自行研制灰乳撈渣機的應(yīng)用與實踐

蘇元機

【摘 要】文章介紹了一種根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備配置情況而自行研制并制作安裝的灰乳撈渣機裝置，將它應(yīng)用于灰乳生產(chǎn)工序中，使灰乳達到了很高的純度指標，同時提高了生產(chǎn)效率。該灰乳撈渣機技術(shù)性能優(yōu)越，同時在惡劣環(huán)境下的運行狀態(tài)良好、穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】自行研制；灰乳；撈渣機；灰乳純度

【中圖分類號】TK223.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）06-0092-03

0 前言

中國鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠原料車間化灰工序主要是生產(chǎn)氧化鋁，該生產(chǎn)工藝需要一種重要的生產(chǎn)原料——石灰乳，石灰乳主要用于沉降和蒸發(fā)工序，如沉降的赤泥過濾和蒸發(fā)排鹽苛化等工藝過程，這些工藝過程非常重要，直接影響到氧化鋁生產(chǎn)工序中其他生產(chǎn)工序的進程。在氧化鋁生產(chǎn)中，石灰乳的年需求量約30萬t，而石灰乳的灰乳純度決定了這些工藝過程的生產(chǎn)效率。中國鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠原料車間化灰工序中，原來的生產(chǎn)情況是灰乳從化灰機中生產(chǎn)出來直接進入灰乳槽攪拌，該過程沒有進行排渣就通過灰乳泵送入了需要灰乳的工藝流程，此時從化灰機中生產(chǎn)出來的灰乳含有大量灰渣，這些灰渣由于未能及時排除出去，就直接進入生產(chǎn)工藝流程中。由于灰乳中含有大量灰渣，給這些工藝過程帶來了很大的影響。灰渣可造成的不良影響有如下幾點：①造成管道、閥門堵塞，使得相關(guān)生產(chǎn)工序中斷停產(chǎn)。②造成管道快速磨損泄漏、泵類等過流設(shè)備損壞加劇。③由于灰渣降低了單位面積中灰乳與相關(guān)物料的反應(yīng)強度，從而降低了生產(chǎn)效率。

1 無撈渣生產(chǎn)模式的危害和不能排渣的原因分析

未經(jīng)排渣的灰乳直接進入生產(chǎn)流程的生產(chǎn)模式在建廠初期時就一直沿用了10多年，相關(guān)人員并不是沒有意識到灰渣給生產(chǎn)所帶來的影響，公司投入了大量人力、物力、財力進行檢修和維護，相關(guān)人員曾投用了一些撈渣除渣的設(shè)備和方法，比如螺旋排渣、人工排渣、過濾排渣等，但都無法有效地排除灰乳中的灰渣使，使灰乳純度達到較高的指標。舊的撈渣裝置如圖1所示。

根據(jù)長期地探索和實踐研究，研究人員確定了不能順利排渣的原因有3個方面：①無效的設(shè)計配置：主要是工作人員原來沒有考慮到現(xiàn)場設(shè)備的配置情況，成套設(shè)備的使用沒能與現(xiàn)場其他設(shè)備有效地合為一體，撈渣設(shè)備未能真正成為灰乳生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備中最關(guān)鍵的一環(huán)。原來的撈渣設(shè)備雖有撈渣這一個過程和動作，但卻達不到排渣的目的。②撈渣裝置頻繁損壞：原來投用的這些撈渣設(shè)備，并沒有考慮到灰乳生產(chǎn)中惡劣的工作環(huán)境和狀況。在正常的工作環(huán)境中，灰乳溫度可高達230 ℃左右，這些撈渣設(shè)備的一些轉(zhuǎn)動部件和密封件都是泡在高溫灰乳中工作的，故障率極高，故障的頻繁發(fā)生使這些設(shè)備并沒能充分發(fā)揮作用，更不能有效地排渣。③沒有設(shè)置合理的沉淀池：沉淀池設(shè)計不合理是撈渣設(shè)備不能成功撈渣的主要原因，灰乳從化灰機中生產(chǎn)出來后直接進入溝槽中，沒有經(jīng)歷靜置沉淀這一過程，設(shè)置沉淀池讓灰乳中的灰渣充分地沉淀分離，不但可以提高灰乳純度，也為撈渣設(shè)備的有效排渣創(chuàng)造了條件。

2 自行研制灰乳撈渣機的過程

我們的思路是根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的配置情況，按現(xiàn)場生產(chǎn)場地、設(shè)備與設(shè)備之間的工序聯(lián)接、操作、維護等實際情況，設(shè)置合理的灰乳沉淀池，并在此基礎(chǔ)上研制設(shè)計、制作、安裝撈渣機。經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計更改和不斷地試用改進后，撈渣機終于制作安裝并應(yīng)用成功。灰乳撈渣機沉淀池如圖2、圖3所示。

我們研制的撈渣機是由一個容量為4.5 m3、長8.4 m的沉淀池，直徑為400 mm的輸送螺旋，7.5 kW的擺線針輪減速機、長14 m的加強雙槽體結(jié)構(gòu)，尾部軸承座，變頻調(diào)整裝置及與化灰機相連的30 m溜槽組成。撈渣機的排渣情況如圖4、圖5所示。

目前，投用的撈渣機主要從以下幾個方面進行了設(shè)計優(yōu)化。

（1）設(shè)置了灰乳沉淀池。合理的沉淀池可有效地從沉淀池中把灰渣排出，設(shè)備的整體規(guī)模比原來的排渣螺旋大了10倍以上，螺旋總長度達到9.5 m，排渣行程達8.4 m。螺旋的直徑達到了420 mm，屬于比較大型的螺旋運送設(shè)備。這主要是由場地情況決定的，8.4 m的行程也是沉淀池到排渣皮帶之間的距離，為了能將灰乳中的灰渣有效地排出，我們的設(shè)計思路是把化灰機中生產(chǎn)出來的灰乳先進行沉淀處理，讓灰渣在沉淀池中充分地沉淀分離，這就需要有一個足夠大的沉淀空間。我們設(shè)定的沉淀池長3 m、寬1.6 m，深1.5 m，有足夠的空間使灰乳與灰渣分離。沉淀池的施工過程如圖6所示。

沉淀分離作用使灰乳達到了很高的純度，沉淀池的設(shè)置是整個設(shè)計過程中很重要的一環(huán)，不僅要考慮了渣、乳分離，還考慮到排渣距離、運行角度，以及整個設(shè)備的結(jié)構(gòu)剛性等。

（2）設(shè)計了雙槽體結(jié)構(gòu)。雙槽體結(jié)構(gòu)的撈渣機的整體強度高，這是保證設(shè)備穩(wěn)定運行的前提條件。由于排渣螺旋的長度達8.4 m，所以采用雙槽體結(jié)構(gòu)增加結(jié)構(gòu)強度。這么做還有一個目的是可以在槽體中部位置沖水，對排出的灰渣進行二次洗滌，最大限度地回收利用灰乳，使排出的灰渣中殘留的灰乳降到一個很低的值（如圖7、圖8所示）。

（3）設(shè)置變頻調(diào)速功能。變頻器實現(xiàn)了對螺旋運轉(zhuǎn)速度的自主調(diào)控，可讓撈渣過程隨著灰乳產(chǎn)量的不同而有所調(diào)整，在一定程度上實現(xiàn)了智能化操作（如圖9所示）。

（4）采用了無油滑動軸承的設(shè)計思路。影響撈渣機正常運行的一個主要因素是轉(zhuǎn)動部件的設(shè)計，因此對于轉(zhuǎn)動部件，我們采用了特殊的滑動軸承結(jié)構(gòu)形式——無潤滑油滑動軸承座結(jié)構(gòu)。

后端軸承部件被包裹在230 ℃的灰渣泥漿中運轉(zhuǎn)，如果它不能正常運轉(zhuǎn)，那整臺撈渣機將不能正常運行。圖10、圖11所示為這種軸承的結(jié)構(gòu)形式，它的關(guān)鍵在于銅套，不僅要有超強的耐磨性，而且還要有一定的自潤滑功能。因為這個部分是不能通過加注潤滑油來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)動部件的潤滑，所以我們只能在銅套的化學成分上下功夫，在以鋅、鉛、錫為主要化學成分的錫青銅材質(zhì)中加入有潤滑作用的鉛元素來實現(xiàn)一定的自潤滑功能。并且，銅套內(nèi)采用環(huán)槽結(jié)構(gòu)可以進一步減少摩擦力。

3 結(jié)語

自從我們投用了這臺自行研制的灰乳撈渣機后，每年可從灰乳中撈渣、排渣約3 600 t。如果未經(jīng)排渣，這3 600 t灰渣進入生產(chǎn)流程，將會對整個生產(chǎn)工藝造成非常大的影響。由于灰乳中的灰渣得以及時排除，所以大幅度地提高了灰乳的純度，也讓管道堵塞、瀉漏、泵等過流設(shè)備頻繁損壞的現(xiàn)象得到徹底改善。經(jīng)中國鋁業(yè)廣西分公司氧化鋁廠技術(shù)科匯總相關(guān)工藝流程技術(shù)參數(shù)進行核算后得出結(jié)論：灰乳經(jīng)過撈渣提純這一工藝過程后，每年所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益達1 500萬元，效益的提升與灰乳撈渣機的成功投用是分不開的。經(jīng)過以上的優(yōu)化設(shè)計，撈渣機運行穩(wěn)定，可連續(xù)無故障地運行28 560 h，生產(chǎn)效率高，制作成本低。撈渣機通過與溜槽連接，1臺撈渣機可同時對4臺化灰機生產(chǎn)出來的灰乳進行排渣。該臺灰乳撈渣機從設(shè)計到制作安裝的整改費用僅為3萬元。我們也為此申請了專利并獲得了國家頒布的實用新型專利證書，專利號為ZL201420850847.4。

參 考 文 獻

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[2]陳久松.電站鍋爐撈渣機的智能化改造[J].設(shè)備管理與維修，2002（8）.

[3]任則莊.螺旋式撈渣機在電站鍋爐中的應(yīng)用及其設(shè)計分析[J].機械設(shè)計，1995（10）.

[責任編輯：陳澤琦]