氧化鋁廠立盤過濾機的升級改造

路光遠，張盼龍，宋 虎，張曉峰

1洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點實驗室 河南洛陽 471039

從 20 世紀 90 年代開始，立盤過濾機作為氧化鋁廠品種過濾的關鍵設備，應用廣泛。隨著原材料鋁礦品位的變化及生產工藝的改變，原有立盤過濾機越來越不能適應現有的生產需要，需要對原過濾機進行升級改造，提高其生產產能及自動化程度?，F以國內某大型氧化鋁廠 120 m2立盤過濾機改造為例，進行詳細說明。

1 改造前情況

某氧化鋁廠目前在用 120 m2立盤過濾機 8 臺，用 6 備 2，運行 10 余年，由于原材料鋁礦品位的變化及生產工藝的改變，現有產能不能滿足生產需要。原立盤過濾機自動化程度低，個別設備存在槽體漏料、軸密封漏料及扇形板變形等問題，現場運行維護工作量較大。

2 升級改造

針對上述問題，綜合考慮成本及施工工期等因素，選擇在原設備基礎上進行升級改造，以滿足提產目的。為了提高其產能，升級改造后的立盤過濾機過濾面積為 180 m2，過濾面積提高 50%。針對目前立盤過濾機運行中出現的問題，利用原設備的基礎，對槽體、中心軸、分配頭、軸密封和扇形板等關鍵部件進行升級改造，同時對部分部件進行創新設計，以提高設備的整體自動化程度。

2.1 槽體裝置的升級改造

由于過濾面積增加，扇形板直徑變大，需要對原槽體進行加大，經過計算，單槽半徑增加了 660 mm(見圖 1)。為利用原槽體及設備基礎，將原槽體外徑、下料口、進料口、溢流口下移 660 mm，防止因槽體外徑變大而影響其強度，同時對單槽焊縫處進行加固處理。為了提高自動化程度，在槽體踏板側增加液位檢測裝置，可在主控室觀測過濾機的實時運行情況。

圖1 槽體改造簡圖

2.2 中心軸的改造

原 120 m2立盤過濾機 1 盤扇形板數量為 30 塊，每塊扇形板的角度為 12°，中心軸的流道為 30 個；改造后，扇形板數量增加到 60 塊，每塊扇形板的角度為 6°，如圖 2 所示。

圖2 改造后的扇形板布置

利用原中心軸，創新性地采取 1 個流道供 2 塊扇形板一拖二結構，故需要對原中心軸支架套進行改造。改造方案：把原支架套整體切掉，每個流道都進行加高，做成一個下圓上方的結構，上面變寬，相對于圓心的中心角為 12°，流道與支架套進行圓周焊接，保證每個流道的密封性；把支架套加工出 60 個固定扇形板的圓孔，扇形板用 S 鉤螺栓固定，固定可靠，拆卸方便[1]。改造后中心軸支架套的應用如圖 3所示。

圖3 改造后中心軸支架套

此種改造方案不但節省了成本，而且縮短了施工工期，改造后結構強度和剛度均滿足實際使用要求，過濾面積提高了 50%。

2.3 分配頭裝置的改造

在立盤過濾機運行過程中，分配頭處于靜止狀態，與中心軸上 (轉動) 的分配墊配合將中心軸自然分區，把中心軸依次分為吸液區、吸干區、過渡區、吹風卸料區等區域[2]。原設備分配頭在運行過程中油路堵塞，潤滑不良，設備拆解后分配頭表面及扇形塊磨損嚴重，起不到密封和分區的作用。改造時，對原分配頭表面進行整體加工、研磨，達到設計要求的平面度和粗糙度，并與分配墊進行配合檢查，達到設計要求的精度，防止漏料情況出現；對油槽進行重新優化，以保證潤滑脂能充分潤滑分配頭與分配墊，同時加工新的扇形塊對原來的進行更換，防止分配頭在工作過程中出現竄風現象；在分配頭的內圈和外圈增加自潤滑耐磨材料，有效延長分配頭使用壽命；為了保持現場環境衛生，在分配頭與分配墊結合處增加了分配頭護罩。

2.4 軸封的改造

軸封在立盤過濾機運行過程中的主要作用是保證供料液位，一般情況下中心軸下半部分需要沒入料漿中，對中心軸沒入料漿部分進行密封。原軸封是機械式的，因長期運行而磨損嚴重。此次改造采用一種新式密封方式 (見圖 4)，在中心軸與槽體接觸處用 L 型法蘭與槽體焊接，采用一定厚度的橡膠圓環板，橡膠圓環板圓孔直徑小于中心軸直徑，用壓緊法蘭通過壓緊螺栓固定在 L 型法蘭上，依靠橡膠板的彈性變形包裹住中心軸而起到密封作用，在使用過程中通過調節螺栓可以補償橡膠板的磨損。此種密封結構具有結構簡單[3]、維護方便、成本低等優點，現場使用情況良好，滿足生產要求。

圖4 新式軸密封結構

2.5 扇形板裝置的改造

原扇形板為碳鋼邊框+高分子材料，質量為 20 kg，不便于拆卸，且此種結構在高溫情況下容易出現變形。改造時，采用全碳鋼扇形板 (見圖 5)，其內部采用中空結構，設置多道加強肋板，兩面用沖網孔鋼板。此種結構可以控制單個扇形板質量低于 15 kg，方便拆卸，減小了換布的工作強度，且不易變形，過濾性能好。扇形板頂部導軌外圈由特制槽鋼卷成，整圈分成 4 節，節與節之間用螺栓和工藝塊連接 (見圖6)，該結構具有剛度大、運行穩定的優點。扇形板與導軌采用新的連接方式 (見圖 7)，在更換扇形板和濾布時，只需要把頂緊螺栓松開，取下彈簧夾和 U 形夾，松開扇形板根部固定螺栓，旋轉一下即可取出扇形板，不需要拆導軌，大幅度縮短了更換扇形板和濾布的時間，提高了檢修效率和運行效率。實踐證明，該方案簡單、可靠、實用性強。

圖5 改造后的扇形板

圖6 導軌和導軌間的連接方式

圖7 扇形板和導軌連接方式簡圖

2.6 其他部件的改造

傳動裝置仍然利用大小齒輪、滑動軸承支撐結構，用原電動機，同時對大小齒輪進行維修處理，將原軸瓦換成了耐磨性更好的銅瓦；在過濾機上增加集氣罩，以收集堿蒸汽及氧化鋁粉塵，保證車間環境衛生良好。

3 實踐應用

改造后，過濾機帶料運行，在相同轉速下，濾餅厚度約為 25 mm，真空度為 0.03 MPa，和改造前濾餅厚度基本一樣；在運行過程中，傳動電動機電流為60 A，額定電流為 75 A，滿足使用要求；濾餅含水率為 13%～ 15%，滿足生產要求。由此可見，通過對原120 m2立盤槽體、中心軸、分配頭、扇形板、軸密封及其他部件的改造，過濾面積增加為 180 m2，在相同轉速下，濾餅厚度保持不變，產能提高近 50%，同時對整個真空系統影響不大，設備運行穩定，使用效果良好，達到了升級改造的目的。

4 結語

立盤過濾機的升級改造是在不改變原有基礎的情況下，對關鍵部件進行改造，同時對某些部件進行創新性設計改造。改造后，過濾面積增加了 50%，通過帶料后濾餅產能的對比，產能增加 50%，各項指標滿足生產要求。一臺設備改造工期 50 d 內完成，相對新設備可減少一半的工期，在不影響生產的情況下，改造工期短；且此種改造不到新設備費用的一半，費用低，具有很好的經濟效益。

綜上所述，此次改造達到了預期目的，投資少，工期短，節能降耗，符合可持續發展的理念，為氧化鋁廠用大型立盤過濾機的升級改造積累了一定的經驗。