氧化鋁廠立盤過濾機(jī)的升級(jí)改造

路光遠(yuǎn)，張盼龍，宋 虎，張曉峰

1洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南洛陽 471039

從 20 世紀(jì) 90 年代開始，立盤過濾機(jī)作為氧化鋁廠品種過濾的關(guān)鍵設(shè)備，應(yīng)用廣泛。隨著原材料鋁礦品位的變化及生產(chǎn)工藝的改變，原有立盤過濾機(jī)越來越不能適應(yīng)現(xiàn)有的生產(chǎn)需要，需要對(duì)原過濾機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，提高其生產(chǎn)產(chǎn)能及自動(dòng)化程度?，F(xiàn)以國內(nèi)某大型氧化鋁廠 120 m2立盤過濾機(jī)改造為例，進(jìn)行詳細(xì)說明。

1 改造前情況

某氧化鋁廠目前在用 120 m2立盤過濾機(jī) 8 臺(tái)，用 6 備 2，運(yùn)行 10 余年，由于原材料鋁礦品位的變化及生產(chǎn)工藝的改變，現(xiàn)有產(chǎn)能不能滿足生產(chǎn)需要。原立盤過濾機(jī)自動(dòng)化程度低，個(gè)別設(shè)備存在槽體漏料、軸密封漏料及扇形板變形等問題，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)工作量較大。

2 升級(jí)改造

針對(duì)上述問題，綜合考慮成本及施工工期等因素，選擇在原設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，以滿足提產(chǎn)目的。為了提高其產(chǎn)能，升級(jí)改造后的立盤過濾機(jī)過濾面積為 180 m2，過濾面積提高 50%。針對(duì)目前立盤過濾機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，利用原設(shè)備的基礎(chǔ)，對(duì)槽體、中心軸、分配頭、軸密封和扇形板等關(guān)鍵部件進(jìn)行升級(jí)改造，同時(shí)對(duì)部分部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以提高設(shè)備的整體自動(dòng)化程度。

2.1 槽體裝置的升級(jí)改造

由于過濾面積增加，扇形板直徑變大，需要對(duì)原槽體進(jìn)行加大，經(jīng)過計(jì)算，單槽半徑增加了 660 mm(見圖 1)。為利用原槽體及設(shè)備基礎(chǔ)，將原槽體外徑、下料口、進(jìn)料口、溢流口下移 660 mm，防止因槽體外徑變大而影響其強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)單槽焊縫處進(jìn)行加固處理。為了提高自動(dòng)化程度，在槽體踏板側(cè)增加液位檢測(cè)裝置，可在主控室觀測(cè)過濾機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)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(jī) 1 盤扇形板數(shù)量為 30 塊，每塊扇形板的角度為 12°，中心軸的流道為 30 個(gè)；改造后，扇形板數(shù)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(chuàng)新性地采取 1 個(gè)流道供 2 塊扇形板一拖二結(jié)構(gòu)，故需要對(duì)原中心軸支架套進(jìn)行改造。改造方案：把原支架套整體切掉，每個(gè)流道都進(jìn)行加高，做成一個(gè)下圓上方的結(jié)構(gòu)，上面變寬，相對(duì)于圓心的中心角為 12°，流道與支架套進(jìn)行圓周焊接，保證每個(gè)流道的密封性；把支架套加工出 60 個(gè)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(yīng)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(jié)省了成本，而且縮短了施工工期，改造后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度均滿足實(shí)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(jī)運(yùn)行過程中，分配頭處于靜止?fàn)顟B(tài)，與中心軸上 (轉(zhuǎn)動(dòng)) 的分配墊配合將中心軸自然分區(qū)，把中心軸依次分為吸液區(qū)、吸干區(qū)、過渡區(qū)、吹風(fēng)卸料區(qū)等區(qū)域[2]。原設(shè)備分配頭在運(yùn)行過程中油路堵塞，潤滑不良，設(shè)備拆解后分配頭表面及扇形塊磨損嚴(yán)重，起不到密封和分區(qū)的作用。改造時(shí)，對(duì)原分配頭表面進(jìn)行整體加工、研磨，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的平面度和粗糙度，并與分配墊進(jìn)行配合檢查，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的精度，防止漏料情況出現(xiàn)；對(duì)油槽進(jìn)行重新優(yōu)化，以保證潤滑脂能充分潤滑分配頭與分配墊，同時(shí)加工新的扇形塊對(duì)原來的進(jìn)行更換，防止分配頭在工作過程中出現(xiàn)竄風(fēng)現(xiàn)象；在分配頭的內(nèi)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(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生，在分配頭與分配墊結(jié)合處增加了分配頭護(hù)罩。

2.4 軸封的改造

軸封在立盤過濾機(jī)運(yùn)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(duì)中心軸沒入料漿部分進(jìn)行密封。原軸封是機(jī)械式的，因長期運(yùn)行而磨損嚴(yán)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(huán)板，橡膠圓環(huán)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(diào)節(jié)螺栓可以補(bǔ)償橡膠板的磨損。此種密封結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單[3]、維護(hù)方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)使用情況良好，滿足生產(chǎn)要求。

圖4 新式軸密封結(jié)構(gòu)

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(zhì)量為 20 kg，不便于拆卸，且此種結(jié)構(gòu)在高溫情況下容易出現(xiàn)變形。改造時(shí)，采用全碳鋼扇形板 (見圖 5)，其內(nèi)部采用中空結(jié)構(gòu)，設(shè)置多道加強(qiáng)肋板，兩面用沖網(wǎng)孔鋼板。此種結(jié)構(gòu)可以控制單個(gè)扇形板質(zhì)量低于 15 kg，方便拆卸，減小了換布的工作強(qiáng)度，且不易變形，過濾性能好。扇形板頂部導(dǎo)軌外圈由特制槽鋼卷成，整圈分成 4 節(jié)，節(jié)與節(jié)之間用螺栓和工藝塊連接 (見圖6)，該結(jié)構(gòu)具有剛度大、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。扇形板與導(dǎo)軌采用新的連接方式 (見圖 7)，在更換扇形板和濾布時(shí)，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(zhuǎn)一下即可取出扇形板，不需要拆導(dǎo)軌，大幅度縮短了更換扇形板和濾布的時(shí)間，提高了檢修效率和運(yùn)行效率。實(shí)踐證明，該方案簡單、可靠、實(shí)用性強(qiáng)。

圖5 改造后的扇形板

圖6 導(dǎo)軌和導(dǎo)軌間的連接方式

圖7 扇形板和導(dǎo)軌連接方式簡圖

2.6 其他部件的改造

傳動(dòng)裝置仍然利用大小齒輪、滑動(dòng)軸承支撐結(jié)構(gòu)，用原電動(dòng)機(jī)，同時(shí)對(duì)大小齒輪進(jìn)行維修處理，將原軸瓦換成了耐磨性更好的銅瓦；在過濾機(jī)上增加集氣罩，以收集堿蒸汽及氧化鋁粉塵，保證車間環(huán)境衛(wèi)生良好。

3 實(shí)踐應(yīng)用

改造后，過濾機(jī)帶料運(yùn)行，在相同轉(zhuǎn)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(yùn)行過程中，傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)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(chǎn)要求。由此可見，通過對(duì)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(zhuǎn)速下，濾餅厚度保持不變，產(chǎn)能提高近 50%，同時(shí)對(duì)整個(gè)真空系統(tǒng)影響不大，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，使用效果良好，達(dá)到了升級(jí)改造的目的。

4 結(jié)語

立盤過濾機(jī)的升級(jí)改造是在不改變?cè)谢A(chǔ)的情況下，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行改造，同時(shí)對(duì)某些部件進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)改造。改造后，過濾面積增加了 50%，通過帶料后濾餅產(chǎn)能的對(duì)比，產(chǎn)能增加 50%，各項(xiàng)指標(biāo)滿足生產(chǎn)要求。一臺(tái)設(shè)備改造工期 50 d 內(nèi)完成，相對(duì)新設(shè)備可減少一半的工期，在不影響生產(chǎn)的情況下，改造工期短；且此種改造不到新設(shè)備費(fèi)用的一半，費(fèi)用低，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，此次改造達(dá)到了預(yù)期目的，投資少，工期短，節(jié)能降耗，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，為氧化鋁廠用大型立盤過濾機(jī)的升級(jí)改造積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。