混合機(jī)噴水裝置的改進(jìn)

高洪鐵

(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116000)

0 引言

在燒結(jié)工藝生產(chǎn)過程中滾筒混合機(jī)主要用于物料的混勻和制粒，為了達(dá)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(jī)設(shè)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(jié)礦的透氣性，從而提高燒結(jié)機(jī)產(chǎn)、質(zhì)量。傳統(tǒng)的混合機(jī)給水均是采用噴頭向筒體內(nèi)噴射潔凈水的方式。眾所周知，在鋼鐵廠的燒結(jié)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量不潔凈的廢水，而這部分含有礦物的廢水，不經(jīng)處理是不能直接排放的，這無疑增加了運(yùn)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(jìn)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(jī)里物料的潤濕和粘結(jié)，還能提高散料的回收利用率，但是采用傳統(tǒng)的噴水設(shè)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(jīng)過改進(jìn)的混合機(jī)的噴水噴泥漿裝置，利用噴水、噴泥漿雙系統(tǒng)并行、互補(bǔ)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(xiàn)各個吊掛件受力相差較大，甚至個別吊掛件不受力的現(xiàn)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(jìn)行改進(jìn)，提出一種可調(diào)節(jié)的吊掛件實施方案，該方案可實現(xiàn)設(shè)備安裝過程中吊掛件長度的動態(tài)調(diào)節(jié)，亦可降低設(shè)計、施工難度。最后對一些其他的改進(jìn)方案進(jìn)行了簡要概述。

1 改進(jìn)的混合機(jī)的噴水噴泥漿裝置

1.1 裝置改進(jìn)的必要性

首先，能合理利用燒結(jié)廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，既環(huán)保又節(jié)約能源。燒結(jié)廠廢水主要來自濕式除塵排水、沖洗地坪水和設(shè)備冷卻排水。濕式除塵排水含有大量的懸浮物，需經(jīng)處理后方可串級使用或循環(huán)使用，如果排放，必須處理到滿足排放標(biāo)準(zhǔn)；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(jīng)凈化后方可循環(huán)使用。所以，燒結(jié)廠的廢水污染，主要是指含高懸浮物的廢水，如不經(jīng)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(zhì)。燒結(jié)廠廢水經(jīng)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(jīng)過泥漿脫水，處理成本高，直接排放則會污染環(huán)境。而改進(jìn)的混合機(jī)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(huán)節(jié)，又能將廢水中礦物質(zhì)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(jī)里物料的潤濕和粘結(jié)，提高燒結(jié)礦質(zhì)量，為下一工序打好基礎(chǔ)，還能提高散料的回收利用率。所以，如果能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計初衷，則能在一定程度上將廠內(nèi)廢水循環(huán)起來，可以有利于減少用水量,維持水資源的可持續(xù)利用，達(dá)到節(jié)水減排的目的，節(jié)省相關(guān)污水處理負(fù)擔(dān)，節(jié)約建設(shè)資金和運(yùn)行費用，亦緊扣大形勢下循環(huán)經(jīng)濟(jì)主題，現(xiàn)實意義重大。

1.2 混合機(jī)的噴水噴泥漿裝置改進(jìn)方案

混合機(jī)噴水裝置為置于筒體內(nèi)部在筒體中心線附近的一組水管，多數(shù)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(jìn)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(shù)量和規(guī)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(cè)支架上的鋼絲繩，該鋼絲繩負(fù)責(zé)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(jī)的噴水噴泥漿裝置，是在原有噴水裝置基礎(chǔ)上改進(jìn)，見圖1。

該裝置包括縱向設(shè)在混合機(jī)筒體內(nèi)的一組吊掛裝置，該吊掛系統(tǒng)是一根固定于兩端設(shè)備機(jī)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(tài)下中間點下?lián)线^大產(chǎn)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(nèi)的主要載體，再通過泥漿分管和泥漿噴頭將泥漿管內(nèi)的泥漿噴射進(jìn)入混合機(jī)，特別注意的是由于泥漿內(nèi)含有一些雜質(zhì)，故泥漿噴頭與潔凈水的標(biāo)準(zhǔn)噴頭有所區(qū)別，比潔凈水噴頭的出口直徑要大，需根據(jù)泥漿介質(zhì)情況單獨設(shè)計，應(yīng)避免在工作中被泥漿中的雜質(zhì)堵塞。泥漿噴頭的噴射目標(biāo)與原有的噴水裝置的噴射目標(biāo)相一致，這樣生產(chǎn)過程中可隨時選擇噴水或噴灑泥漿。在以往的設(shè)計中泥漿管段常作為結(jié)構(gòu)管件出現(xiàn)，起到固定噴水管的作用，而在該方案中，相當(dāng)于充分利用了這一個現(xiàn)有的管道，使之成為噴泥漿的主要構(gòu)成部分。在生產(chǎn)中噴水裝置與噴泥漿管是兩組并行的系統(tǒng)，充分利用噴泥漿系統(tǒng)的廢水，不足部分再由潔凈水來補(bǔ)充，噴水裝置本身可通過裝置進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)，可對噴泥漿系統(tǒng)形成可調(diào)節(jié)變化的水量補(bǔ)充，兩系統(tǒng)相互配合，科學(xué)環(huán)保。

1—吊掛裝置；2—泥漿管段；3—噴水管；4—噴嘴保護(hù)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(shè)，是區(qū)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(jié)構(gòu)管，將其開發(fā)成泥漿管段；而泥漿噴頭對比噴潔凈水的標(biāo)準(zhǔn)噴頭，適應(yīng)性強(qiáng)，不會出現(xiàn)因阻塞而影響出水，高懸浮物的廢水尤其適合該結(jié)構(gòu)，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(shù)方案或類似形式目前已在實踐應(yīng)用頻繁應(yīng)用，并且在現(xiàn)場的實際應(yīng)用中得到很好的效果。

2 混合機(jī)噴水管的可調(diào)節(jié)，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(jī)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(xiàn)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(xiàn)吊掛，理想中通過上述兩塊鋼板相對位置調(diào)節(jié)，使一系列吊掛件受力大致相等，將泥漿管平穩(wěn)吊在鋼絲繩下方。由于長孔調(diào)節(jié)范圍有限，只能在很有限的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)吊掛件的長度，而不同工況下的不同混合機(jī)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(jī)噴水管直徑、長度不相等，計算出一系列吊掛件的規(guī)格必然不同，并且同一工程中吊掛件的規(guī)格也是不同的，這就給設(shè)計制造和安裝包括使用中都帶來一系列困難，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都有可能導(dǎo)致吊掛件的規(guī)格使用不恰當(dāng)。帶有長孔的鋼板如果過長或者過短都會導(dǎo)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(dǎo)致此處吊掛受力過大，從而導(dǎo)致其余位置有可能出現(xiàn)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(chǎn)中也時常出現(xiàn)只是個別吊掛件受力較大情況，從而導(dǎo)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(diào)節(jié)范圍的限制部分吊掛件起不到應(yīng)有作用，自然導(dǎo)致設(shè)置的吊掛件利用率低，甚至造成噴水管產(chǎn)生向下的撓度過大，水管偏離設(shè)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(shù)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(jī)噴水管的可調(diào)節(jié)懸掛裝置，主要包括兩端連接于固定機(jī)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(jié)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(diào)節(jié)副鋼絲繩長度，調(diào)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(shè)定，不受限制，適應(yīng)性強(qiáng)，這便解決了鋼板長度有限，一般只能在較小的一定范圍內(nèi)通過長孔調(diào)節(jié)的問題。在每個鋼絲繩連接件上都設(shè)置了一個鎖緊螺釘，通過調(diào)整鎖緊螺釘可任意調(diào)整懸掛裝置的位置。通過調(diào)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(xiàn)象。通過上面描述可知，當(dāng)出現(xiàn)吊掛件受力過小而導(dǎo)致附近個別吊掛件受力過大現(xiàn)象時，可通過任意調(diào)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(tǒng)受力均勻，防止噴水管產(chǎn)生過大向下的撓度，從而加強(qiáng)噴水裝置的噴水效果，以保障生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

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

3 其他改進(jìn)方案

從燒結(jié)工藝可以看出，給水裝置是混合機(jī)中重量占比不大，但是作用非常重要的部分，也應(yīng)是被重點關(guān)注的部分。除兩種混合機(jī)噴水裝置的改進(jìn)方案之外，混合機(jī)的噴水管吊掛鋼絲繩受力也是十分復(fù)雜的。在生產(chǎn)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(diào)節(jié)裝置，而這個調(diào)節(jié)裝置絕大多數(shù)原理相同，即通過一個彈簧裝置，一端與設(shè)備固定機(jī)架連接，另一端與鋼絲繩連接，從彈簧裝置讀數(shù)，大致能了解鋼絲繩所受拉力，并且可通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母，在一個較小范圍內(nèi)調(diào)整鋼絲繩長度，從而調(diào)整鋼絲繩所受內(nèi)力。但是該裝置存在一個弊端便是調(diào)節(jié)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(fù)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(zhì)量恒定，所以鋼絲繩所受拉力，即其內(nèi)部張力基本恒定，并且無需調(diào)節(jié)。在其功能實現(xiàn)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(xiàn)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(jìn)方案原理簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)范圍大，適應(yīng)性強(qiáng)。

除此之外，對于混合機(jī)其他位置根據(jù)工藝或者業(yè)主需要，也存在較多可改進(jìn)之處，比如可以在混勻料進(jìn)入燒結(jié)機(jī)之前增設(shè)預(yù)熱裝置的混合機(jī)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(xiàn)象，從而也可有效排除由于生產(chǎn)中吊掛裝置撓度變大而影響混合機(jī)噴水效果的可能。

4 結(jié)語

混合機(jī)作為將燒結(jié)的原料有效的混合、潤濕、粘結(jié)制粒的一種設(shè)備，噴水裝置是其重要組成部分，對混合機(jī)的噴水噴泥漿裝置進(jìn)行的改進(jìn)方案，不但能合理利用燒結(jié)廠產(chǎn)生的廢水，環(huán)保節(jié)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(jié)礦質(zhì)量。另一種混合機(jī)噴水管的可調(diào)節(jié)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(xiàn)象，防止噴水管產(chǎn)生向下的撓度，提高噴水管的噴水效果?；旌蠙C(jī)給水管吊掛鋼絲繩的配重裝置，原理簡單易于實現(xiàn)，調(diào)節(jié)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(xiàn)有工程進(jìn)行改造，尤其是在這些方面出現(xiàn)過問題的混合機(jī)設(shè)備，改造更換比較簡單，屬于局部改動，并不對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)做出實質(zhì)性改變，極易實現(xiàn)。