石灰窯卸料裝置改型的探討

鄭賀伍，羅海貴，閆衛華，朱建新，鄭忠山

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

我公司采用氨堿法工藝生產純堿，現有10臺混料式機械化豎窯進行石灰石的生產。石灰石在窯內煅燒后，由窯底的螺錐出料盤出料，通過出灰篦子及下料溜管進入星型出灰機，由出灰機完成窯內空氣密封和卸料，然后通過板式輸送機和斗式提升機將石灰石送往化灰機，制備成灰乳供鹽水精制及母液蒸餾。現公司純堿產量6 200t／d以上，要求每臺窯的生產負荷必須在850t／d以上，由此造成出灰機長期處于高負荷運行，出灰轉鼓和殼體內襯板磨損嚴重，導致設備密封性下降，設備停車檢修頻繁。不僅影響生產，更大幅增加了設備維護成本及生產能耗；同時還由于密封能力的下降，使窯內風壓不穩及窯內石灰粉塵的大量泄漏，造成環境污染。經過長時間的分析和研究，發現該設備不適應高負荷生產要求，檢修頻繁，對公司化工生產連續穩定運行具有較大隱患。因此，探索進行設備改造或改型成為亟待解決的問題。

1 國內出灰設備現狀

目前國內純堿企業使用的石灰石卸料裝置主要有星型出灰機和閘門式出灰機兩種，其中閘門式出灰機使用較少。下面就兩種出灰設備的特點進行分別介紹：

1.1 星型出灰機

星型出灰機結構簡圖如圖1所示。

圖1 星型出灰機簡圖

設備主要由直徑φ1100×650的殼體、端蓋、填料壓圈、殼體襯板、轉鼓襯板和安裝在軸上的格斗式轉鼓組成。殼體襯板與轉鼓間留有0.75～1.0mm的縫隙，在端蓋與轉鼓間安裝了40×40mm的油浸石墨盤根，用填料壓圈壓住，端蓋上安裝有銅質滑動軸承，用以支撐主軸的旋轉。設備由電機－減速機和聯軸器組成的動力系統進行驅動，安裝在窯底外側，置于板式輸送機進料口上側的樓板上。當出灰機轉鼓在動力機的驅動下以7r／min的速度轉動時，已煅燒的石灰石通過下料溜管連續進入5個格斗內，隨轉鼓的轉動將物料通過出料口卸出。該設備的主要特點就是在連續卸料過程中同時具有氣體密封作用，確保窯內風壓穩定，避免窯內粉塵溢出對環境造成污染。

1.2 閘門式出灰機

閘門式出灰機結構簡圖如圖2所示。

圖2 閘門式出灰機

該型出灰機主要由出灰門座、出灰門板、傳動軸、軸承座、摩擦框、大齒輪、小齒輪與齒條等組成。為使出灰門與摩擦框間貼合緊密，防止窯內粉塵與氣體外泄，出灰門板安裝有彈簧；傳動采用齒輪與齒條的傳動機構，在電機減速機的驅動下，使出灰門板沿齒條作上下運動，定時開啟與封閉窯內螺錐出料盤的出灰溜管料口，為間斷式卸料方式。該型出灰機具有故障率低，使用周期長，潤滑效果好等特點。

2 存在的問題

2.1 星型出灰機故障頻發

我公司在用的10臺星型出灰機因長期處在高負荷狀態下運行，出現轉鼓及襯板、軸及軸承磨損；轉鼓襯板脫落導致的轉鼓卡滯、電機和減速機損壞的現象，特別是因轉鼓和襯板的磨損導致的二者的配合間隙擴大至10～15mm，使得窯底15kPa壓縮空氣外泄，造成窯內風壓不穩，惡化工藝參數，既影響了生產的穩定運行，又造成了環境污染。經檢修后的出灰機平均每1～2個月就需更換，為滿足生產需求，現場配置了6套備機，每套（含電機和減速機）的價格在12萬以上，且需要輪流檢修更換，極大的提高了設備維護成本。經多次拆檢發現，轉鼓的磨損大多呈均勻磨損，而殼體襯板為不均勻磨損，經常出現深溝狀磨損帶；機殼內的40×40mm的石墨填料在設備運行48h內均已磨損殆盡，幾乎起不到對物料的密封的作用。因殼體與轉鼓間產生非常大的間隙，又由于失去了填料的密封，小塊物料直接進入到殼體和轉鼓間形成的腔體內，使腔體內轉鼓和端蓋的榫槽配合處因物料磨損，均產生很大的縫隙，腔體內的石灰粉塵經榫槽處串入滑動軸承內，與軸承內的潤滑脂相混合，造成軸承潤滑質量急劇下降，加速了軸承的磨損。如遇工藝惡化時，石灰石出料溫度高達150～200℃，軸承內潤滑脂在高溫下迅速液化流失，使得軸在無潤滑狀態下轉動，從而加速了軸及軸承的磨損，并使得窯內空氣及石灰粉塵自軸承處泄露。綜上所述，該型出灰機在設計上存在著較大的缺陷，亟需改進設計或改型。但限于該設備結構設計，無法進行大幅度的結構改進，曾嘗試過轉鼓襯板激光熔敷，但激光熔敷的耐磨層硬度過高，無法進行車削加工；其后殼體襯板采用了耐磨材料，以提高其耐磨性能，但作用有限，因此已不適合在原設備的基礎上進行技術改造。

2.2 閘門式出灰機不具可行性

閘門式出灰機目前在國內應用較少，原因除了制造及安裝的技術要求較高，現場檢修耗時長，影響生產外，主要是因出灰門板和摩擦框間的間隙因物料的磨損逐漸加大，同樣存在著窯內空氣外泄導致的風壓不穩、惡化工藝和污染環境的問題。同時，由于我公司石灰窯及石灰石輸送設備的布置不適應該型出灰機的使用，將現有的星型出灰機改為閘門式出灰機因改造需要停產的原因，不具有可行性。

3 設備改型構想

改型后的設備除了必須具備卸料及密封的基本功能外，需著重解決設備磨損嚴重、密封效果差、檢修頻繁、耗時長及影響生產穩定運行等諸多問題。因此改型后的設備必須具有滿足高負荷生產需要，適應現有的設備布局，結構簡單、密封效果好、耐用度高、檢修方便、節能降耗的特點。

4 設備選型

4.1 設備結構及特點

改型后的卸料裝置，擬選用一種較為成熟的間斷式卸料及密封裝置——雙層鎖風卸料閥。設備結構簡圖如圖3所示。

圖3 雙層鎖風卸料閥簡圖

該裝置由閥體、料斗、清理孔、閥板、連接法蘭、軸及軸套、軸承及軸承座、連接管及法蘭、執行氣缸等組成。殼體采用板厚t＝25mm鑄鋼或16Mn等耐磨性能較好的材質，容積可依據出灰量確定。軸及軸套采用銷釘連接，閥板與軸套采用焊接，以方便閥板及軸套的更換，閥板的安裝角度可根據生產需要進行調節，上下兩個氣缸的動作幅度及周期采用PLC模塊控制，使得上下閥板以一定的時間間隔執行錯時開關動作，從而實現間斷式卸料及密封作用。采用上述方案后，與現有設備相比，由于省去了電機及減速機等驅動裝置，即可節約大量的電力消耗，又無需購置大量的備機備件。由于殼體容積較大，且殼體及閥板均為平面，物料在殼體內運動阻力小，大幅降低了與殼體及閥板間的磨損。同時改進了潤滑設計，軸及軸承均遠離物料，并在軸承座內加裝唇形骨架油封，消除石灰石高溫引起的潤滑脂液化流失，以及石灰粉塵進入軸承的現象，從根本上解決了軸及軸承的快速磨損。該設備可滿足灰窯工藝要求，穩定和優化工藝操作，提升石灰石煅燒品質。具有結構簡單、密封效果好、設備故障率低、使用周期長的特點。同時檢修方便，針對磨損狀況，適時更換閥板即可，可顯著減少停車檢修時間。因此，該設備可極大地降低設備維護成本。

4.2 設備工作過程

灰窯內的石灰石通過下料溜管，經出灰篦子和出料短節，進入上收料斗，此時，上下閥板處在PLC控制下的錯時開關狀態，上閥板關閉，下閥板打開。隨著物料的連續進入達到預定時長后，下閥板在氣缸的推動下關閉，再經預定時長（如歷時2s）后上閥板在氣缸的推動下打開，物料快速傾瀉到下閥板內，同時上閥板逐漸關閉。待下閥板打開卸料時，上閥板處于關閉狀態，物料同時也在連續進入上收料斗，完成了一個動作周期，從而實現了間斷式卸料及密封作用。

5 結 語

針對星型出灰機的設計缺陷，在無法滿足高負荷生產需要的情況下，通過設備改型，提高設備耐用度和鎖氣密封效果，起到大幅降低設備維護成本、穩定工藝操作和消除環境污染的作用，不失為一種優選方案。本文提出的選用雙層鎖風卸料閥來實現石灰石的卸料及窯內空氣密封的思路，還有待在實際生產中進行驗證。故本文的意義就在于起拋磚引玉的作用，與相關技術人員共同探討灰窯卸料設備的技改工作。

［1］ 潘鴻恩，孫錫吾.純堿生產設備檢修與防腐［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，1991