高壓氣力助流清倉在礦倉改造中的應(yīng)用

景　濤

(中冶長天國際工程有限責任公司，湖南 長沙　410007)

?

高壓氣力助流清倉在礦倉改造中的應(yīng)用

景濤

(中冶長天國際工程有限責任公司，湖南 長沙410007)

摘要：論述了礦倉粘料、堵料的原因、形式及部位，分析目前采用的清堵方式和裝置的不足。介紹了高壓氣力助流清倉設(shè)備的工作原理、系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)特點，敘述該設(shè)備的優(yōu)點及應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：粘料；堵料；清倉；設(shè)備

0前言

在燒結(jié)生產(chǎn)中，礦倉主要用于貯存各種原料，是調(diào)節(jié)生產(chǎn)流程、控制各種物料給料量、均衡燒結(jié)過程的重要設(shè)施，是整個燒結(jié)生產(chǎn)運輸過程中不可或缺的重要組成部分，尤其是在配混系統(tǒng)，物料種類多，礦倉數(shù)量多。我們常見的應(yīng)用于燒結(jié)生產(chǎn)的礦倉主要有圓錐形礦倉、方錐形礦倉、梯形礦倉，這些礦倉大都是采用鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)的漏斗倉。當物料入倉后，由于其含水率、塊度、表面性狀等物理因素不同，物料同倉壁的摩擦力不同，易引起物料黏壁堵塞，導(dǎo)致連續(xù)平穩(wěn)供料效果較差，嚴重影響了生產(chǎn)的正常進行，制約著生產(chǎn)效率，在清理礦倉過程中還時有人身傷亡事故發(fā)生，存在著極大的安全隱患[1]。

當前，礦倉粘料、堵料問題在我國冶金行業(yè)依然普遍存在，雖然已經(jīng)在設(shè)計、生產(chǎn)、改造過程中采用了人工清料、礦倉內(nèi)鋪設(shè)襯板、倉壁振動器、疏堵機、空氣炮等方法，減少了物料對礦倉內(nèi)壁的粘附力，但效果不佳，始終沒有從根本上解決礦倉的粘料、堵料問題。本文介紹了一種高壓氣力助流清倉設(shè)備，該設(shè)備在廣東省韶關(guān)鋼鐵集團有限公司(以下簡稱為：韶鋼)6號燒結(jié)機配料室礦倉改造過程中得以成功應(yīng)用，有效解決了礦倉粘料、堵料的問題。

1礦倉堵料原因

無論是混凝土礦倉還是鋼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形狀都基本相同：上部呈方體或圓柱體，下部呈方錐或圓錐，上口大，下口小。進料方向為上口進料，下口排料，物料隨著自身重力作用下落。下落的物料在礦倉內(nèi)部流動時，其處于中間地帶的物料所受壓力小，流動性好，我們稱其為流動層。物料愈向下流動，礦倉體積愈小，物流本身形成高度擠壓，對礦倉壁的摩擦力增加，所以在靠近礦倉兩邊和傾斜面的物料流動性差，幾乎處于不動狀態(tài)，致使物料在礦倉壁上逐漸堆積，形成滯留現(xiàn)象，我們稱這層物料為滯留層。滯留層物料長時間得不到清理，逐漸失去水分，與倉壁固結(jié)成垢，難以清理，我們稱其為粘接層。隨著粘結(jié)層越來越厚，滯留層也變厚，而流動層會變緩變細，最終形成堵料。粘料、堵料的形成見圖1。

1 流動層； 2 滯留層； 3 粘結(jié)層； 4 礦倉壁

物料本身的含水率、粗細度、吸潮和靜電作用，以及物料存貯時間、物料與礦倉壁的摩擦系數(shù)等也都是影響堵塞的重要因素。所以，如果下料時物料屬性發(fā)生變化，如水分、配比、物料種類或者在倉壁內(nèi)增加耐磨襯板等(物料在傾斜面的摩擦力的大小隨著傾斜面角度而變化，當傾斜角度<90(°)時摩擦力會隨傾斜角的減小而增大，增加耐磨襯板理論上來說就減小了傾斜角，增大了堵料系數(shù))，就會造成各種各樣的粘結(jié)，久而久之形成堵料。

2現(xiàn)行清堵方法的不足

人工清料一般采用礦倉外部敲打或進入礦倉內(nèi)清料。人工外部敲打，激振力太小，效果甚微；人工進入礦倉內(nèi)清料，清理時間長，需停機，影響正常生產(chǎn)，疏通效果的好壞取決于工人的熟練程度，礦倉內(nèi)物料塌方會危機人身安全。

在礦倉內(nèi)鋪設(shè)襯板雖然能通過減少物料對礦倉內(nèi)壁粘附力來解決粘料問題，但更多作用在于保護礦倉。目前采用的襯板主要有陶瓷襯板、16Mn襯板和高分子材料襯板，其中高分子材料襯板摩擦系數(shù)和重量最輕，16Mn襯板摩擦系數(shù)和重量最大，陶瓷襯板居中。礦倉內(nèi)鋪設(shè)襯板受物料屬性所限，物料屬性一旦發(fā)生變化，襯板不但對解決粘料問題沒有明顯效果，反而會成為造成堵料的因素。

倉壁振動器是通過電機高速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的周期性機械振動敲打倉壁來實現(xiàn)清堵目的，一方面使物料與倉壁脫離接觸，另一方面使物料受交變速度和加速度雙重影響，以消除礦倉內(nèi)物料間的相對穩(wěn)定性，使物料從礦倉口順利排出。這種清堵方式在應(yīng)對細粉狀物料時有一定作用，但對水分大有粘性的物料，倉壁振動器只會使物料越壓越緊，加快了粘結(jié)的速度。同時，高強度的持續(xù)振動容易出現(xiàn)電機燒壞、倉壁壽命縮短、倉內(nèi)襯板松動脫落等現(xiàn)象。

疏堵機是由液壓機械臂帶動齒耙上下動作來實現(xiàn)疏堵的，采用倉內(nèi)安裝方式[2]。雖然疏堵機具有強勁的抓耙力，可直接作用于粘結(jié)層，能快速的進行清料，但其安裝位置一般均布在礦倉的4個對角，由于工作齒耙不能形成全角度，所以在清堵時就會形成一道道溝壑，更容易產(chǎn)生死角，當緊急停機時容易造成斷齒。而且，當機械臂在倉內(nèi)不動時，就相當于人為制造的堵點。另外，疏堵機價格比較貴，性價比不高。

空氣炮是將壓縮空氣在短時間內(nèi)釋放出來，用強氣流產(chǎn)生的瞬間沖擊力沖入礦倉內(nèi)物料堵塞區(qū)以達到清堵的目的，具有沖擊力大、流量大，處理堵料面積大的特點[3]。由于空氣炮采用的是大流量、小氣壓的壓縮空氣，采用現(xiàn)場工業(yè)用氣作氣源，壓力一般為0.3~0.6 MPa，所以其在工作時的流量和產(chǎn)生的沖擊力無法調(diào)節(jié)，這就導(dǎo)致其在應(yīng)對一些細粉狀物料時有一定作用，但如果處理的物料比重較大，或者料比較粗，空氣炮不但無法清堵，反而有可能損壞倉內(nèi)的耐磨襯板使其變成礦倉內(nèi)的堵點。而且，空氣炮造價較高，其產(chǎn)生的強氣流與物料一起流出礦倉，會將一部分細小物料吹向外部空間，易造成二次揚塵污染和物料的浪費。

綜上所述，現(xiàn)行采用的人工清料、礦倉內(nèi)鋪設(shè)襯板、倉壁振動器、疏堵機及空氣炮等方法解決礦倉粘料、堵料問題都存在一定不足，效果不甚理想。

3高壓氣力助流清倉

3.1工作原理和工作過程

高壓氣力助流清倉設(shè)備是利用高壓氣體連續(xù)產(chǎn)生高壓振蕩源直接作用于粘結(jié)層，原理見圖2。在堵料出現(xiàn)時，設(shè)備對礦倉進行分時、分區(qū)點射的形式直接破壞粘結(jié)層的物理結(jié)構(gòu)，使物料脫離倉壁，同時加快滯留層的活性，使其在物料的自重下快速坍塌和脫落，保證下料時的正常流動。在正常工作狀態(tài)時，設(shè)備可以對倉壁進行吹打，預(yù)防粘結(jié)層的形成。

圖2　高壓氣力助流清倉設(shè)備的工作原理

該設(shè)備采用高壓氣體(設(shè)備自帶氣源，工作壓力最大可達8 MPa)與適量的水(正常市政和工業(yè)用水，設(shè)備內(nèi)部有加壓設(shè)備)配合使用，破壞粘結(jié)形成的物理屬性，使粘結(jié)的物料與倉壁慢慢分離。高壓氣體主要作用是對粘結(jié)面進行破壞。水主要起到兩方面作用：a對物料進行浸潤。當物料水份<4%時，由于物料干燥不易形成結(jié)料；當水份>15%時，物料活性變強，摩擦力相對減小，不容易出現(xiàn)結(jié)料(但水份過高對后序工藝生產(chǎn)有影響)；當物料水份在4%~15%之間，此時物料流動性最差，物料處于半干半濕狀態(tài)，粘性和附著力變強，在這種狀態(tài)下，靠近倉壁的物料由于壓力與溫度的關(guān)系，會壓緊變干結(jié)死。此時可通過噴水對靠近倉壁的物料進行適量浸潤，使得靠近倉壁的物料恢復(fù)其活性，同時減小摩擦力。b在倉壁與物料之間形成密閉效應(yīng)，可以讓高壓氣體在振蕩時形成一定的空化效應(yīng)，放大振蕩作用，增大作用面積。

設(shè)備工作過程：按下系統(tǒng)啟動按鈕后首先進行系統(tǒng)檢測，在生產(chǎn)尚未堵料的情況下，高壓振蕩系統(tǒng)對物料進行循環(huán)點射式疏松，使物料粘倉的可能降到最低；在生產(chǎn)已經(jīng)堵料的情況下，啟動高壓射流系統(tǒng)，向礦倉內(nèi)噴射高壓振蕩氣體或水，其循環(huán)工作單元為先打氣，打出孔，讓物料松動；再打水，浸濕物料，增加物料的密閉性；再打氣，物料脫離倉壁，促使物料在礦倉內(nèi)恢復(fù)流動。當?shù)V倉粘料、堵料問題解決后，系統(tǒng)工作結(jié)束。系統(tǒng)采用全自動控制，可根據(jù)礦倉存儲物料種類調(diào)整運行時間，既達到充分清堵的目的，又實現(xiàn)節(jié)能，同時無需人工操作管理。

3.2系統(tǒng)組成

高壓氣力助流清倉設(shè)備主要由主控系統(tǒng)、高壓振蕩系統(tǒng)、高壓射流系統(tǒng)及工作單元組成。

1) 主控系統(tǒng)

由工控PLC和觸摸屏共同組成。提供友好的全中文監(jiān)控和操作界面，同時可以實現(xiàn)運程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化控制；內(nèi)置PLC則用于柜體內(nèi)開關(guān)信號的邏輯處理，可以和用戶現(xiàn)場接口。

2) 高壓振蕩系統(tǒng)

通過高壓振蕩空氣自動調(diào)節(jié)裝置把0.1~0.8 MPa壓力的空氣轉(zhuǎn)換成所需壓力(最大壓力8 MPa)、200次/min的振蕩氣流，直接作用于物料，在未發(fā)生堵料時高壓空氣也對物料產(chǎn)生助流作用。

3) 高壓射流系統(tǒng)

通過高壓射流系統(tǒng)把水注入到物料，可以增加物料的密閉性，同時具有潤滑作用，當高壓氣體作用在物料上時，產(chǎn)生更大的作用力。

4) 工作單元

安裝在倉壁上(內(nèi)嵌式)，主要由高壓噴嘴接頭和出口電磁閥組成，能精確有效的作用于堵點，多點布點的方式形成了360(°)無死角工作區(qū)域。

3.3結(jié)構(gòu)特點

高壓氣力助流清倉設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點如下。

1) 高壓氣力助流清倉設(shè)備與空氣炮工作原理相反，采用大壓力小流量的壓縮空氣，氣源由自帶高壓振蕩系統(tǒng)產(chǎn)生，壓力大小和氣體流量可控。清倉主要靠高壓氣體產(chǎn)生的振蕩，其主要作用于物料的表面，工作起來精短有效，使物料越打越松，既能實現(xiàn)很好的清除堵料，又不會對倉內(nèi)耐磨襯板及其它設(shè)備造成任何影響。

2) 高壓氣力助流清倉設(shè)備工作單元安裝方式為倉壁內(nèi)嵌式，安裝位置根據(jù)倉體的實際情況進行科學(xué)布點，利用氣體和射流對礦倉進行分時、分區(qū)點射的清理方式，工作時可以形成360(°)無死角。

3) 采用先進的射流原理，使清理效果達到最佳狀態(tài)，其點射的工作方式可有效防止大面積脫落堵塞出料口。

4) 采用“一鍵式”操作、全觸摸屏+PLC控制，具有操作直觀、簡單、運行平穩(wěn)可靠等優(yōu)點；能夠根據(jù)不同的工況穩(wěn)定地實現(xiàn)噴射助流的間隔時間、循環(huán)等待時間，調(diào)整范圍精度可達0.01 s。

5) 采用電磁閥作為動作元件，動作壽命達數(shù)十萬次以上，故障率極低，可滿足不同工藝需求和各種不同噴射助流次序，能夠在任意復(fù)雜的生產(chǎn)條件下完成清堵助流的要求。

6) 控制方式靈活，可以自動或手動控制，也可實現(xiàn)遠程控制。

3.4應(yīng)用效果

韶鋼6號燒結(jié)機配料室燃料礦倉，由于燃料的水分較大，礦倉結(jié)料、堵料現(xiàn)象較頻繁，影響生產(chǎn)的正常進行。針對上述問題，韶鋼采用高壓氣力助流清倉設(shè)備解決了黏壁現(xiàn)象，疏通了礦倉，運行期間無故障，對該廠原料連續(xù)平穩(wěn)供應(yīng)發(fā)揮了重要作用。設(shè)備使用前后效果對比見表1。

表1　設(shè)備使用前后效果對比　t

4結(jié)語

在添加高壓氣力助流清倉設(shè)備后，韶鋼礦倉徹底解決了礦倉的物料粘料、阻塞問題。與其他清料方法相比，該設(shè)備具有如下優(yōu)勢：清堵徹底、無死角，保證燒結(jié)生產(chǎn)流程暢通，提高燒結(jié)生產(chǎn)產(chǎn)能；可提高礦倉有效容積的利用率，有效調(diào)節(jié)物料量的均衡性，從而提高生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，操作方便，適合新建礦倉以及老礦倉改造；運行噪音低；避免人工清堵帶來的安全隱患。

參考文獻：

[1]吳佑儉, 吉萬健, 劉健. 粉礦倉堵塞原因與助流系統(tǒng)[J]. 金屬礦山, 2015(11): 72-76.

[2]赫崇俊. 實用新型疏堵機在本鋼礦槽改造中的應(yīng)用[J]. 燒結(jié)球團, 2010, 35(2): 41-43.

[3]韓仲琦, 周根生. 空氣炮清堵器的技術(shù)進步[J]. 中國水泥, 2013(4): 51-54.

第8屆國際錳電解產(chǎn)品市場高峰論壇

暨國際錳協(xié)第13屆電解產(chǎn)品中國會議

由國際錳協(xié)、全國錳業(yè)技術(shù)委員會、全國電解錳廠長(經(jīng)理)聯(lián)誼會、全國電解二氧化錳廠長(經(jīng)理)聯(lián)誼會共同舉辦的第8屆國際錳電解產(chǎn)品市場高峰論壇暨國際錳協(xié)第13屆電解產(chǎn)品中國會議將于2016年3月18日至19日于廣西壯族自治區(qū)南寧市召開。本屆會議主題為“新常態(tài)下的中國電解錳行業(yè)何去何從?”。本次會議主辦方將借此機會邀請國內(nèi)外有關(guān)專家、同行齊聚一堂共同分析和探討中國經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)下中國錳業(yè)新的機遇與挑戰(zhàn)，以及發(fā)展前景。

會議時間：2016年3月18日報到，2016年3月19日全天會議。

會議地點：南湖名都大酒店(南寧市雙擁路30號名都廣場A座，電話：0771-5881808)

會務(wù)熱線：0731-88883518(長沙)；0771-5556555-8515(南寧)

會議傳真：0731-88883619；0771-5772385

會議郵件：tanliqun2003@aliyun.com；zly@citicdameng.com

(孟小杰)

An Application in Ore Bins Reform of High Pressure Strength Flow Aids in Clearance Equipment

JING Tao

(ZhongyeChangtianInternationalEngineeringCo.,Ltd.,Changsha,Hunan410007)

Abstract:This article discusses about the ore material sticking, including the reason for blocking, form and position and the current blocking methods and equipment deficiencies. It also has an introduction of high pressure pneumatic flow clearing device works, the composition and structure characteristics by describing the advantages and application of the device.

Key words:Binder; Putty; Clearance; Equipment

中圖分類號：TH187

文獻標識碼：B

doi：10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.01.015

作者簡介：景濤(1985-)，男，寧夏石嘴山人，工程師，研究方向：燒結(jié)球團、料場、直接還原及鋼鐵冶金節(jié)能環(huán)保的工程設(shè)計研究，手機：15874045858，E-mail：nxjt-csu@qq.com.

收稿日期：2015-11-24