φ4400石灰窯窯頂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

周同利，董 璟

（青島堿業(yè)股份有限公司，山東 青島 266043）

1 φ4400石灰窯窯頂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

石灰窯是利用白煤燃燒放出的熱量來煅燒石灰石，使石灰石分解生成生石灰和窯氣（C＋O2→CO2，CaCO3→CaO＋CO2），供純堿生產(chǎn)系統(tǒng)使用，石灰窯使用時(shí)需配備適量的風(fēng)，以利于白煤的燃燒。

由吊石斗運(yùn)來的石灰石和白煤混合物料投入固定料斗內(nèi)，然后，窯頂傳動(dòng)部分設(shè)備（滾輪、轉(zhuǎn)動(dòng)料斗、撒石器等）開始一塊轉(zhuǎn)動(dòng)，下鐘帽打開，物料由撒石器均勻地撒落到石灰窯內(nèi)，物料撒放完畢，下鐘帽關(guān)閉，然后進(jìn)入下一次循環(huán)。

窯頂部分設(shè)備改造前簡(jiǎn)圖如圖1所示。

2 存在的主要問題

石灰窯在生產(chǎn)過程中，要保持一定的壓力，屬微正壓操作，當(dāng)鐘帽打開放料時(shí)，因微正壓原因，窯氣和部分粉塵會(huì)泄漏到大氣中，造成大氣污染，石灰窯窯頂窯氣和粉塵泄漏，不僅影響周圍的環(huán)境，還帶來嚴(yán)重環(huán)保問題。

窯氣和粉塵主要泄漏點(diǎn)有：

泄漏點(diǎn)1：鐘帽位置，鐘帽打開時(shí)泄漏，該處是最主要的泄漏點(diǎn)；

泄漏點(diǎn)2：水密封位置，因缺水或者因磨損缺陷造成水流失導(dǎo)致泄漏；

圖1 窯頂部分設(shè)備改造前簡(jiǎn)圖

泄漏點(diǎn)3：油密封槽位置，因窯頂壓力變化導(dǎo)致油溢出或者吸入窯內(nèi)，因缺少密封油而造成泄漏；

泄漏點(diǎn)4：投料口位置，該處泄漏很輕微，并且是因?yàn)樾孤c(diǎn)1處泄漏而帶來的附屬泄漏點(diǎn)。

窯頂傳動(dòng)部分設(shè)備運(yùn)行有時(shí)會(huì)跑偏，產(chǎn)生晃動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡成近似橢圓，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行狀況和產(chǎn)生振動(dòng)，降低設(shè)備使用壽命。

3 石灰窯窯頂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

φ4400石灰窯系統(tǒng)經(jīng)過多年的運(yùn)行，存在窯氣和粉塵泄漏及跑偏等問題，借設(shè)備大修之機(jī)，對(duì)石灰窯窯頂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，在公司7＃、6＃石灰窯已經(jīng)成功實(shí)施，其中7＃石灰窯已經(jīng)于2012年3月開始投料使用，6＃石灰窯于2013年3月開始投料使用，取得良好效果，通過對(duì)窯頂密封的改造，基本解決了窯氣和粉塵泄漏及跑偏等問題，創(chuàng)造了良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

窯頂部分設(shè)備改造后簡(jiǎn)圖如圖2。

圖2 窯頂部分設(shè)備改造后簡(jiǎn)圖

3.1 油密封槽加深

7＃石灰窯在使用過程中會(huì)造成窯內(nèi)氣體壓力變化，石灰窯頂部設(shè)有密封槽，窯內(nèi)氣體壓力變小時(shí)會(huì)將小部分密封油吸入窯內(nèi)，窯內(nèi)氣體壓力變大時(shí)會(huì)將小部分密封油吹出石灰窯外，造成密封用油量減少，當(dāng)累計(jì)到一定程度時(shí)，就需要操作工人及時(shí)補(bǔ)充密封油量。

石灰窯頂高37.4m，且密封槽在內(nèi)側(cè)，外側(cè)還有轉(zhuǎn)動(dòng)料斗和轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪等設(shè)備，操作極為不便，且存在一定的安全隱患。

將7＃石灰窯油密封槽深度在原有基礎(chǔ)上加深300mm，使油密封槽深度達(dá)到535mm，并且在油密封槽加沙子增加重量，加深油密封槽深度后，當(dāng)石灰窯內(nèi)氣體微小壓力變化時(shí)，由于油密封槽較深，不會(huì)將密封油吸入石灰窯內(nèi)或者吹出石灰窯外，保持油密封槽內(nèi)正常的密封油用量，確保設(shè)備正常使用，操作安全方便。

3.2 油密封槽安裝方式優(yōu)化

油密封槽在安裝過程中出現(xiàn)一些問題，需要改進(jìn)：

1）油密封槽最大外圓尺寸為φ1 524，而此時(shí)窯頂軌道需找正已經(jīng)提前安裝上，窯頂軌道上側(cè)位置的內(nèi)徑尺寸為φ1 520，導(dǎo)致油密封槽安裝不下，將油密封槽最大外圓尺寸改加工為φ1 518，小于頂軌道的內(nèi)徑尺寸為φ1 520，既不影響零件結(jié)構(gòu)性能，又保證安裝方便；

2）油密封槽直落在平臺(tái)上，導(dǎo)致安裝時(shí)油密封槽無法吊裝，沒有吊裝位置，于是，設(shè)計(jì)吊裝孔，將對(duì)角4個(gè)孔改為M20螺紋孔，吊裝時(shí)裝上吊環(huán)即可使用；

3）油密封槽法蘭孔為56－φ18孔，而下方裝配平臺(tái)板孔為56－M16孔，由于兩零件是分別加工，孔的位置偏差較大，導(dǎo)致螺栓裝不上，將油密封槽其它法蘭孔改為為52－φ20孔，間隙調(diào)整量加大，保證安裝要求。示意如圖3。

圖3 油密封槽安裝方式優(yōu)化簡(jiǎn)圖

3.3 水密封結(jié)構(gòu)取消

因缺水或者因磨損缺陷造成水流失導(dǎo)致泄漏，水密封運(yùn)行一段時(shí)間后，因磨損造成水密封槽損壞，水直接流失了，根本沒有密封作用，運(yùn)行時(shí)該處直接向外冒氣，水密封基本失效。

于是，將泄漏點(diǎn)2水密封位置取消，將固定料斗直接安裝到轉(zhuǎn)動(dòng)料斗上，因取消了該處密封，當(dāng)然也就沒有了泄漏問題，該處的安裝結(jié)構(gòu)則重新設(shè)計(jì)，確保改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)合理。

3.4 雙鐘帽結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

將現(xiàn)在使用的單鐘帽結(jié)構(gòu)改成雙鐘帽結(jié)構(gòu)，如圖2窯頂部分設(shè)備改造后簡(jiǎn)圖所示。

由吊石斗運(yùn)來的物料投入上層料斗內(nèi)，然后，窯頂部分設(shè)備（滾輪、轉(zhuǎn)動(dòng)料斗、上層料斗、撒石器等）開始一塊轉(zhuǎn)動(dòng)，下鐘帽打開，同時(shí)上鐘帽封閉，物料由撒石器均勻地撒落到石灰窯內(nèi)，物料撒放完畢，下鐘帽關(guān)閉，同時(shí)上鐘帽打開，然后進(jìn)入下一次循環(huán)。

由于是雙鐘帽結(jié)構(gòu)，在任何時(shí)間，總有一個(gè)鐘帽成封閉狀態(tài)，所以粉塵無法排出，鐘帽位置的泄漏問題完全解決，最主要的泄漏點(diǎn)的泄漏問題沒有了，同時(shí)將上、下鐘帽運(yùn)行協(xié)調(diào)進(jìn)行優(yōu)化，保證運(yùn)行狀態(tài)良好，無相互干涉現(xiàn)象。

3.5 增加抗偏裝置，保障運(yùn)行不跑偏

增加一套抗偏裝置，減少轉(zhuǎn)動(dòng)料斗運(yùn)行時(shí)的晃動(dòng)，保證轉(zhuǎn)動(dòng)料斗運(yùn)動(dòng)軌跡，保證轉(zhuǎn)動(dòng)料斗均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，避免設(shè)備因晃動(dòng)而帶來的破壞力等不利影響，保證設(shè)備正常運(yùn)行，同時(shí)，避免了因轉(zhuǎn)動(dòng)料斗在運(yùn)行中晃動(dòng)而產(chǎn)生位移，避免油密封槽內(nèi)的密封油因轉(zhuǎn)動(dòng)料斗位移而造成間隙過大被風(fēng)壓頂出的缺陷，保證了油密封槽的密封效果。

3.6 相互干涉部件處理

7＃石灰窯大修時(shí)窯頂設(shè)備重新設(shè)計(jì)，取消了水密封結(jié)構(gòu)，增加了抗偏裝置，使窯頂?shù)纳蠈恿隙钒惭b在轉(zhuǎn)動(dòng)料斗上，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)上層料斗隨轉(zhuǎn)動(dòng)料斗一起轉(zhuǎn)動(dòng)，上層料斗重1.8噸，原來的上層料斗有專門支架支撐，取消了水密封結(jié)構(gòu)后，上層料斗同轉(zhuǎn)動(dòng)料斗重量一同壓在窯頂導(dǎo)軌上，增加傳動(dòng)重量，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，是否滿足傳動(dòng)設(shè)計(jì)要求呢？還有，上層料斗上有一個(gè)突出的人孔結(jié)構(gòu)，該突出的人孔結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)突出較大，回轉(zhuǎn)一周會(huì)與窯頂拔氣筒位置相碰，相互干涉，無法調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備；抗偏裝置六個(gè)支腿安裝位置與原來的窯頂支架支腿位置相互干涉，無法安裝；抗偏裝置突出一側(cè)外圓與窯頂拔氣筒位置相互干涉，無法安裝。

將7＃石灰窯窯頂設(shè)備相互干涉部件進(jìn)行了處理：

1）聯(lián)系設(shè)計(jì)院對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)重新校核設(shè)計(jì)，核算結(jié)果滿足傳動(dòng)要求；

2）將人孔上的突出把手割下不用，減少突出尺寸，調(diào)試設(shè)備時(shí)，將人孔的法蘭蓋局部與拔氣筒相碰位置割去，確保正常運(yùn)行，調(diào)試合格，又要保證改動(dòng)量盡可能小，符合設(shè)備設(shè)計(jì)使用要求，以后設(shè)備制造時(shí)將人孔突出尺寸減少，省去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整時(shí)間；

3）將抗偏裝置六個(gè)支腿安裝位置旋轉(zhuǎn)一定角度，確保六個(gè)支腿不與窯頂其它部件相碰；

4）將拔氣筒相碰位置凹下一定尺寸，確保安裝順利。

3.7 潤(rùn)滑形式改造

窯頂設(shè)備增加了抗偏裝置后，在安裝過程中發(fā)現(xiàn)抗偏裝置擋住滾輪油杯位置，無法加油，于是，將滾輪油杯位置增加加長(zhǎng)油杯桿約350mm，將潤(rùn)滑油杯加油點(diǎn)引出到外側(cè)，方便加油。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

石灰窯內(nèi)氣溫度130℃，窯頂壓力300Pa，CO2含量40%，石灰窯頂外側(cè)平均氣溫30℃。

窯氣泄漏口簡(jiǎn)圖如圖4。

圖4 窯氣泄漏口簡(jiǎn)圖

按照7＃石灰窯為例計(jì)算，按每小時(shí)上料22t，每次1t，也就是每小時(shí)上料22次，于是，計(jì)算每小時(shí)節(jié)約窯氣泄漏量為11.9×22＝261.8m3，在石灰窯正常煤石配比的生產(chǎn)狀態(tài)下，生產(chǎn)261.8m3／h窯氣，需分解CaCO30.253t，消耗白煤0.021t。全年消耗石灰石（按照每天24h，每年360天計(jì)算）

0.253t×24×360＝2185.92t，價(jià)值15.2萬元。

全年消耗白煤

0.021t×24×360＝181.44t，價(jià)值18.5萬元。

合計(jì)全年可節(jié)約33.7萬元。

另外，還可節(jié)省密封油用量，其環(huán)境效益和社會(huì)效益也將是非常大。

5 結(jié) 語

7＃石灰窯自投用以來，環(huán)保和節(jié)能效果均相當(dāng)顯著，解決了因窯氣泄漏帶出粉塵而造成的環(huán)境污染問題，改善了員工的工作環(huán)境，利于員工的身心健康，有著極大的環(huán)境效益和社會(huì)效益，在創(chuàng)造環(huán)境效益和社會(huì)效益的同時(shí)，也給公司帶來了經(jīng)濟(jì)效益，既解決了揚(yáng)塵，又節(jié)省了窯氣，當(dāng)然節(jié)約了生產(chǎn)窯氣所消耗的石灰石和白煤，節(jié)能減排，符合國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能減排要求。