對星型出灰機進行改型的探討

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

我公司采用機械化豎窯進行石灰石的生產，每臺窯均配有1臺星型出灰機進行物料的排放。現公司純堿產量較高，使得該出灰機長期處于高負荷運行，轉鼓襯板和殼體襯板以及軸和軸承均磨損嚴重，導致設備密封性下降，設備停車檢修頻繁，不但大幅增加設備維護成本，而且嚴重影響了化工生產的連續穩定運行。由于密封能力的下降，導致窯內風壓外泄，增加工藝操作難度；同時，也使得窯內石灰粉塵自軸端處持續泄漏，給環境造成了較大污染。經過近30年的使用和維修，發現該設備因結構設計不盡合理，已不能適應高負荷生產要求，檢修頻次過高，對化工安全生產和環境治理具有較大隱患。因此，對其進行結構改型，以便更好地適應生產需要，降低設備維護成本。

1 星型出灰機結構特點

目前，國內氨堿法純堿生產企業均采用星型出灰機作為石灰石卸料裝置， 由電機減速機驅動進行工作。該設備自上個世紀70年代中期完成結構設計定型以來，在純堿企業的石灰石卸料工藝中得到了廣泛應用。我公司自1989年投產以來，也一直使用該型出灰設備。星型出灰機結構簡圖如圖1所示。

1.端蓋 2.軸 3.殼體 4.殼體襯板 5.轉鼓 6.轉鼓襯板 7.石墨填料 8.填料壓圈 9.滑動軸承圖1 星型出灰機簡圖

設備主要由殼體、端蓋、填料壓圈、殼體襯板、轉鼓襯板和安裝在軸上的料斗式轉鼓等部件組成。殼體襯板與殼體、轉鼓襯板與轉鼓采用螺栓(釘)連接，殼體襯板與轉鼓襯板間留有0.75～1.0 mm的縫隙，用以實現轉鼓的旋轉及窯氣的密封；在端蓋與轉鼓間安裝有方形油浸石墨盤根，用鋼制填料壓圈壓住，阻擋未進入料斗內的物料竄入端蓋上的軸承內；端蓋上安裝有銅質的滑動軸承，用以支撐主軸及其安裝在主軸上的轉鼓進行旋轉。當出灰機轉鼓在電機減速機的驅動下轉動時，石灰石通過下料溜管連續進入5個料斗內，隨轉鼓的轉動將物料通過出料口送至鏈板機上。該設備的主要特點就是在連續卸料的同時，鎖住窯內氣體，確保窯內風壓穩定，同時避免窯內粉塵自滑動軸承處溢出，對生產環境造成污染。

2 存在的問題

2.1 出灰機部件磨損

該設備的結構雖然能滿足石灰石卸料及鎖風要求，但在生產過程中，隨著轉鼓的旋轉，大量物料不間斷地與轉鼓襯板及殼體襯板發生劇烈摩擦，使轉鼓襯板及殼體襯板產生了快速磨損，并越來越嚴重。雖然襯板采用了硬度較高的16Mn鋼板，但其耐磨性能在石灰石高負荷連續摩擦下，仍顯不足。同時，經多次拆檢發現，殼體內的石墨填料在出灰機運行初期就已磨損殆盡，根本起不到對物料的密封作用，并導致小塊物料直接進入到殼體和轉鼓間形成的腔體內，使腔體內轉鼓和端蓋的榫槽配合處因物料磨損，均產生很大的縫隙。由于結構設計的原因，在該部位沒有設置阻擋粉塵的部件，使得腔體內的粉塵經榫槽處直接竄入滑動軸承內，與軸承內的潤滑脂相混合，造成軸承潤滑質量急劇下降，加速了軸及軸承的磨損。如遇窯況惡化時，石灰石出料溫度高達150～200 ℃，軸承內潤滑脂在高溫下迅速液化流失，使得軸在無潤滑狀態下轉動，并喪失了潤滑脂的密封作用，窯內風壓及石灰粉塵自軸承處持續泄露，惡化了工藝參數，不但導致生產的波動，又造成了環境污染，只能停車對其進行拆檢。但因生產負荷過大，磨損過快，經檢修后的出灰機平均每1～2個月就需檢修，導致設備維護成本高昂。綜上所述，該型出灰機在設計上存在著較大的缺陷，亟需改進設計。

2.2 出灰機檢修費用高，周期長

現有星型出灰機磨損后，一般采用對轉鼓襯板和殼體襯板同時進行更換的檢修工藝。首先，要將拆下的出灰機自窯底運至裝置區樓板邊緣處，利用30 t吊車將其吊運到地面后，再使用叉車將其運送到我公司的制修車間，然后，將出灰機拆解，并利用氧乙炔氣割拆除轉鼓及殼體的襯板，完成后，再包覆和焊接新的襯板。將包覆和焊接好襯板的殼體使用鏜床進行襯板內孔鏜削，并根據鏜削尺寸在立車上車削轉鼓襯板外徑，并確保二者的尺寸偏差控制在0.75～1.5 mm之間。同時，還對軸及軸承進行更換和修配，最后進行設備總裝。總裝后的設備經盤車檢驗合格后，再將其吊運到裝置區進行回裝。經測算，每臺出灰機的檢修耗時10～12天，涉及到起重運輸、裝配、車削、鉆削等多個工藝程序，人力資源消耗、原材料消耗、動力(能源)消耗非常可觀。由此可見，出灰機檢修工藝復雜，周期長，加工及運輸費用高。粗略計算，每臺出灰機檢修費用近5 000元，以每年20臺計算，檢修費用超過10萬元，設備維護經濟性非常差。

3 設備改型

3.1 設備改型的思路

針對該星型出灰機在結構設計上的不足，依據設備使用環境及使用要求，擬在原有結構基礎上進行改型。改型后的設備除了必須具備原設備的基本功能外，通過創新結構設計，優化設備性能，解決原設備存在的磨損嚴重、密封效果差、維修工藝復雜、耗時長、成本高等諸多問題。因此改型后的設備必須能滿足高負荷生產需要，具有密封效果好、耐用度高、高效檢修、維修成本低、對生產影響小的特點。

3.2 結構改型

經多次分析和研究，結合我公司及其他純堿企業的維修和改造經驗，擬將其改型為分體式可拆卸結構，其設備結構簡圖如圖2所示。

分體式可拆卸結構的出灰機由軸、軸套、上下端蓋、上下殼體、可拆卸式料斗、滾動軸承、骨架油封等部件組成，取消了石墨填料及填料壓圈，簡化了設備結構。殼體采用鑄鋼材質，分為上下兩部分，利用螺栓進行連接，且在其內壁上加工出12個直線凹槽，利用螺釘安裝12塊凸臺式弧形襯板；殼體兩側的端蓋也均分為上下兩部分，鑄鋼材質，利用螺栓相互連接并與殼體進行組裝。同時，將原一體式料斗改為可拆卸的分體結構，5個料斗分別利用螺釘安裝到鑄鋼軸套上，相互之間再利用螺栓進行連接，便于料斗的拆裝更換。為消除原設計材質為16Mn的襯板磨損過快的缺陷，提高其使用性能，將殼體內的凸臺式弧形襯板及料斗的材質改為奧氏體高錳鋼(ZGMn17)，其硬度值為HBS185—220，具有很高的耐磨性，水韌處理后還具有較好的塑形和韌性，能滿足切削加工的要求。針對原設計中粉塵易竄入軸承、軸承及軸易磨損的不足，將端蓋內滑動軸承改為滾動軸承，加注耐高溫的二硫化鉬鋰基脂，并在軸承兩端設置耐350 ℃高溫的氟橡膠骨架油封，既可阻止粉塵的進入，又可阻滯潤滑脂的外溢流失，確保軸及軸承良好的潤滑效果。軸承使用圓螺母定位，上下端蓋安裝后，使用軸承壓蓋進行連接并達到密封軸承孔的作用。

1.軸 2.軸承壓蓋 3.端蓋 4.格斗 5.螺栓 6.螺栓 7.上殼體 8.螺栓 9.襯板 10.沉頭螺釘11.下殼體 12.軸套 13.骨架油封 14.軸承 15.圓螺母 16.骨架油封圖2 分體式可拆卸出灰機簡圖

出灰機結構改型后，既簡化了結構，又可大幅提升襯板及料斗的耐磨性，顯著改善設備密封性能，延長設備使用周期。同時，還因采用了分體式可拆卸結構設計，出灰機的檢修無需拆下后再使用吊車及運輸車輛多次進行倒運，送至維修單位進行檢修，只需要將加工制作好的襯板及料斗作為備件置于現場備用即可。檢修時，拆除端蓋后，利用出灰機上方的起重滑車，將上蓋及轉鼓吊起運至開闊處放于樓板后，依次將上下殼體的襯板和料斗、軸承和油封逐一更換即可，無需進行焊割作業，在3～4小時內即可完成設備檢修，快捷高效，對生產影響小，并可顯著減低施工人員的勞動強度。

4 結 語

該出灰機進行結構改型后，將不僅切實提高設備性能，更顯著縮短檢修工藝流程，實現設備的現場檢修。同時，還能節省設備運輸及部件的切削加工過程，大幅壓縮了檢修耗時，將我公司制修車間從繁重的檢修任務中解放出來，并有效降低了設備檢修費用。因此，針對原星型出灰機在使用和檢修過程中存在的問題和不足，根據延長使用周期、消除環境污染的總體要求，通過優化設備結構，從而達到降低設備維護成本、穩定工藝操作的效果。

[1] 潘鴻恩，孫錫吾.純堿生產設備檢修與防腐[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1991

[2] 鄭賀伍，朱建新，鄭忠山，等.石灰窯卸料裝置改型的探討[J].純堿工業，2015(6)