高洪铁

(中冶北方(大连)工程技术有限公司，辽宁 大连 116000)

0 引言

在烧结工艺生产过程中滚筒混合机主要用于物料的混匀和制粒，为了达到良好的混匀和制粒效果，适宜的水分无疑是其中的一个重要控制手段，可见在滚筒混合机设备中，喷水装置是其重要组成部分，该装置用以加入混匀料中适宜的水分，有利于造球，可改善烧结矿的透气性，从而提高烧结机产、质量。传统的混合机给水均是采用喷头向筒体内喷射洁净水的方式。众所周知，在钢铁厂的烧结生产过程中会产生大量不洁净的废水，而这部分含有矿物的废水，不经处理是不能直接排放的，这无疑增加了运营成本，如果用回收的散料粉尘和水混合成的泥浆来部分代替喷水装置中的洁净水，则可消耗掉这部分废水，避免了需进一步净化处理还要排放掉的情况，同时也可回收废水中的有用成分，避免水资源浪费的同时，也避免了废水中有用资源的浪费。理论上，污水中有小颗粒的粉尘，更有利于混合机里物料的润湿和粘结，还能提高散料的回收利用率，但是采用传统的喷水设备却无法完成将颗粒很粗的泥浆喷洒出来的功能，给泥浆的利用带来困难。由此提出一种经过改进的混合机的喷水喷泥浆装置，利用喷水、喷泥浆双系统并行、互补的方式有效解决泥浆水的利用问题。同时，针对喷水装置的悬挂部分常常出现各个吊挂件受力相差较大，甚至个别吊挂件不受力的现象提出解决方案，对悬挂装置中悬挂钢丝绳和喷水管之间吊挂件利用不充分这一问题进行改进，提出一种可调节的吊挂件实施方案，该方案可实现设备安装过程中吊挂件长度的动态调节，亦可降低设计、施工难度。最后对一些其他的改进方案进行了简要概述。

1 改进的混合机的喷水喷泥浆装置

1.1 装置改进的必要性

首先，能合理利用烧结厂生产过程中产生的废水，既环保又节约能源。烧结厂废水主要来自湿式除尘排水、冲洗地坪水和设备冷却排水。湿式除尘排水含有大量的悬浮物，需经处理后方可串级使用或循环使用，如果排放，必须处理到满足排放标准；冲洗地坪水为间断性排水，悬浮物含量高，且含大颗粒物料，经净化后方可循环使用。所以，烧结厂的废水污染，主要是指含高悬浮物的废水，如不经处理直接外排则会有较大危害，且浪费水资源和大量可回收的有用物质。烧结厂废水经沉淀浓缩后污泥含铁量较高，有较好的回收价值。一般情况，如果废水回收则需要经过泥浆脱水，处理成本高，直接排放则会污染环境。而改进的混合机的喷水喷泥浆装置能够直接利用上述废水，不仅省去废水净化环节，又能将废水中矿物质合理利用起来。其次，用回收的散料粉和水混合成的泥浆来部分代替喷水装置中的洁净水更有利于混合机里物料的润湿和粘结，提高烧结矿质量，为下一工序打好基础，还能提高散料的回收利用率。所以，如果能够实现设计初衷，则能在一定程度上将厂内废水循环起来，可以有利于减少用水量,维持水资源的可持续利用，达到节水减排的目的，节省相关污水处理负担，节约建设资金和运行费用，亦紧扣大形势下循环经济主题，现实意义重大。

1.2 混合机的喷水喷泥浆装置改进方案

混合机喷水装置为置于筒体内部在筒体中心线附近的一组水管，多数情况该装置的主体部分—水管，与筒体中心线平行，基本贯穿于筒体，在水管上靠近进料端的的二分之一长度上，均布一系列洁净水喷头，喷头的数量和规格取决于给水的水量需求。在水管的正上方为一根悬挂于两侧支架上的钢丝绳，该钢丝绳负责将喷水管连同水管上的附属件悬挂于指定位置，水管则是通过一组吊挂件悬挂在钢丝绳上。推荐的混合机的喷水喷泥浆装置，是在原有喷水装置基础上改进，见图1。

该装置包括纵向设在混合机筒体内的一组吊挂装置，该吊挂系统是一根固定于两端设备机架上的钢丝绳和固定在钢丝绳上的吊挂板组成，其目的是通过吊挂板一端固定在钢丝绳上，另一端固定在泥浆管段上，以防止泥浆管在自然状态下中间点下挠过大产生断裂或者使喷水点过低。这里提到的泥浆管则是把外部泥浆输送至筒体内的主要载体，再通过泥浆分管和泥浆喷头将泥浆管内的泥浆喷射进入混合机，特别注意的是由于泥浆内含有一些杂质，故泥浆喷头与洁净水的标准喷头有所区别，比洁净水喷头的出口直径要大，需根据泥浆介质情况单独设计，应避免在工作中被泥浆中的杂质堵塞。泥浆喷头的喷射目标与原有的喷水装置的喷射目标相一致，这样生产过程中可随时选择喷水或喷洒泥浆。在以往的设计中泥浆管段常作为结构管件出现，起到固定喷水管的作用，而在该方案中，相当于充分利用了这一个现有的管道，使之成为喷泥浆的主要构成部分。在生产中喷水装置与喷泥浆管是两组并行的系统，充分利用喷泥浆系统的废水，不足部分再由洁净水来补充，喷水装置本身可通过装置进行水量的调节，可对喷泥浆系统形成可调节变化的水量补充，两系统相互配合，科学环保。

1—吊挂装置；2—泥浆管段；3—喷水管；4—喷嘴保护板；5—喷嘴；6—泥浆分管；7—泥浆喷头

泥浆管段、泥浆分管和泥浆喷头是专为喷泥浆所设，是区别于其他形式的重要组成部分。其特点是充分利用了原有结构管，将其开发成泥浆管段；而泥浆喷头对比喷洁净水的标准喷头，适应性强，不会出现因阻塞而影响出水，高悬浮物的废水尤其适合该结构，而在此之前曾使用过另一种较为简易的喷头形式，即将泥浆分管端部，通过一定加工手段，做成鸭嘴状的扁口喷头，其特点是实施方便，但其使用效果也相对较差，是一种简易形式。该技术方案或类似形式目前已在实践应用频繁应用，并且在现场的实际应用中得到很好的效果。

2 混合机喷水管的可调节，悬挂装置

2.1 喷水管悬挂装置问题

喷水装置是由两端连接于固定机架的钢丝绳悬挂起来的，钢丝绳和泥浆管之间是通过一系列吊挂件实现连接。一般悬挂喷水管的吊挂件为带有长孔的钢板焊在泥浆管之上，再通过螺栓螺母将这块带有长孔的钢板与另一块固定在钢丝绳上的钢板连接，从而实现吊挂，理想中通过上述两块钢板相对位置调节，使一系列吊挂件受力大致相等，将泥浆管平稳吊在钢丝绳下方。由于长孔调节范围有限，只能在很有限的范围内调节吊挂件的长度，而不同工况下的不同混合机这个吊挂件的长度范围是比较难确定的[1]。比如在不同工程中混合机喷水管直径、长度不相等，计算出一系列吊挂件的规格必然不同，并且同一工程中吊挂件的规格也是不同的，这就给设计制造和安装包括使用中都带来一系列困难，任何一个环节出现问题，都有可能导致吊挂件的规格使用不恰当。带有长孔的钢板如果过长或者过短都会导致钢管受的吊挂力不均匀，如果钢板过长则此处吊挂可能因不受力而失去作用，而如果钢板过短则会导致此处吊挂受力过大，从而导致其余位置有可能出现受力过小或不受力，那么将这些吊挂位置看成整体的话，是受力不均匀的。而在实际生产中也时常出现只是个别吊挂件受力较大情况，从而导致在受力较大的吊挂件附近的其他吊挂件则会受力很小或者不受力，由于调节范围的限制部分吊挂件起不到应有作用，自然导致设置的吊挂件利用率低，甚至造成喷水管产生向下的挠度过大，水管偏离设计位置，致使喷水管的喷水效果不理想。

2.2 喷水管悬挂装置具体技术方案

1—锁紧螺栓；2—钢丝绳连接件；3—主钢丝绳；4—副钢丝绳；5—钢丝绳夹；6—喷水管的连接板；7—喷水管

如图2、3所示，混合机喷水管的可调节悬挂装置，主要包括两端连接于固定机架的主钢丝绳、喷水管及喷水管的连接板。如果该装置具有喷泥浆的组件，那么此处喷水管会被泥浆管段代替，而喷水管则固结在泥浆管段之上，见图1。喷水管的连接板与主钢丝绳是通过一个吊挂组件相连接，此吊挂组件便是本方案的核心部分，它是由副钢丝绳、钢丝绳夹、钢丝绳连接件(一端连接主钢丝绳一端连接副钢丝绳)所组成；吊挂装置安装过程中可任意调节副钢丝绳长度，调整到合适长度后通过钢丝绳夹锁紧，使得主钢丝绳和喷水管的距离固定在这个合适的距离。在该方案中这个所谓合适距离范围可任意设定，不受限制，适应性强，这便解决了钢板长度有限，一般只能在较小的一定范围内通过长孔调节的问题。在每个钢丝绳连接件上都设置了一个锁紧螺钉，通过调整锁紧螺钉可任意调整悬挂装置的位置。通过调整吊挂组件的长度，使主钢丝绳的受力均匀，可避免个别吊挂组件受力过大的现象。通过上面描述可知，当出现吊挂件受力过小而导致附近个别吊挂件受力过大现象时，可通过任意调整(缩短)钢丝绳扣的长度使受力过小的吊挂件绷紧受力，让整个系统受力均匀，防止喷水管产生过大向下的挠度，从而加强喷水装置的喷水效果，以保障生产的正常进行。

该方案最大特点是吊挂件的适应性强，调整范围大，因此在不同工程的不同混合机中可以不再单独计算吊挂板长度范围，通过无限制的调节，绝大多数混合机都可适用。这一方案也可和传统的长孔调节的吊挂板共同使用，即设置几个主要承力的传统形式的吊挂板，而其前后几处设置成本方案的可调节吊挂组件，将每个吊挂板和其前后几处可调节的吊挂件视为一段吊挂系统，如此形成若干个小的吊挂系统。在每个系统内通过可调节的吊挂件实现无极调节来平衡本系统内吊挂板的受力，最终实现整个喷水装置的吊挂平衡受力。

3 其他改进方案

从烧结工艺可以看出，给水装置是混合机中重量占比不大，但是作用非常重要的部分，也应是被重点关注的部分。除两种混合机喷水装置的改进方案之外，混合机的喷水管吊挂钢丝绳受力也是十分复杂的。在生产使用过程中，钢丝绳挠度很难精确计算和控制，所以几乎所有喷水管的吊挂钢丝绳都有一个拉力调节装置，而这个调节装置绝大多数原理相同，即通过一个弹簧装置，一端与设备固定机架连接，另一端与钢丝绳连接，从弹簧装置读数，大致能了解钢丝绳所受拉力，并且可通过旋转调整螺母，在一个较小范围内调整钢丝绳长度，从而调整钢丝绳所受内力。但是该装置存在一个弊端便是调节能力有限，钢丝绳所受拉力不恒定。对此可采用对钢丝绳施加配重的形式，来代替弹簧装置，其原理并不复杂，即将一个配重箱通过定滑轮在排料端与喷水管的吊挂钢丝绳连接，因配重的质量恒定，所以钢丝绳所受拉力，即其内部张力基本恒定，并且无需调节。在其功能实现过程中，若配重体积较大，可通过一组或者多组动滑轮将配重体积缩小至理想程度，这是通过动滑轮省力原理实现的，即每多增加一组动滑轮，便可使配重体积减小至原来二分之一。该改进方案原理简单，系统稳定，调节范围大，适应性强。

除此之外，对于混合机其他位置根据工艺或者业主需要，也存在较多可改进之处，比如可以在混匀料进入烧结机之前增设预热装置的混合机的喷水喷蒸汽装置，其原理与喷水喷泥浆装置类似。将喷水管吊挂装置的钢丝绳替换成链条，也可有效地控制吊挂装置的挠度变大现象，从而也可有效排除由于生产中吊挂装置挠度变大而影响混合机喷水效果的可能。

4 结语

混合机作为将烧结的原料有效的混合、润湿、粘结制粒的一种设备，喷水装置是其重要组成部分，对混合机的喷水喷泥浆装置进行的改进方案，不但能合理利用烧结厂产生的废水，环保节能，又能利用回收散料粉和水混合成的泥浆来代替喷水装置中的水提高烧结矿质量。另一种混合机喷水管的可调节悬挂装置，则可以使钢丝绳的受力均匀，也可避免个别吊挂组件受力过大的现象，防止喷水管产生向下的挠度，提高喷水管的喷水效果。混合机给水管吊挂钢丝绳的配重装置，原理简单易于实现，调节能力却是很大。这几种方案都有一个共同特点：既可以用于新建项目，也可对现有工程进行改造，尤其是在这些方面出现过问题的混合机设备，改造更换比较简单，属于局部改动，并不对现有结构做出实质性改变，极易实现。