立式旋转给料机研制

2019-10-22谭建梅

冶金设备 2019年3期

谭建梅

(中钢设备有限公司北京 100192)

1 前言

在有色金属行业，根据冶炼工艺设计要求，还原炉需要通过插入渣层的喷枪，将部分粉煤喷入熔融渣层内反应以维持熔体温度及还原。要求粉煤喷吹系统能够实现连续、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保持流量平稳且不能出现栓塞、断流现象。需要对载流风流量、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，该工艺喷煤需求量较小，喷煤量只有高炉喷煤的十几分之一[1]，相对来说比高炉喷煤喷吹精度要求更高。还原炉底部设置多支喷枪，如果采用单出料口旋转给料机加分配器的形式，输送精度和稳定性较差。基于现有的设备现状，开发了立式多出料口旋转给料机，输送精度能控制在±0.5%以内。

立式旋转给料机可以根据需要设计成一个、两个、三个或多出料口。旋转给料机一般安装在发送仓泵的底部,由给料机本体、减速机、变频电机和控制系统组成，自动化系统可通过调节变频电机的频率来实时控制给料机的转速，实现稳定、连续、可调的定量给料。一套输送设备通能给多点均匀送料如图1串罐喷吹示意图，物料直接喷进还原炉，实现精细化喷吹，随着各种生产工艺要求越来越精细，要求物料喷吹精度越来越高，多出料口定量给料设备应用将会越来越广泛发展。本文以四出口出料机为例来阐述其结构应用和设备特点。

图1 串罐喷吹示意图

2 结构及其应用

2.1传统的给料机存在的问题

传统的给料机根据使用功能不同分为旋转给料机和锁气给料机[2]。

这2种给料机都存在以下几个问题：

1)在粉料输送的过程中经常容易出现卡料，漏料故障[3]，密封易磨损等问题；

2)气力输送过程中锁气压力小，一般用作低压系统的给料设备[4]，一般的给料机最大工作压力只能到0.15MPa；

3)因其结构特点，设计成多出料口形式很难做到均匀分料。

2.2 旋转给料机的结构特点

立式四出口旋转给料机结构，如图2给料机附视示意图、图3给料机立面示意图所示，立式旋转给料机由顶板，筒体、底板在喷吹泵的出料口下面形成一腔室，顶板上有4个进料口均布，筒体上有4个进气口均布，底板上有4个出料口均布，进气口和出料口在同一方位，进料口和出料口夹角成45°布置，一转轴从底板上通过腔室进入喷吹泵泵体底部，转轴上腔体部位安装有转盘，转盘由16个叶片在轮毂上均布布置，围绕立轴旋转就可以把物料分成多个相等的部分，物料能从4个出料口均匀出料。转轴上喷吹泵部位安装有搅拌装置，可以避免物料架桥板结。转轴通过轴承箱固定在底板上，轴承箱上有吹扫平衡进气组件，可以保护轴承和轴封，避免腔室的物料因压力的作用进入轴承和轴封，减少粉尘泄露。轴承箱上安装有测速开关，转轴上轴承箱的下面安装减速机变频电机，通过变频调速可以控制给料机的出料量。底板上装有流化进气组件，避免物料板结。转盘外表面和给料桶内表面都经过喷涂处理以提高使用寿命，转盘与给料桶和顶板和底板的间隙能到达±0.1mm以内的偏差，上下偏差可调节，可以减少漏料。

图2 给料机附视示意图

图3 给料机立面示意图

本图设计的旋转给料机的转盘直径350mm，高度40mm，每转容积约0.00162m3，能承受1.6MPa的内压力，根据出力要求，不同规格的产品可以修改转盘的直径和高度来调整给料机的容量。

立式给料机密封圈和轴承在底板的下面，物料与密封圈之间有密封套，设计成多级密封的形式，物料不容易进入，且配有平衡吹扫气连续反吹，不易出现卡料，漏料；工作压力能达到1.6MPa；且根据需要可以设计成多出料口的形式，避免了传统给料机存在的问题。

2.3 应用

本文以上下串连泵连续输送为例介绍四出料口旋转给料机的应用，粉仓的物料进入喷吹泵系统，通过1个4出口旋转给料机向4支喷枪输送煤粉给还原炉。

如图4为喷吹泵喷吹流程示意图，喷吹泵包括：两个压力容器，一台旋转给料机和输送气配气组件。由变频电机驱动的减速器的容积式给料器。电机的电源将通过变频器调节电机速度，从而调节设备出力，通过给料泵重量变化的反馈来计算出力。两个压力容器垂直布置，上边的称为收料泵，下边的叫给料泵，气口与给料泵通过4根平衡管相连；给料机4根出料管与4套输送空气阀和4套管线输送阀分别对应连接；为了保证还原炉中输送空气控制在一定比例，在给料泵上连接了一路氮气；上下泵之间需要平衡圆顶阀，以便上下泵倒料，落料。本系统为上下泵称重，所以上下泵均需要用软连接隔重；所有的配气比例可以通过孔板计算调节。

喷吹泵设计时需注意：如果设备空间允许，上下泵的容积尽量大些，可以输送循环次数，以便减少阀门的开启次数，增加设备寿命；给料泵的容积是收料泵的2倍，以便能更好的倒料；本系统氮气和压缩空气配气系统采用的是分气包配连接的形式，相较用四通分支的形式大大简化了配气管的布置，如图5为喷吹泵装配示意图，压缩空气和氮气分配布置；4根输送料管布置是必须保证有效长度相等，目的是保证管道内压损一样，确保4根管送料相等。

该系统在连续方式下运行，当物料在输送时，给料泵将被加压，而收料泵将定期、及时地将物料注入给料泵中，起到把高压的给料泵和粉仓相互隔离的作用，从而保证物料连续地被输送到接收设备中。在系统正常运行过程中，物料靠重力从粉仓落入收料泵。启动时，收料泵为空，关断圆顶阀开启后，进口圆顶阀随之开启。当填料时，排气阀开启，允许仓泵内的空气置换出去。当仓泵上的料位开关指示仓泵已满时，排气阀关闭。经过一个短暂的延迟，使得仓泵完全充满，排气阀和进口圆顶阀关闭。当这两个阀被确认关闭并密封时，称重系统将会测量重力并记录该数据。

图4 喷吹泵喷吹流程示意图

具体流程是：操作员先根据需求设定好喷吹出力。在喷吹循环开始前，输送空气阀开启，气流稳定后，旋转给料机启动，逐渐增加到需要的速度。

在初始状态下，所有的圆顶阀都处于关闭状态下，收料泵是空的，当在系统运行过程中，给料泵的低料位开关被触发时，一个填料循环开始，过程如下：排气阀打开，使收料泵中残余的压力被排出，压力变送器将检测收料泵中的压力，排气10秒后，一旦该压力下降到设定值，收料泵的进口圆顶阀依次将打开，物料将在重力的作用下，由粉仓进入收料泵，在填料的过程中，收料泵的流化阀打开，起到气化作用，以防止物料板结。当装在收料泵上的料位开关显示物料已被填满时，进口圆顶阀和排气阀, 旋转排气阀都将关闭，称重系统将会测量重力并记录该数据。然后均衡阀、上平衡圆顶阀打开。收料泵将开始增压，当装在两泵上的压力传感器显示两泵的压力相同时，收料泵的压力均衡阀关闭。然后给料泵的进口圆顶阀依次打开，物料将在重力作用下由收料泵落入给料泵中，为了助于落料，两路空气将通过压力均衡阀、收料泵流化阀引入收料泵中，在此期间，上下平衡阀圆顶阀将开启，允许给料泵中被置换出来的空气排入收料泵中，在恰当的设置时间后，物料将几乎全被填入到给料泵中，这时，收料泵压力均衡阀、给料泵的进口圆顶阀及平衡阀将全部被关闭，排气阀打开。当与圆顶阀密封胶圈连接的压力开关指示圆顶阀已关闭并被密封，填料循环全部完毕，当给料泵中的料位开关再次被触发时，系统将重复上述循环。

压缩空气将物料送入接收设备。旋转给料机给每个出口分配相等的物料量。可以根据出力需要改变管路出力，例如关闭一个管路。喷吹量也可以在循环中随时调整，从而满足运行条件。旋转给料机可以由操作员停止，或发生故障时停止，或者喷吹泵为空时自动停止。在循环运行过程中，称重系统监视到物料重量小于(50kg)时。旋转给料机停止，然后经过一个短暂的延时以便清空输送管路，再将输送空气阀关闭，旁路空气阀开启以确保正压和清空喷枪。喷吹泵在每个循环结束后自动填料，确保有充足的物料。控制系统将监视落料时间，如果落料时间超过预设定时间，系统将发出报警。同时控制系统也将监视输送压力，如果压力达到不正常的高压力，系统也将发出报警。