回轉圓筒焙燒爐筒體在線更換對接技術及其應用

楊郁滿， 姚云輝， 邵曙光， 肖煉遠， 李 鵬

（中國石化催化劑有限公司長嶺分公司， 湖南岳陽 414012）

焙燒爐是常見的石油化工、無機化工、冶金領域焙燒工藝設備， 可以根據(jù)具體應用要求設計成電加熱式、燃氣式、燃油式、敞開式、真空式、臥式、立式、環(huán)式、回轉式及圓筒式等功能結構及其組合形式［1-10］。 其中，回轉圓筒焙燒爐具有可連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，溫度、轉速可調的特點［11］，使用過程中高溫物料離子的腐蝕、蠕變導致的材質劣化、熱循環(huán)應力作用下發(fā)生的熱疲勞等均可能導致其筒體斷裂［12］。 斷裂的回轉圓筒焙燒爐材質晶間組織遭到破壞，無法通過焊接或加固等手段完成修復時，就必須進行更換。

回轉圓筒焙燒爐的尺寸較大， 直徑通常超過2 m，筒體長度在22～25 m，筒體及附件總質量超過40 t， 更換時不僅要打開爐膛將筒體吊出［13］，還要將其運至機加工廠， 大型吊裝作業(yè)需要的工期長，對生產(chǎn)影響大，檢維修費用的投入也很高，且交叉作業(yè)多，安全風險大，同時很多現(xiàn)場空間也無法滿足整體吊出檢修條件， 常常采取現(xiàn)場在線方式進行部分筒體的更換。

1 回轉圓筒焙燒爐筒體在線更換對接技術

1.1 設備結構

回轉圓筒焙燒爐主要結構部件包括進料機構、進料箱、傳動齒圈、爐頭滾圈、托輪組、爐中滾圈、爐尾滾圈、出料箱、筒體、爐膛、火嘴及傳動機構等［14］，典型的3 組托輪回轉圓筒焙燒爐外形結構見圖1。

圖1 典型回轉圓筒焙燒爐外形結構

1.2 更換要求

回轉圓筒焙燒爐是依靠筒體上的傳動齒圈進行傳動、 托輪組支撐筒體的滾圈進行回轉的大型動設備， 對安裝在筒體上的傳動齒圈及多個滾圈的相對同軸度要求很高。 采用筒體在線對接方法進行局部筒體對接更換時， 必須達到焙燒爐回轉運行時傳動齒圈及多個滾圈的相對同軸度要求。

1.3 專用工裝

焙燒爐屬于重型旋轉動設備， 在線對接筒體時，首先在新舊筒體之間安裝專用工裝，用專用工裝將超重的兩截筒體連接起來， 使筒體達到盤車所需的剛性要求。 然后，根據(jù)托輪組的組數(shù)，確定筒體對接控制精度的基準點。最后，通過借助工裝反復調節(jié)， 使兩截筒體的同軸度達到規(guī)定的對接精度要求［15］。

專用工裝包括拉馬和頂馬， 其外形結構見圖2。 工裝在新舊筒體之間，拉馬和頂馬沿兩段筒體交替均勻布置，布置方式見圖3。

圖2 筒體在線對接專用工裝外形結構示圖

圖3 筒體對接時專用工裝布置示圖

1.4 技術優(yōu)勢

回轉圓筒焙燒爐筒體在線更換對接技術具有3 個方面的優(yōu)勢，①縮短檢修周期。 專用工裝的投用使得針對焙燒爐腐蝕斷裂筒體中超重段的在線更換得以實現(xiàn)， 極大縮減了筒體檢修工作的難度和數(shù)量，在保證對接操作精度的同時，將檢修時間縮短60%以上。 ②降低檢修成本。 檢修工序減少，時間縮短，所需人力、物力和耗材也可相應降低。③安全風險低。 采用在線更換對接可免去筒體更換涉及動火、高處、受限空間、起重吊裝等高風險特種作業(yè)以及交叉作業(yè)。

2 回轉圓筒焙燒爐筒體在線更換對接技術應用

2.1 概述

生產(chǎn)實踐中，3 組托輪回轉圓筒焙燒爐筒體腐蝕斷裂可能發(fā)生在任何部位。 應用在線更換對接技術時， 根據(jù)待更換筒體的部位選擇與之適應的對接基準，才能達到對接精度要求。

下面對常見的待更換筒體位于焙燒爐進料箱與爐頭滾圈之間、 爐頭滾圈與爐中滾圈之間或在爐中滾圈與爐尾滾圈之間、 在爐尾滾圈與出料箱之間這3 種情況下的在線更換操作程序進行詳細說明。

2.2 情況一

情況一為待更換筒段位于進料箱與爐頭滾圈之間。 這種情況下要先切除爐頭原有腐蝕斷裂的筒體段， 采用對接技術將備用妥當?shù)男聽t頭筒體段安裝到原焙燒爐本體上。 備好待用的新爐頭筒體段結構及實物見圖4。

圖4 備好待用的新爐頭筒體段結構及實物

更換操作的主要工序為， 將傳動橋齒與傳動齒圈脫離， 利用專用工裝將新筒體與焙燒爐本體連接固定，使用特制的專用盤車器盤動爐頭滾圈，使焙燒爐筒體達到可轉動狀態(tài)， 以新筒段進料箱填料函機械加工表面為基準面，架設百分表，盤車并調整專用工裝， 使百分表徑向示值達到對接標準后進行焊接，最后拆除工裝。

2.3 情況二

情況二為待更換筒段位于爐頭滾圈與爐中滾圈之間或在焙燒爐爐中滾圈與焙燒爐爐尾滾圈之間，這種情況下對接的基準面為焙燒爐爐中滾圈，見圖5。

圖5 焙燒爐爐中筒體更換基準點示圖

更換操作程序為，①將爐膛頂蓋吊離。②根據(jù)腐蝕情況確定待更換焙燒爐筒體段的長度并切除，同時預制同材質、同直徑的新筒段。 ③將制備好的新筒段吊入， 利用專用工裝將其一端與相應端焙燒爐本體連接固定， 完成新筒段的預對接和焊接，此操作應盡量保證對接直線度與錯邊量。④用專用工裝將新筒段的另一端與相應端焙燒爐本體連接固定， 使焙燒爐爐中托輪組與爐中滾圈脫離，在基準面架設百分表，盤車并調整專用工裝，觀察到百分表徑向示值達到對接標準后進行焊接，最后拆除工裝。

2.4 情況三

情況三為待更換筒段位于焙燒爐爐尾滾圈與出料箱之間（圖6 和圖7），這種情況下對接的基準面為出料箱加強耐磨板的機械加工表面。

圖6 更換的爐尾新筒體外形結構圖

圖7 更換的爐尾新筒體實物圖

更換操作程序為， ①利用專用工裝將新筒體與焙燒爐本體連接固定，在基準面架設百分表，盤車并調整專用工裝， 使百分表徑向示值達到對接標準后進行焊接，最后拆除工裝。

3 結束語

應用筒體在線更換對接技術，利用專用工裝，選擇合適的對接基準， 對回轉圓筒焙燒爐筒體上不同部位快速完成局部更換， 對接質量可以達到制造標準，設備完全滿足生產(chǎn)要求，可為化工生產(chǎn)裝置回轉圓筒焙燒爐類似筒體故障的快速處理修復提供技術支持， 填補回轉設備在線對接精度控制的空白， 同時可為回轉圓筒焙燒爐在線故障處理提供借鑒。