基于粉煤灰鐵精礦對(duì)氣力輸送管道的在線快速補(bǔ)漏在生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)踐應(yīng)用

包永鵬

（甘肅酒鋼(集團(tuán))宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

0 引言

根據(jù)粉煤灰鐵精礦材料力學(xué)特性研究表明：粉煤灰鐵精礦隨著干選密度含水量的增加表現(xiàn)出后減先加的變化走勢，干式干選后體積密度最大含水率為19%；粉煤灰含水后的滲透系數(shù)卻隨著干選后密度的增大呈現(xiàn)出逐次遞減式減小，當(dāng)干選后鐵精礦的干式密度小于1.35g/cm3,干選后密度對(duì)于含水的滲透系數(shù)可以忽略不計(jì)；粉煤灰精礦內(nèi)聚力隨著含水量的增大而減小，并且在含水小于26%時(shí)便顯出緩慢趨勢，反之表現(xiàn)出減小加速；粉煤灰精礦含水每增加1%，內(nèi)摩擦角減少0.25 度；粉煤灰鐵精礦的內(nèi)聚力隨著含水后的濕式壓實(shí)增加呈現(xiàn)出線性增大的趨勢，而粉煤灰鐵精礦內(nèi)摩擦角隨著含水壓實(shí)力度的增加呈現(xiàn)出指數(shù)衰減式增加的態(tài)勢；粉煤灰鐵精礦含水率越接近最佳含水率或壓實(shí)度約接近臨界點(diǎn)時(shí)，隨著振動(dòng)壓實(shí)次數(shù)的增加，呈現(xiàn)出內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角降幅遞降的趨勢，并且在振動(dòng)壓實(shí)的前期達(dá)到穩(wěn)定飽和狀態(tài)更加容易。通過攪拌配比，模擬氣力風(fēng)速對(duì)氣力輸送管道模擬實(shí)驗(yàn)表明對(duì)密閉空間段應(yīng)力、應(yīng)變能明顯減少氣力沖擊，提高耐磨承載能力，對(duì)管道的壽命延長有顯著的提高。

1 氣力輸送管組

氣力輸送管組包括防漏箱體和氣力輸送管，其中氣力輸送管用于輸送粉狀顆粒物，氣力輸送管包括防漏段和與防漏段相連的連接段，防漏段設(shè)于防漏箱體內(nèi)，防漏段外壁面與防漏箱體內(nèi)壁面之間形成容納空間，容納空間填充有耐磨顆粒物，使得套裝有防漏箱體的氣力輸送管具有較好的耐沖刷性能，避免氣力輸送管磨損后漏料，影響粉狀顆粒物的輸送。

為實(shí)現(xiàn)管道在線補(bǔ)漏目的，其中氣力輸送管組，包括：防漏箱體；氣力輸送管，用于輸送粉狀顆粒物，氣力輸送管包括防漏段和與防漏段相連的連接段，防漏段沉設(shè)于防漏箱體內(nèi)，防漏段外壁面與防漏箱體內(nèi)壁面之間形成容納空間，容納空間填充有耐磨顆粒物。耐磨顆粒物選擇為粗精礦，其中粗精礦鐵的品位的范圍為42%≤m≤49%；耐磨顆粒物亦可以選擇為精礦，其中精礦鐵的品位n 的范圍為n≥56%；耐磨顆粒物也可以為磁珠。

粉狀顆粒物在輸灰管線內(nèi)氣力輸送在管道的摩擦流動(dòng)導(dǎo)致管道壁打薄，經(jīng)過一段時(shí)間就會(huì)磨漏，影響輸灰，造成環(huán)保事故甚至停產(chǎn)。為了避免漏料，通過在損壞處進(jìn)行補(bǔ)焊或者更換管道，這樣不僅加大了工作量，且增加了成本。本技術(shù)提出一種氣力輸送管道在線快速補(bǔ)漏，當(dāng)氣力輸送管道磨損時(shí)，減少環(huán)保事故，減輕工人的工作量和節(jié)約成本。

2 氣力輸送管

彎折管段，彎折管段的一端為輸送入口，彎折管段的另一端為輸送出口；

第一直管段，第一直管段與輸送入口相連通，用于輸送粉狀顆粒物至彎折管內(nèi)；

第二直管段，第二直管段與輸送出口相連通，用于將彎折管段內(nèi)的粉狀顆粒物輸出；防漏段為彎折管段。

其中，第一直線管段/第二直線管段為防漏段；防漏箱體貫設(shè)有穿設(shè)孔，穿設(shè)孔與防漏段相適配，防漏箱體通過穿設(shè)孔活動(dòng)外套于防漏段?？紤]到穿設(shè)孔與防漏段的外壁面之間存在一定的間隙，本方案中，穿設(shè)孔內(nèi)壁面與防漏段的外壁面之間粘結(jié)有環(huán)形膠條，通過環(huán)形膠條填充穿設(shè)孔與防漏段的外壁面之間的間隙，避免容納空間填充的耐磨顆粒物泄漏。

3 防漏箱體

防漏箱體，包括：箱體本體，箱體本體開設(shè)有投料口，用于從投料口向箱體本體內(nèi)填充耐磨顆粒物；蓋體，對(duì)應(yīng)投料口設(shè)置，用以封閉投料口，蓋體與箱體本體可拆卸連接。

本技術(shù)提出的氣力輸送補(bǔ)漏還包括氣力輸送管組及其附屬設(shè)施。本技術(shù)中，為了便于操作填充耐磨顆粒物，當(dāng)需要填充或更換所述耐磨顆粒物時(shí)，將蓋體與箱體本體拆分以打開投料口，當(dāng)耐磨顆粒物填充好后，將蓋體固定于所述箱體本體，以封閉投料口，避免耐磨顆粒物泄漏和粉塵的外溢。

4 技術(shù)分析

酒鋼粉煤灰提鐵生產(chǎn)線輸灰管道在項(xiàng)目投產(chǎn)以來磨損嚴(yán)重。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示每月磨漏平均5-7次。管道磨損不僅造成了項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)損失，而且嚴(yán)重的影響了粉煤灰提鐵生產(chǎn)線的連續(xù)性，并且磨穿后管道內(nèi)物料外瀉還會(huì)對(duì)環(huán)境造成了極大的污染，影響職業(yè)健康衛(wèi)生造成諸多不利。本技術(shù)就酒鋼粉煤灰提鐵生產(chǎn)線氣力輸送系統(tǒng)，被輸送物料為粉煤灰（CaO、Fe3O4、MgO、Al2O3、Ti）和生產(chǎn)性粉塵(堆積密度21gmm3、真實(shí)密度3gm)，系統(tǒng)輸送速度5-8MPa，氣力輸送管道彎頭采用Q235A 弧形彎管焊接，曲率半徑15°稀相氣力輸送的料氣比小，物料顆粒的間距較大，輸送速度較快。在稀相氣力輸送過程中，由于物料粒度很小，懸浮壓降所占比例很小，固氣速度比約等于1，因此可近似物料和氣流兩者的速度相等，將懸浮壓降包括在摩擦壓降中，此時(shí)顆粒體的輸送可視為氣固混合體的輸送，以簡化數(shù)學(xué)模型，從而可以采用比較成熟的理論來處理輸送過程。由于在彎折管段處氣流運(yùn)動(dòng)流態(tài)發(fā)生了改變。由于氣流方向的改變，導(dǎo)致彎折管段外側(cè)氣流速度高于內(nèi)側(cè)氣流速度，氣流間存在壓差，因此導(dǎo)致氣流垂直于彎折管段的橫向流動(dòng)，從而產(chǎn)生氣旋。由于在彎折管段處流體流態(tài)的復(fù)雜性，輸送的粉狀顆粒物的受力狀態(tài)也十分復(fù)雜，除受到氣流作用力、重力及撞力以外，由于運(yùn)動(dòng)方向的改變，所述輸送的粉狀顆粒物還受到離心力的作用。在上述幾種力的綜合作用下，輸送的粉狀顆粒物在彎折管段處與氣流分離，沖擊彎折管段內(nèi)壁，從而使得彎折管段內(nèi)壁面產(chǎn)生磨損。由于稀相氣力輸送中料氣比小，物料速度與氣流速度之比接近于1，粒子的沖擊主要發(fā)生在彎折管段的頂部，沖擊角約30°。而該角度正是塑性材料沖性磨損率最高的沖擊角0°，因此，磨損彎折管段的磨損情況十分嚴(yán)重，因?yàn)榉缆┒卧O(shè)置為彎折管段，通過將彎折管段沉設(shè)于防漏箱體內(nèi)，彎折管段外壁面與防漏箱體內(nèi)壁面之間形成容納空間，容納空間內(nèi)填充有耐磨顆粒物，增大了彎折管段的耐摩擦性能，提高了彎折管段的使用壽命，節(jié)約維護(hù)材料成本，并且減輕生產(chǎn)線職工由于漏料造成清理的勞動(dòng)強(qiáng)度。

在氣力輸送管的直管段，氣流流態(tài)較為簡單，直管段的管道截面上氣流速度呈錐狀分布，因此輸送的粉狀顆粒物在直管段的受力情況較為簡單。除受到氣流作用力和重力作用外，還有輸送的粉狀顆粒物與管道間的撞擊以及輸送的粉狀顆粒物之間的碰撞作用，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)較為簡單。由于輸送的粉狀顆粒物在直管段的運(yùn)動(dòng)以平行于管道軸線方向?yàn)橹?，因此其磨損主要是由于輸送的粉狀顆粒物在管道表面滑行造成的，考慮到第一直管段和第二直管段也存在磨損的情況，在本技術(shù)中，第一直線管段/第二直線管段為防漏段；防漏箱體貫設(shè)有穿設(shè)孔，穿設(shè)孔與防漏段相適配，防漏箱體通過穿設(shè)孔活動(dòng)外套于防漏段；當(dāng)發(fā)現(xiàn)第一直管段和第二直管段的某一部位磨損情況較為嚴(yán)重時(shí)，可以移動(dòng)防漏箱體至磨損較為嚴(yán)重的部位，從而避免磨損部位漏料，操作簡單，成本可控。

5 總結(jié)

通過酒鋼粉煤灰提鐵生產(chǎn)線生產(chǎn)的鐵精礦運(yùn)用到氣力輸送管道的補(bǔ)漏中，經(jīng)過試驗(yàn)運(yùn)行的三年中沒有出現(xiàn)管道磨漏現(xiàn)象；由于填充物料不會(huì)進(jìn)入管道內(nèi)部，輸送管道暢通，物料不會(huì)堆積，避免了輸送過程中的管路堵塞問題，實(shí)現(xiàn)物料高效輸送；物料在氣力輸送過程中，物料不會(huì)受到?jīng)_擊或擠壓，從而避免了物料變形或磨損的問題；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，減少粉塵和噪音；氣力輸送管道補(bǔ)漏實(shí)現(xiàn)在線操作，方便快捷，減少了成本，提高了效益，也為酒鋼氣力輸送管道在線快速補(bǔ)漏找到了一條解決途徑。