克莱德粉煤喷吹输送系统防堵塞装置技术改进

（云南驰宏锌锗股份有限公司，云南 会泽 654200）

1 选题背景

会泽冶炼分公司铅冶炼作业：艾萨炉熔炼即浸没式顶吹铅熔炼；根据工艺设计要求，艾萨炉熔炼作业时需通过插入渣层的喷枪，将粉煤喷入熔融渣层内反应以维持炉内反应。为了稳定工艺控制、防止产生泡沫渣和简化喷枪风控制系统，喷枪粉煤喷吹系统需实现连续、稳定的粉煤供给，即载煤风流量恒定、喷吹粉煤量在设定的参数下波动量很小且不能出现栓塞、断流现象，对载流风流量、粉煤供给量进行精确计量控制，从而实现连续可调的精确喷吹。艾萨炉采用克莱德粉煤喷吹系统为艾萨炉输送工艺所需粉煤。

2 存在问题

系统作业时主要存在以下问题：运行时给料不均匀、不下料、关键部件圆顶阀磨损较快。

3 工作原理、理论计算及改进技术

3.1 设备描述

艾萨炉克莱德粉煤喷吹系统是艾萨炉熔炼喷枪煤粉计量、控制、喷吹的核心设备。该设备由上下两个串罐构成，上罐为储料罐，下罐为喷吹罐，上罐入口安装有一台圆顶阀；下罐入口安装有两台圆顶阀；（为了称重计量，两台阀门之间是软连接），上罐与下罐之间通过两台圆顶阀隔断。喷吹罐下边安装了一台旋转给料装置，该装置由变频电机驱动，通过调节变频电机的转速来控制给料量，实现均匀稳定给料，其工艺原理结构如图1 所示。

图1 工艺原理结构示意图

3.2 工艺描述

正常喷吹时，上罐空置，煤粉仓出口阀、上罐进料阀、排气阀、中间阀（下罐进料阀）和平衡阀均处于关闭状态，下罐喷吹和流化气源不间断供应，旋转给料器按设定转速运行。当下罐物料低于低料位时，料位计发出信号，上罐排气阀打开，释放上罐余留压力，平衡阀及中间阀仍处于关闭状态，上罐压力降为0.2 kPa 时，打开煤粉仓出口阀和上罐进料阀，同时开启煤粉仓出口流化气源，开始装料，装料时，打开上罐底部流化气源，防止上罐煤粉堆积结块。当上罐装料到高料位时，料位计发出信号，经过短暂延时后，依次关闭煤粉仓出口阀、上罐进料阀和排气阀，停止装料。此时，上罐底部流化气源仍不停进入上罐，上罐压力上升，当上罐压力与下罐压力一致时，中间阀（下罐进料阀）打开，上罐煤粉靠自身重力落入下罐，为帮助下料，上罐顶部的进气阀打开，此时，通过节流阀控制输送气源流量，使通入泵体的气量恒定。设定时间后，关闭上罐进气阀，打开平衡阀，一段时间后，关闭上罐流化气源、中间阀（下罐进料阀）和平衡阀，完成倒罐。当下罐物料降到低料位以下时，打开上罐排气阀，上罐开始新一轮装料，这样完成一个运行周期。喷吹泵安装着失重计量系统，通过称重控制器，计算出实际喷吹速度，与控制系统设定的喷吹速度比较后，通过调整旋转给料机电机转速，使实际喷吹速度达到设定值，保证喷吹精度。系统具有各种报警功能，泵体设有安全阀。如果发生堵管、气源压力低等情况，系统将通过声音和指示灯进行报警。系统在喷吹过程中，一旦管道压力升高并达到预定警戒值，控制系统就会发出声光报警信号，进入排堵阶段。此外通过系统设置的自诊断功能，可以在线诊断系统各部分的工作情况。当某个料位计、进料阀、中间阀、平衡阀或压力开关出现异常状态，甚至出现故障时，自诊断系统会发现问题所在，同时提醒设备操作人员及时处理。

4 改进技术

根据现场反复测试和调试，发现不下料及下料不均匀时上下罐体及煤仓的压差不平衡。改进方法为在上下两个罐体间安装一根平衡管；管间安装一阀门，用于控制和调节、摸索和测试；在上罐再安装一根房空管，用于调节两个罐体及煤仓间的压力。喷吹系统防堵塞改进结构如图2 所示。

图2 喷吹系统防堵塞改进结构图

关键部件圆顶阀磨损较快的原因为上罐及下罐两边硫化管安装角度与下料管间距不合理。两个罐体两边安装的硫化管用来输送粉煤的动力源管，安装角度为30°，对称安装。通气时，气体对流形成漩涡；该漩涡在圆顶阀顶部产生，漩涡气流堵在下料口，使粉煤无法进入下罐或进入炉内输送粉煤管内；另一方面气流漩涡在圆顶阀上部，加剧圆顶阀内粉煤颗粒运动，加速磨损圆顶阀阀芯耐磨层，损伤圆顶阀的充气膨胀式密封结构，造成间隙过大、漏煤或计量不准确，对工艺冶炼配煤造成困扰，使熔炼不完全或粉煤给料过剩，影响工艺判断或配料。通过现场测试和实践，将硫化管安装角度改为60°；经测试，给煤速度较为理想；但在下料过程中，形成上罐集料，而下罐空仓，给料断续；上罐给料小于下罐的输送量；查找原因及分析，旋转给料机的料仓压力大于上下罐的压力，判断为圆顶阀给料间中间间距较小，形成积压；在圆顶阀间处安装150 mm 短管有利于粉煤平稳传输；防止圆顶阀密封圈磨损，确保长期有效密封，从而提高喷吹系统的可靠性。

5 使用效果

经改进，调节压缩空气压力和流量调节控制喷吹量，这种调节方式不受罐体压力影响，更为平稳和精确。改进后，粉煤喷吹输送系统平稳、连续、均匀、准确给料，为艾萨炉熔炼提供保障，保证艾萨炉的有效作业时间。