩的受力均勻，也可避免個別吊掛組件受力過大的現象，防止噴水管產生向下的撓度，提高噴水管的噴水效果。混合機給水管吊掛鋼絲繩的配重裝置，原理簡單易于實現，調節能力卻是很大。這幾種方案都有一個共同特點：既可以用于新建項目，也可對現有工程進行改造，尤其是在這些方面出現過問題的混合機設備，改造更換比較簡單，屬于局部改動，并不對現有結構做出實質性改變，極易實現。