固定床造氣爐底雙齒輪定位推力裝置的應(yīng)用

郭士才，張翔華，李西銀，張林治

(安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉 236400)

1 項(xiàng)目立項(xiàng)背景

化工工業(yè)年消耗能源占全國總能耗量的10%，其中，合成氨工業(yè)占整個(gè)化工工業(yè)總能耗50%以上[1-2]。以煤為原料的煤造氣——合成氨生產(chǎn)技術(shù)是我國氮肥工業(yè)的主要生產(chǎn)方式，一些中小型氮肥企業(yè)受條件限制，仍需繼續(xù)使用傳統(tǒng)的制氣工藝——固定床造氣爐制氣，固定床造氣爐主要以燒塊煤為主要原料，隨著市場經(jīng)濟(jì)宏觀調(diào)控，由于原料塊煤成本的提高，使許多中小型氮肥企業(yè)陷入經(jīng)濟(jì)困境，企業(yè)迫切需要用新的技術(shù)、新的工藝來降低生產(chǎn)成本。造氣是合成氨生產(chǎn)的龍頭，提高造氣爐運(yùn)行周期時(shí)間，減少維修成本，造氣爐灰盤損壞檢修是影響造氣正常運(yùn)行時(shí)間的主要原因[3-4]。

普通固定床造氣爐內(nèi)置式爐底在長期煤氣制取過程中，帶有大量細(xì)灰粉塵堆積沉淀在灰盤下和滑道內(nèi)，導(dǎo)致灰盤齒圈所處的運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，最終擠壓齒圈發(fā)生灰盤偏移，無法維持正常生產(chǎn)而被迫進(jìn)行維修。在原有爐底爐條機(jī)的對(duì)稱面加裝一只定位齒輪，防止大齒圈走偏，可保障造氣爐爐底的長周期穩(wěn)定運(yùn)行，并節(jié)省了維修費(fèi)用和人力資源。

2 存在的問題及改進(jìn)的目的

原來單一爐條機(jī)齒輪驅(qū)動(dòng)灰盤旋轉(zhuǎn)，對(duì)灰盤大齒圈極生切線推力，在正常生產(chǎn)運(yùn)行中灰盤承載重達(dá)十幾噸載荷的情況下，沒有對(duì)稱定位裝置極易切斷滑道固定銷釘或大齒圈固定螺栓，會(huì)減少灰盤的使用壽命，并增加檢修臺(tái)時(shí)，浪費(fèi)人力資源和污染環(huán)境。

改進(jìn)的目的是增加固定推力齒輪，在雙齒輪力偶推力作用下，減少了單齒輪的切線推力，增加了灰盤使用齒輪的壽命，減少了維修費(fèi)用，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3 設(shè)計(jì)原理

爐底澆注時(shí)，在爐條機(jī)驅(qū)動(dòng)爐底對(duì)稱部位增加定位齒輪裝置箱(見圖1)，底部有法蘭連接螺栓孔，法蘭連接處有耐熱墊子密封，防止造氣爐產(chǎn)生的有毒氣體泄漏或積水流出，側(cè)面留有方形法蘭連接的檢查孔，以便檢修時(shí)觀察齒輪磨損情況(見圖2)。

圖1 改裝后的造氣爐爐底示意

圖2 灰盤定位齒輪磨損示意

該固定床造氣爐底雙齒輪定位推力裝置包括安裝在固定床造氣爐爐底一側(cè)的爐條機(jī)，爐條機(jī)通過驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)大齒圈帶動(dòng)灰盤旋轉(zhuǎn)，固定床造氣爐爐底對(duì)側(cè)設(shè)有齒輪定位裝置，齒輪定位裝置包括一體澆注成型的齒輪定位箱，齒輪定位箱設(shè)有從動(dòng)定位齒輪，齒輪定位箱與固定床造氣爐爐底大齒圈相對(duì)側(cè)設(shè)有缺口，從動(dòng)定位齒輪在缺口處與固定床造氣爐爐底的大齒圈相互嚙合；齒輪定位箱下方設(shè)有與之相對(duì)應(yīng)安裝的軸承箱，軸承箱內(nèi)安裝有軸承，軸承與上方的從動(dòng)定位齒輪通過轉(zhuǎn)軸連接。

4 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

雙齒輪定位推力，即對(duì)爐底底部爐條機(jī)對(duì)稱齒輪裝置箱進(jìn)行加裝定位齒輪，爐條機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)大齒圈帶動(dòng)灰盤旋轉(zhuǎn)。由于定位齒輪起到灰盤輔助定位作用，并且在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠形成對(duì)稱切線推力，也就是力偶矩作用，灰盤雖然承載十幾噸的載荷，但不在生產(chǎn)單一的齒輪切線推力，加強(qiáng)了爐底灰盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的承載能力，減少大齒圈切線受力，增加了大齒圈齒輪的使用壽命，避免了經(jīng)常切斷滑道固定銷釘或大齒圈固定螺栓。

5 效果分析

固定床造氣爐底雙齒輪定位推力爐底技術(shù)，是一種解決中小型氮肥企業(yè)使用固定床造氣爐，改變使用單一爐條機(jī)齒輪驅(qū)動(dòng)造氣爐底灰盤，產(chǎn)生的切線推力切斷滑道固定銷釘或大齒圈固定螺栓的手段，增加了灰盤使用壽命，減少了維修時(shí)間和次數(shù)，有效地穩(wěn)定了設(shè)備，也保障了生產(chǎn)裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

該技術(shù)在安徽晉煤中能化工股份有限公司33臺(tái)固定床造氣爐已經(jīng)有13臺(tái)使用，檢修周期由原來的3個(gè)月延長至9個(gè)月，每臺(tái)造氣爐每年可節(jié)約備品備件和維修費(fèi)用2.8萬元，全年可節(jié)約費(fèi)用36.4萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧華軍，於子方.造氣工段節(jié)能增效的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].氮肥技術(shù)，2014，35(6)：1- 5.

[2] 余士良，王順德. JH- Φ 3000 mm爐箅在造氣爐上的應(yīng)用與實(shí)踐[J].化肥工業(yè)，2013，40(2)：53- 54.

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[4] 於子方.合成氨行業(yè)節(jié)能技術(shù)綜述[J].氮肥技術(shù)，2010，31(3)：5- 9.