氣動犁刀式蔗渣卸料裝置在甘蔗糖廠的應(yīng)用

魏 濤

(中成進(jìn)出口股份有限公司，北京100011)

0 引言

甘蔗糖廠鍋爐爐前皮帶上將燃料蔗渣卸料至入爐蔗渣高位管集料斗的設(shè)備，目前國內(nèi)根據(jù)其取料的方式主要分為刮料板式[1]和犁刀式，根據(jù)其驅(qū)動的方式可分為固定導(dǎo)軌架電動力臂式、固定導(dǎo)軌架電動螺桿推拉式、固定導(dǎo)軌架電液推桿式等，目前國內(nèi)較通用的主要為固定導(dǎo)軌和刮料板形式。這種卸料的方式，優(yōu)點(diǎn)是不管是皮帶的單邊還是皮帶的兩邊都適用，且可以通刮皮帶面上蔗渣，主要缺點(diǎn)是投資相對較大，維護(hù)工作量較多，皮帶旁板與刮料板的通道上容易漏渣，當(dāng)蔗渣來料突然過大時，容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。而國外甘蔗糖廠通常采用氣動犁刀式卸料裝置，其構(gòu)造形式、使用性能均有其獨(dú)特的一面。本文主要介紹埃塞俄比亞OMO-KURAZ 3糖廠改造項(xiàng)目中應(yīng)用的氣動犁刀式蔗渣卸料裝置技術(shù)，以及所應(yīng)用的一些經(jīng)驗(yàn)和改進(jìn)措施。

1 氣動犁刀式蔗渣卸料裝置的構(gòu)造及工作原理

氣動犁刀式蔗渣卸料裝置，主要應(yīng)用于將鍋爐爐前皮帶上蔗渣卸料至爐前蔗渣高位管集料斗的設(shè)備中，由于受入爐蔗渣高位管集料斗進(jìn)口大小、皮帶寬度、犁刀強(qiáng)度及犁刀安裝夾角大小的影響，該工藝設(shè)備的犁刀長度受到一定的限制，所以，該卸料裝置比較適合集料斗布置于皮帶兩側(cè)卸料的接料方式，犁刀扁薄，緊貼在皮帶面上，通常以小于35°的夾角導(dǎo)流蔗渣進(jìn)入集料斗。

1.1 氣動犁刀式蔗渣卸料裝置的構(gòu)造

氣動犁刀式蔗渣卸料裝置主要包括卸料犁刀、氣動氣缸、扭力臂、扭力軸、軸承座、犁刀座、犁刀夾套等7個部分組成，其構(gòu)造如圖1所示，氣動氣缸2壓縮空氣作為動力源，驅(qū)動氣缸推拉，將力矩依次傳遞給扭力臂3、扭力軸4及犁刀座6，驅(qū)動犁刀擴(kuò)展及收縮夾角，將皮帶上的蔗渣導(dǎo)入爐前蔗渣高位管集料斗。

該氣動犁刀式蔗渣卸料裝置與國外其他常見的蔗渣卸料裝置的主要結(jié)構(gòu)形式基本一致，二者最大的區(qū)別是本項(xiàng)目對后者的犁刀座進(jìn)行了改進(jìn)。本項(xiàng)目使用的犁刀座是夾套式，犁刀尾段夾于犁刀座的夾套中，使用活動穿銷作為支點(diǎn)，犁刀可利用自身重力貼緊在皮帶面上。國外其他常見的氣動犁刀式蔗渣卸料裝置結(jié)構(gòu)形式為犁刀與犁刀座為一體，犁刀需要調(diào)整高低時，通過調(diào)整犁刀尾部夾套與扭力軸實(shí)現(xiàn)，安裝要求較高，且皮帶下面需以平面不銹鋼板替代平面托輥。

圖1 氣動犁刀式蔗渣卸料裝置側(cè)視圖

1.2 氣動犁刀式蔗渣卸料裝置工作原理

氣動犁刀式蔗渣卸料裝置工作原理如圖2～3所示：開機(jī)前，在DCS上調(diào)試設(shè)定好犁刀的伸展角度，爐前高位燃料管下限進(jìn)料和上限止料信號反饋點(diǎn)。鍋爐投入運(yùn)行，爐前皮帶上保持均勻的蔗渣來料，當(dāng)鍋爐需要投入蔗渣時，將系統(tǒng)投入DCS自動控制，開啟壓縮空氣，啟動氣缸推動扭力臂，使扭力軸旋轉(zhuǎn)，同時，扭動犁刀伸開引導(dǎo)蔗渣導(dǎo)入集料斗。當(dāng)高位料管料位高于上限時，則滿料信號反饋給DCS控制犁刀收起，停止進(jìn)料。當(dāng)高位料管料位低于所設(shè)定的料位下限時，則犁刀重新自動打開，繼續(xù)導(dǎo)料。

圖2 氣動犁刀式蔗渣卸料裝置平視圖

圖3 卸料犁刀截面示意圖

犁刀伸開角度一般小于40°。同一臺爐，可根據(jù)蔗渣需要量，設(shè)置前犁刀比后犁刀小5～10°。蔗渣被犁刀導(dǎo)入一定量的蔗渣落入自身集料斗，過量的蔗渣越過犁刀面繼續(xù)往后輸送，后面的犁刀以同樣的方式將蔗渣導(dǎo)入自身的集料斗。

3 氣動犁刀式蔗渣卸料裝置的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

犁刀正面和底面為 90°直角，刀面為流線形，前高后低，以利于蔗渣越過刀面。刀的厚度取決于所需分擔(dān)的導(dǎo)料量和皮帶輸送速度。本項(xiàng)目目前運(yùn)行的是175 t/h蔗渣爐，輸送帶速度為1.25 m/s，皮帶左右各3把犁刀，滿負(fù)荷運(yùn)行時，分擔(dān)到每把犁刀的蔗渣量約為9～13 t/h。犁刀卸料示意如圖4所示。

圖4 犁刀卸料示意圖

3.1 犁刀的設(shè)計(jì)方案及要點(diǎn)

在犁刀厚度及導(dǎo)料高度設(shè)計(jì)方面，本項(xiàng)目測試了3個不同的方案：(1)第一種刀，刀面至皮帶面的高度為100 mm，導(dǎo)料高度約2.5倍于刀厚，即約250 mm，刀前來料超過該高度時方可越過該刀面，否則很難越過去，全部來料基本都導(dǎo)入自身的接料斗；(2)第二種刀，刀面至皮帶面的高度為80 mm，導(dǎo)料高度約3倍于刀厚，即越過該刀面蔗渣厚度需大于225 mm可越過該刀面。(3)第三種刀，刀面至皮帶面的高度為50 mm，導(dǎo)料厚度約3.5倍于刀厚，約為 175 mm，刀前來料超過該高度時方可越過該刀面。

以上3種相同長度的刀型方案，第一種刀型刀面過高，導(dǎo)料偏多，且來料難以越過刀面；第二種刀型，來料可越過刀面，但導(dǎo)料超過了需求量，伸刀與收刀導(dǎo)料動作過于頻繁，氣缸容易損壞；第三種刀型，來料能比較順暢地越過刀面，導(dǎo)料適中、平穩(wěn)及均勻，滿足鍋爐運(yùn)行所需的燃料量，保持爐前高位料管滿料狀態(tài)，氣缸動作伸收犁刀的頻率較少，所以能延長氣缸的使用壽命。經(jīng)過 2019/20年榨季半個榨季的運(yùn)行觀察，對犁刀的刀寬、斗寬、刀長等參數(shù)進(jìn)行多次試驗(yàn)，最終確定適用方案為刀厚為50 mm，刀寬為80 mm，高位蔗渣接料斗寬度為1600 mm，刀長為1550 mm。為了保持犁刀的表面光潔性和提高耐用性，使導(dǎo)料流暢，減少與皮帶面的摩擦，降低后期的維護(hù)成本，本項(xiàng)目中犁刀的材質(zhì)選用了綜合機(jī)械性能較好的不銹鋼材質(zhì)。

3.2 犁刀安裝夾度和使用夾度

犁刀安裝夾度與刮板機(jī)卸料板一樣，其大小直接影響到卸料的順暢與否，夾角超過了40°后，導(dǎo)料夾角越大導(dǎo)料能力減小，皮帶面上蔗渣對犁刀或卸料板的正面推力越大，越容易引起蔗渣堆積及堵塞現(xiàn)象，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，犁刀的最大安裝夾角應(yīng)小于40°，通常夾角小于35°導(dǎo)流較為流暢。在使用過程中根據(jù)鍋爐燃料需求量及適宜的氣缸動作頻次調(diào)整設(shè)定犁刀的夾角。一般所選氣缸力矩應(yīng)大于犁刀伸展及收刀力矩的1倍以上，以免刀力不足。

圖5 氣動犁刀式蔗渣卸料裝置工作圖

3.3 犁刀與皮帶面的緊貼性

本項(xiàng)目根據(jù)糖廠實(shí)際情況和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使用夾套式犁刀座，犁刀尾段夾于犁刀座的夾套中，使用活動穿銷作為支點(diǎn)，限位調(diào)節(jié)螺釘限制犁刀的向上活動，同時，犁刀可利用自身重力緊貼在皮帶面上，實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)緊貼皮帶面，避免或減少夾渣，使導(dǎo)料順暢。

4 氣動犁刀蔗渣卸料裝置的使用效果分析

2019/20年榨季，在埃塞俄比亞OMO-KURAZ 3糖廠應(yīng)用的氣動犁刀式蔗渣卸料裝置，實(shí)現(xiàn)了DCS自動控制，現(xiàn)在爐前皮帶崗位，已實(shí)現(xiàn)無人看管，只需要巡查即可，提高了效率，節(jié)省了人力，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，其使用效果得到了用戶的認(rèn)可與好評。氣動犁刀式蔗渣卸料裝置實(shí)際應(yīng)用情況，如圖5所示。

在埃塞俄比亞OMO-KURAZ 3糖廠改造項(xiàng)目的實(shí)踐中，該氣動犁刀式蔗渣卸料裝置表現(xiàn)出較高的適用性，總結(jié)其優(yōu)點(diǎn)主要包括：

(1)氣動犁刀式卸料裝置，其構(gòu)造形式簡單、造價低、維護(hù)方便，具有較高的推廣價值；

(2)氣動犁刀式卸料裝置的使用，導(dǎo)流卸料平穩(wěn)、均衡，解決了板式卸料器容易堵塞的問題；

(3)犁刀可利用自身重力貼緊在皮帶面上，實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)；

(4)犁刀安裝夾角調(diào)整方便，能適皮帶上不同堆積形狀的來料；

(5)犁刀與接料斗間進(jìn)料門上，可以安裝條形軟質(zhì)擋風(fēng)膠板，防止粉塵飛揚(yáng)，改善生產(chǎn)環(huán)境。

盡管該氣動犁刀式蔗渣卸料裝置在項(xiàng)目中的適用性較高，但在使用過程中仍存在一定的局限性，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)。主要是由于氣動犁刀式蔗渣卸料裝置的犁刀長度需與卸料斗寬度匹配，一般只選取與其卸料斗寬度相近的數(shù)值，犁刀的夾角也同時受之限制，所以，在皮帶面較寬的情況下，刀尖只能達(dá)到皮帶的中線附近，因此，氣動犁刀式蔗渣卸料裝置一般比較適用于皮帶兩側(cè)卸料的場景。在前一臺鍋爐與后一臺鍋爐中間的皮帶上，還需安裝一個中間分料器，使皮帶中間的蔗渣分布到兩邊，以利于下一臺爐取料。

6 結(jié)語

氣動犁刀式蔗渣卸料裝置其構(gòu)造形式簡單、造價低、維護(hù)方便，犁刀導(dǎo)流卸料平穩(wěn)、均衡，可實(shí)現(xiàn)DCS自動控制，提高了工作效率。該技術(shù)也可應(yīng)用于其他取料的情景，如蔗渣暫存間分段卸料等。另外，一些氣源不足的地方，也可選擇使用電液推桿推拉犁刀卸料方式，或其他動力推動方式。該設(shè)備簡單，應(yīng)用場景豐富，而且靈活性強(qiáng)，得到了國內(nèi)一些設(shè)計(jì)人員、設(shè)備制造供應(yīng)商及工廠工程師的認(rèn)可，認(rèn)為其具有較高的應(yīng)用潛力和價值。目前氣動犁刀式蔗渣卸料裝置的技術(shù)，在國內(nèi)甘蔗糖廠的應(yīng)用還較少[2-3]，作為一種簡單化的卸料方式，在國內(nèi)具有一定的推廣價值和意義。