空氣炮技術(shù)創(chuàng)新在水泥廠預(yù)熱器的應(yīng)用

現(xiàn)在廣泛使用的壓力受控（可控壓力）空氣炮技術(shù)由馬丁工程技術(shù)公司在20世紀(jì)70年代首創(chuàng)并申請了專利。得益于新興技術(shù)，空氣炮可用在極端溫度的應(yīng)用環(huán)境，以及其他工作環(huán)境惡劣的應(yīng)用環(huán)境。在此類環(huán)境條件下，其他助流方案往往受限。空氣炮通常安裝一定的數(shù)量及按照相應(yīng)的順序噴暴，以達(dá)到最佳效果。其放炮時間可根據(jù)不同工藝條件或材料特性調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳匹配。

對水泥生產(chǎn)來說預(yù)熱器停產(chǎn)的成本極高----無論來自生產(chǎn)中斷還是重新投產(chǎn)的能耗。以往的空氣炮解決方案導(dǎo)致人力成本攀升，同時，工人在有潛在風(fēng)險的環(huán)境中從事艱辛工作，士氣低落。近來對空氣炮在工程、安裝、裝配和設(shè)計方面的創(chuàng)新在有效的提高了預(yù)熱器內(nèi)部物料的流動性，同時提高了預(yù)熱器維修的安全性。

空氣炮在水泥生產(chǎn)中有多種應(yīng)用，以解決物料流動問題

空氣炮技術(shù)創(chuàng)新在水泥廠預(yù)熱器的應(yīng)用：

水泥生產(chǎn)過程的一個重要部分是散料的持續(xù)流動，差的物料流動性會扼制工廠的盈利能力。物料儲存系統(tǒng)和工藝料倉中的物料堆積會阻礙物料流動，造成物料流動瓶頸，影響設(shè)備性能發(fā)揮，降低工藝效率。料流不暢還會增加維護(hù)費用，需從核心生產(chǎn)活動中抽出人手進(jìn)行維護(hù)工作。如果堵料問題十分嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致完全停產(chǎn)。

空氣炮在解決散料的堵料問題方面有著悠久的應(yīng)用歷史?？諝馀谟置諝庵髌鳎谒嗌a(chǎn)中有眾多應(yīng)用，從疏通料斗到清理篦冷機(jī)中的高溫物料，都有用到空氣炮。近來空氣炮在工程、安裝、裝配和設(shè)計方面的創(chuàng)新有效的提高了預(yù)熱器內(nèi)部物料的流動性，同時提高了預(yù)熱器維修的安全性。

“當(dāng)原材料經(jīng)過輸送、粉碎、煅燒、混合和包裝過程時，空氣炮有助于維持工藝生產(chǎn)流程，”馬丁工程技術(shù)公司空氣炮產(chǎn)品經(jīng)理解釋道：“空氣炮通過管道組件將氣罐中的高壓空氣從專用噴嘴中噴出，以清除表面積料，并使其重回工藝系統(tǒng)料流中。”

在預(yù)熱器中，空氣炮清除煙室、下料管壁和其他位置的積垢，以避免堵塞并促進(jìn)物料自由流動。當(dāng)作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)有堵料時，將會暫停生產(chǎn)，關(guān)停工藝設(shè)備以進(jìn)行人工清堵，工人穿戴防高溫個人防護(hù)設(shè)備，使用空氣吹灰槍進(jìn)行清堵，這項工作公認(rèn)為是水泥生產(chǎn)中最沒人愿意做的工作之一。

早期技術(shù)：

早期空氣炮的設(shè)計存在幾個問題，包括壓縮空氣消耗量、使用的安全性以及與安裝和維護(hù)空氣炮所需相關(guān)的停工時間。直到最近，空氣炮仍然依賴于重達(dá)數(shù)百磅的氣罐和朝內(nèi)向與噴嘴相連的閥門直接噴吹。為了有效的維護(hù)空氣炮閥體，需要將整個氣罐放下來，這浪費很多人工及時間，同時增加了潛在的安全隱患（由于氣罐非常重）。

一些較舊型號的空氣炮安裝的是負(fù)噴射閥，這種閥門會由于壓力下降而導(dǎo)致誤噴射，從而打亂噴射順序，進(jìn)一步加重壓縮空氣系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

在預(yù)熱器應(yīng)用中，通常仍將噴嘴焊接在容器壁上，穿過并突出耐火材料層。磨蝕性高溫環(huán)境很快會導(dǎo)致噴嘴磨損，在某些應(yīng)用中，僅3~6個月就需要更換噴嘴。每次更換噴嘴時都需要等其完全冷卻。另外，由于拆除和更換噴嘴的空間有限，更換過程可能會導(dǎo)致耐火材料出現(xiàn)微裂縫。此外，普通的管道噴嘴設(shè)計會導(dǎo)致物料在管道內(nèi)堆積，降低空氣炮效率，嚴(yán)重時甚至需要更換空氣炮。

某水泥廠的老式的150L帶固定管道組件的空氣炮

現(xiàn)代空氣炮設(shè)計：

過去十年見證了空氣炮技術(shù)的一場革命，馬丁工程師們重拾制圖板重新設(shè)計，從空氣進(jìn)入氣罐的那一刻到空氣與物料接觸，對空氣炮進(jìn)行一番徹底升級改造?？諝馀谧兊酶咝А⒏?jīng)濟(jì)、更安全。

今天，隨著設(shè)計和工程技術(shù)的進(jìn)步，人們正在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)更緊湊、重量更輕、效率更高、噴暴力更大的空氣炮。在制造、安裝、服務(wù)和技術(shù)支持方面，供應(yīng)商正在加以創(chuàng)新，以期最大限度地提高預(yù)熱器的產(chǎn)量，減少關(guān)停時間和總體運營成本，同時提高安全性。

為了延長使用壽命，在特別容易磨蝕的位置采用了耐高溫伸縮式噴嘴，伸入系統(tǒng)中噴射，然后縮回保護(hù)管（耐火材料）中。噴嘴本身高性能的質(zhì)量及減少在高溫惡劣環(huán)境中暴露的時間，延長了噴嘴壽命。噴嘴設(shè)計為由一名工人就可從法蘭上輕易將其拆下，作為Y智能噴嘴組件以外的獨立部件進(jìn)行維修更換，無需停產(chǎn)。新型Y形管是預(yù)熱器的一種長期、永久性附件，可以確保在預(yù)熱器外部進(jìn)行所有組件（氣罐、閥門、噴嘴等）的安裝和維護(hù)，不會破壞預(yù)熱器壁或造成代價高昂的關(guān)停。當(dāng)現(xiàn)場空間比較狹小時，也可采用一種專用連接管作為Y形管的替代品，技術(shù)人員可以錯開空氣炮的位置，使其能夠布置于狹窄空間中。這些新型組件共同構(gòu)建了一個模塊化系統(tǒng)，將易用性和可維護(hù)性提升到前所有未有的高度。

新的氣罐設(shè)計容量通常從35L至150L，爆沖力更大。同時，相比以前的設(shè)計，耗氣量減小了一半?？諝馀诳梢园炎罡哌_(dá)8.27公斤壓力的壓縮空氣從氣罐中噴出，有效面積可達(dá)2.10㎡。

空氣炮的位置經(jīng)過精心布置，按特定順序噴射，以達(dá)到最佳效果。

閥門組件是空氣炮的核心，需要定期檢查和不定期維修/更換。為免于拆卸氣罐和在狹小空間布置，工程師們設(shè)計了將閥門布置在噴嘴的另一側(cè)的新型空氣炮。僅需一名工人可從預(yù)熱器外部輕松檢修空氣炮。

為防止由于壓力驟降而導(dǎo)致意外噴射，新型正壓噴射閥需要由電磁閥控制的壓縮空氣炮脈沖信號驅(qū)動才能噴射。電磁閥可布置在離高溫區(qū)域有200英尺外的安全地帶，可與工廠的中控室相連。操作員可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)整噴射順序達(dá)到最佳效果。空氣炮也可以手動操作。

安裝創(chuàng)新：

使物料達(dá)到1315°C 的高溫需要巨大的能量，關(guān)停生產(chǎn)所需冷卻預(yù)熱器、進(jìn)行檢修和重新將窯加熱相當(dāng)高的溫度。避免關(guān)停并對這些系統(tǒng)進(jìn)行安全檢修的功能是設(shè)計新設(shè)備的基本優(yōu)先事項。

馬丁工程技術(shù)公司是利用廠用氣壓縮空氣進(jìn)行低壓噴爆以改善散料處理的最初發(fā)明者。馬丁公司最近將一項新專利技術(shù)商業(yè)化，利用該技術(shù)在安裝空氣炮時無需暫停生產(chǎn)過程。受過專門培訓(xùn)的技術(shù)人員可將空氣炮設(shè)備安裝在分解爐、預(yù)熱器、熟料冷卻器和其他高溫場所，同時保證生產(chǎn)持續(xù)不間斷。

專用獨特設(shè)計鉆芯開孔鉆具能鉆出所需的精確角度以及精準(zhǔn)直徑的孔。在預(yù)熱器壁上安全開孔后，插入一個隔熱閥，以隔熱和防止氣流反流。隨后，訓(xùn)練有素的技術(shù)人員在不關(guān)停和不停止工藝生產(chǎn)的情況下連接Y形管組件。

訓(xùn)練有素的技術(shù)人員在生產(chǎn)過程中進(jìn)行鉆芯開孔

這項技術(shù)大大減少了采用傳統(tǒng)安裝方法導(dǎo)致的昂貴關(guān)停費用。傳統(tǒng)安裝方法要求暫停高溫工藝過程，以便開孔和安裝空氣炮。

案例：印度某大型水泥廠

印度西北部某水泥廠的，預(yù)熱器煙室及窯進(jìn)料口處有大量結(jié)皮堵料，人工難以清除。如不進(jìn)行清堵，堆積物會堵塞管道，導(dǎo)致必須停產(chǎn)才能凊堵。為此，水泥廠管理者最初安裝了10個150L和300L的大型空氣炮，每個重達(dá)數(shù)百磅，只能用起重機(jī)搬運。每個空氣炮都與直管組件相連，扇形噴嘴埋入耐火材料中。

操作人員發(fā)現(xiàn)，大型容量氣罐導(dǎo)致工廠的壓縮空氣系統(tǒng)負(fù)擔(dān)過重，而堵料問題并未完全解決。結(jié)果，操作人員被迫繼續(xù)人工清堵，工人身穿防護(hù)服，在惡劣的環(huán)境中進(jìn)行清理，同時工廠損失寶貴的生產(chǎn)時間。此外，由于磨蝕性高熱環(huán)境，空氣炮扇形噴嘴很快會失效。更換噴嘴需持證工人進(jìn)入預(yù)熱器狹小空間，導(dǎo)致關(guān)停產(chǎn)時間過長，頻繁更換噴嘴會破壞耐火材料。管理者尋求一種更安全、更有持續(xù)性的解決方案，能有效清除堵料。

馬丁工程印度公司受邀研究這個問題并提出解決方案。技術(shù)人員拆除了大而重的氣罐，安裝了八個70L馬丁火龍空氣炮、六個固定噴嘴和兩個可伸縮噴嘴。采用創(chuàng)新的鉆芯開孔技術(shù)，在進(jìn)行鉆孔并將Y形管組件焊接到煙室壁上，整個過程，預(yù)熱器仍保持運行。

兩臺70L空氣炮配備固定式Y(jié)型智能噴嘴，底部的空氣炮裝有可伸縮噴嘴。

配有可伸縮噴嘴的單個空氣炮，解決堵點問題，延長設(shè)備壽命。

電磁線圈閥盒遠(yuǎn)離高溫和危險區(qū)域，便于檢修。

“火龍空氣炮采用了混合閥概念，只用一條氣路向氣罐注入氣體并觸發(fā)閥門，能以較少的壓縮空氣消耗產(chǎn)生較大噴爆力。儲氣罐裝在一個固定式的Y形管組件上，配有一個外向閥，便于維護(hù)。”助流業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人.說。法蘭將噴嘴固定在組件內(nèi)，使更換和維護(hù)成為一個人的工作，沒有系統(tǒng)關(guān)停時間?？缮炜s噴嘴采用360°噴頭，噴射后可縮回，保護(hù)其免受磨損和極端溫度的影響。

經(jīng)過六個月的運營，工人和管理人員對效果表示非常滿意：“更高效的小容量氣罐將壓縮空氣系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)減輕了大約50%，使工廠能輕松向所有新空氣炮供氣。噴嘴的壽命也有所延長，噴嘴維護(hù)和更換所需工時更少，且不用關(guān)停生產(chǎn)?！痹撍鄰S隨后訂購了21套空氣炮和噴嘴，用于水泥廠的其他位置，還訂購了5個額外的噴嘴，用于現(xiàn)有空氣炮改造。

維護(hù)的安全性和簡易性提高了工廠的生產(chǎn)效率，較低的人工成本和增加的正常運行時間實現(xiàn)了極好的投資回報。

結(jié)論：

對水泥生產(chǎn)來說預(yù)熱器停工將在生產(chǎn)和能源消耗方面付出高昂成本。以往的空氣炮解決方案導(dǎo)致人力成本攀升，工人在有潛在風(fēng)險的環(huán)境中從事艱辛工作，士氣低落?，F(xiàn)在，利用現(xiàn)代空氣炮技術(shù)，運營商能實施長期戰(zhàn)略，提高安全性、減少關(guān)停時間、提升效率并降低整體運營成本。

閥門在噴嘴的另一側(cè)確保僅需一名工人即可安全進(jìn)行設(shè)備維修，無需關(guān)停

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自1944年，以革命性的球型振動器的發(fā)明制造起家，一直到今天，馬丁工程對培養(yǎng)創(chuàng)新精神和企業(yè)文化的承諾是整個組織的定義價值和優(yōu)先事項。2008年，美國總部投資興建了全球散料輸送行業(yè)內(nèi)大規(guī)模的創(chuàng)新中心（CFI），涵蓋了散料實驗室、金屬實驗室、聚合物實驗室、環(huán)境實驗室以及模擬實驗室。在創(chuàng)新中心，我們不斷努力尋求新的解決方案來攻克散料輸送行業(yè)的挑戰(zhàn)?；谧鹬刂R、持續(xù)研發(fā)的價值傳統(tǒng)，馬丁工程技術(shù)在全球范圍內(nèi)擁有諸多品牌及知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)，并努力踐行商標(biāo)和專利權(quán)使用的合規(guī)性，積極為知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)貢獻(xiàn)自己的力量。