對(duì)星型出灰機(jī)進(jìn)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(jī)械化豎窯進(jìn)行石灰石的生產(chǎn)，每臺(tái)窯均配有1臺(tái)星型出灰機(jī)進(jìn)行物料的排放。現(xiàn)公司純堿產(chǎn)量較高，使得該出灰機(jī)長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)行，轉(zhuǎn)鼓襯板和殼體襯板以及軸和軸承均磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備密封性下降，設(shè)備停車檢修頻繁，不但大幅增加設(shè)備維護(hù)成本，而且嚴(yán)重影響了化工生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。由于密封能力的下降，導(dǎo)致窯內(nèi)風(fēng)壓外泄，增加工藝操作難度；同時(shí)，也使得窯內(nèi)石灰粉塵自軸端處持續(xù)泄漏，給環(huán)境造成了較大污染。經(jīng)過近30年的使用和維修，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不盡合理，已不能適應(yīng)高負(fù)荷生產(chǎn)要求，檢修頻次過高，對(duì)化工安全生產(chǎn)和環(huán)境治理具有較大隱患。因此，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改型，以便更好地適應(yīng)生產(chǎn)需要，降低設(shè)備維護(hù)成本。

1 星型出灰機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

目前，國(guó)內(nèi)氨堿法純堿生產(chǎn)企業(yè)均采用星型出灰機(jī)作為石灰石卸料裝置， 由電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工作。該設(shè)備自上個(gè)世紀(jì)70年代中期完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定型以來(lái)，在純堿企業(yè)的石灰石卸料工藝中得到了廣泛應(yīng)用。我公司自1989年投產(chǎn)以來(lái)，也一直使用該型出灰設(shè)備。星型出灰機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

1.端蓋 2.軸 3.殼體 4.殼體襯板 5.轉(zhuǎn)鼓 6.轉(zhuǎn)鼓襯板 7.石墨填料 8.填料壓圈 9.滑動(dòng)軸承圖1 星型出灰機(jī)簡(jiǎn)圖

設(shè)備主要由殼體、端蓋、填料壓圈、殼體襯板、轉(zhuǎn)鼓襯板和安裝在軸上的料斗式轉(zhuǎn)鼓等部件組成。殼體襯板與殼體、轉(zhuǎn)鼓襯板與轉(zhuǎn)鼓采用螺栓(釘)連接，殼體襯板與轉(zhuǎn)鼓襯板間留有0.75～1.0 mm的縫隙，用以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)及窯氣的密封；在端蓋與轉(zhuǎn)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(jìn)入料斗內(nèi)的物料竄入端蓋上的軸承內(nèi)；端蓋上安裝有銅質(zhì)的滑動(dòng)軸承，用以支撐主軸及其安裝在主軸上的轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)出灰機(jī)轉(zhuǎn)鼓在電機(jī)減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，石灰石通過下料溜管連續(xù)進(jìn)入5個(gè)料斗內(nèi)，隨轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)將物料通過出料口送至鏈板機(jī)上。該設(shè)備的主要特點(diǎn)就是在連續(xù)卸料的同時(shí)，鎖住窯內(nèi)氣體，確保窯內(nèi)風(fēng)壓穩(wěn)定，同時(shí)避免窯內(nèi)粉塵自滑動(dòng)軸承處溢出，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境造成污染。

2 存在的問題

2.1 出灰機(jī)部件磨損

該設(shè)備的結(jié)構(gòu)雖然能滿足石灰石卸料及鎖風(fēng)要求，但在生產(chǎn)過程中，隨著轉(zhuǎn)鼓的旋轉(zhuǎn)，大量物料不間斷地與轉(zhuǎn)鼓襯板及殼體襯板發(fā)生劇烈摩擦，使轉(zhuǎn)鼓襯板及殼體襯板產(chǎn)生了快速磨損，并越來(lái)越嚴(yán)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(fù)荷連續(xù)摩擦下，仍顯不足。同時(shí)，經(jīng)多次拆檢發(fā)現(xiàn)，殼體內(nèi)的石墨填料在出灰機(jī)運(yùn)行初期就已磨損殆盡，根本起不到對(duì)物料的密封作用，并導(dǎo)致小塊物料直接進(jìn)入到殼體和轉(zhuǎn)鼓間形成的腔體內(nèi)，使腔體內(nèi)轉(zhuǎn)鼓和端蓋的榫槽配合處因物料磨損，均產(chǎn)生很大的縫隙。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因，在該部位沒有設(shè)置阻擋粉塵的部件，使得腔體內(nèi)的粉塵經(jīng)榫槽處直接竄入滑動(dòng)軸承內(nèi)，與軸承內(nèi)的潤(rùn)滑脂相混合，造成軸承潤(rùn)滑質(zhì)量急劇下降，加速了軸及軸承的磨損。如遇窯況惡化時(shí)，石灰石出料溫度高達(dá)150～200 ℃，軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂在高溫下迅速液化流失，使得軸在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)，并喪失了潤(rùn)滑脂的密封作用，窯內(nèi)風(fēng)壓及石灰粉塵自軸承處持續(xù)泄露，惡化了工藝參數(shù)，不但導(dǎo)致生產(chǎn)的波動(dòng)，又造成了環(huán)境污染，只能停車對(duì)其進(jìn)行拆檢。但因生產(chǎn)負(fù)荷過大，磨損過快，經(jīng)檢修后的出灰機(jī)平均每1～2個(gè)月就需檢修，導(dǎo)致設(shè)備維護(hù)成本高昂。綜上所述，該型出灰機(jī)在設(shè)計(jì)上存在著較大的缺陷，亟需改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2.2 出灰機(jī)檢修費(fèi)用高，周期長(zhǎng)

現(xiàn)有星型出灰機(jī)磨損后，一般采用對(duì)轉(zhuǎn)鼓襯板和殼體襯板同時(shí)進(jìn)行更換的檢修工藝。首先，要將拆下的出灰機(jī)自窯底運(yùn)至裝置區(qū)樓板邊緣處，利用30 t吊車將其吊運(yùn)到地面后，再使用叉車將其運(yùn)送到我公司的制修車間，然后，將出灰機(jī)拆解，并利用氧乙炔氣割拆除轉(zhuǎn)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(jìn)行襯板內(nèi)孔鏜削，并根據(jù)鏜削尺寸在立車上車削轉(zhuǎn)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(shí)，還對(duì)軸及軸承進(jìn)行更換和修配，最后進(jìn)行設(shè)備總裝?？傃b后的設(shè)備經(jīng)盤車檢驗(yàn)合格后，再將其吊運(yùn)到裝置區(qū)進(jìn)行回裝。經(jīng)測(cè)算，每臺(tái)出灰機(jī)的檢修耗時(shí)10～12天，涉及到起重運(yùn)輸、裝配、車削、鉆削等多個(gè)工藝程序，人力資源消耗、原材料消耗、動(dòng)力(能源)消耗非常可觀。由此可見，出灰機(jī)檢修工藝復(fù)雜，周期長(zhǎng)，加工及運(yùn)輸費(fèi)用高。粗略計(jì)算，每臺(tái)出灰機(jī)檢修費(fèi)用近5 000元，以每年20臺(tái)計(jì)算，檢修費(fèi)用超過10萬(wàn)元，設(shè)備維護(hù)經(jīng)濟(jì)性非常差。

3 設(shè)備改型

3.1 設(shè)備改型的思路

針對(duì)該星型出灰機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不足，依據(jù)設(shè)備使用環(huán)境及使用要求，擬在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行改型。改型后的設(shè)備除了必須具備原設(shè)備的基本功能外，通過創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)備性能，解決原設(shè)備存在的磨損嚴(yán)重、密封效果差、維修工藝復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高等諸多問題。因此改型后的設(shè)備必須能滿足高負(fù)荷生產(chǎn)需要，具有密封效果好、耐用度高、高效檢修、維修成本低、對(duì)生產(chǎn)影響小的特點(diǎn)。

3.2 結(jié)構(gòu)改型

經(jīng)多次分析和研究，結(jié)合我公司及其他純堿企業(yè)的維修和改造經(jīng)驗(yàn)，擬將其改型為分體式可拆卸結(jié)構(gòu)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

分體式可拆卸結(jié)構(gòu)的出灰機(jī)由軸、軸套、上下端蓋、上下殼體、可拆卸式料斗、滾動(dòng)軸承、骨架油封等部件組成，取消了石墨填料及填料壓圈，簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)。殼體采用鑄鋼材質(zhì)，分為上下兩部分，利用螺栓進(jìn)行連接，且在其內(nèi)壁上加工出12個(gè)直線凹槽，利用螺釘安裝12塊凸臺(tái)式弧形襯板；殼體兩側(cè)的端蓋也均分為上下兩部分，鑄鋼材質(zhì)，利用螺栓相互連接并與殼體進(jìn)行組裝。同時(shí)，將原一體式料斗改為可拆卸的分體結(jié)構(gòu)，5個(gè)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(jìn)行連接，便于料斗的拆裝更換。為消除原設(shè)計(jì)材質(zhì)為16Mn的襯板磨損過快的缺陷，提高其使用性能，將殼體內(nèi)的凸臺(tái)式弧形襯板及料斗的材質(zhì)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(duì)原設(shè)計(jì)中粉塵易竄入軸承、軸承及軸易磨損的不足，將端蓋內(nèi)滑動(dòng)軸承改為滾動(dòng)軸承，加注耐高溫的二硫化鉬鋰基脂，并在軸承兩端設(shè)置耐350 ℃高溫的氟橡膠骨架油封，既可阻止粉塵的進(jìn)入，又可阻滯潤(rùn)滑脂的外溢流失，確保軸及軸承良好的潤(rùn)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(jìn)行連接并達(dá)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(jī)簡(jiǎn)圖

出灰機(jī)結(jié)構(gòu)改型后，既簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，又可大幅提升襯板及料斗的耐磨性，顯著改善設(shè)備密封性能，延長(zhǎng)設(shè)備使用周期。同時(shí)，還因采用了分體式可拆卸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，出灰機(jī)的檢修無(wú)需拆下后再使用吊車及運(yùn)輸車輛多次進(jìn)行倒運(yùn)，送至維修單位進(jìn)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(xiàn)場(chǎng)備用即可。檢修時(shí)，拆除端蓋后，利用出灰機(jī)上方的起重滑車，將上蓋及轉(zhuǎn)鼓吊起運(yùn)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(wú)需進(jìn)行焊割作業(yè)，在3～4小時(shí)內(nèi)即可完成設(shè)備檢修，快捷高效，對(duì)生產(chǎn)影響小，并可顯著減低施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 結(jié) 語(yǔ)

該出灰機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改型后，將不僅切實(shí)提高設(shè)備性能，更顯著縮短檢修工藝流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)檢修。同時(shí)，還能節(jié)省設(shè)備運(yùn)輸及部件的切削加工過程，大幅壓縮了檢修耗時(shí)，將我公司制修車間從繁重的檢修任務(wù)中解放出來(lái)，并有效降低了設(shè)備檢修費(fèi)用。因此，針對(duì)原星型出灰機(jī)在使用和檢修過程中存在的問題和不足，根據(jù)延長(zhǎng)使用周期、消除環(huán)境污染的總體要求，通過優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到降低設(shè)備維護(hù)成本、穩(wěn)定工藝操作的效果。

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