淺談蒸汽煅燒爐返堿帶的模具設計

鄭賀伍

（唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

我公司用于純堿煅燒的設備分為外返堿蒸汽煅燒爐和自身返堿蒸汽煅燒爐兩種。其中自身返堿蒸汽煅燒爐利用爐體外壁上安裝的4條螺旋式矩形返堿帶將純堿的煅燒、返堿輸送作業集于一體，既簡化了復雜的返堿系統，又降低了生產能耗，且便于維護和檢修。近年來，隨著純堿產量的提高，該型煅燒爐長期處于高負荷運行狀態，造成返堿帶快速磨損，維護頻繁。近期，公司計劃對2＃重灰煅燒爐進行設備大修，將返堿帶整體更換。由于日常檢修中返堿帶制作質量較低，不僅在爐體上的安裝耗時長、精度低，而且易導致返堿過程中物料的阻滯，影響設備的穩定運行。因此，設計一種專用的模具來提高返堿帶的制作質量，成為高效完成設備大修的可靠保障。

1 返堿帶特點

自身返堿蒸汽煅燒爐的結構簡圖如圖1所示。

圖1 自身返堿蒸汽煅燒爐結構簡圖

爐體是用18mm厚的鋼板卷制焊接而成的圓形筒體，其外形尺寸為φ3 200×20 000mm，內有4排通過管架支撐的不同管徑的加熱管，內通蒸汽對濕重堿進行高溫煅燒。利用安裝在爐體兩端的滾圈以1.7%的斜度置于水泥基礎上的四個托輪上，通過電機、減速機及爐體上的大尺圈來帶動爐體轉動。爐體外壁上安裝有板厚8mm的4條導程為4 800 mm的螺旋式矩形返堿帶，用以將工藝返堿由爐尾返堿口經該返堿帶，隨爐體的轉動送至爐頭返堿進口與濕重堿混合后，進入爐體內進行煅燒作業。返堿帶斷面為矩形，旋轉方向為左旋。4條返堿帶總長246m，重量約8t，為分段制作后沿螺旋線軌跡安裝到爐體上。為確保物料在返堿帶內順利完成輸送作業，不會因物料的阻滯造成生產的波動，返堿帶各段接口處應平齊光滑，無凸起及凹陷。

2 返堿帶在日常維修中存在的問題

返堿帶結構簡圖如圖2所示，分為左、右螺旋側板及頂板3部分，其斷面呈矩形，返堿帶高度為190 mm，頂板寬度為250mm，沿圓柱螺旋線軌跡安裝在爐體外壁上。

返堿帶在日常檢修中，大多視破損情況進行部分更換，或僅對破損處進行挖補或貼補處理。返堿帶的制作一般是在單片螺旋板下料后，利用橋式起重機或手拉葫蘆進行拉伸成型，現場在爐體上分片組對，或采用劃線組對后分段在爐體上安裝。但無論采用哪種施工工藝，均造成了螺旋板的導程及升角尺寸誤差大、精度低，從而造成其在爐體上安裝時需要沿爐體進行修磨，才能和螺旋線軌跡吻合，降低螺旋板與爐體間的縫隙。但是，由于返堿帶制作精度低，需要耗費大量的時間進行修磨處理。且修磨后雖然能和螺旋線相吻合并降低了與爐體的縫隙，但大多存在接口處錯邊量大、相鄰螺旋板間有較大角度的凸起或凹陷及斷面扭斜等缺陷，物料在運輸過程中會出現阻滯或局部堆積的現象，致使物料運輸不暢或返堿量低，影響工藝運行的穩定性。

圖2 返堿帶結構簡圖

3 返堿帶模具的設計

3.1 模具設計原理

針對上述日常檢修中存在的問題和缺陷，在新的返堿帶制作中，進行了返堿帶專用模具的設計，來提高制作質量和安裝效率。其設計原理是：依據返堿帶結構簡圖可知，煅燒爐體及返堿帶實為同心圓結構的內外兩圓柱體，返堿帶的高度即為二者直徑之差的一半。據此可假想將外圓柱體依據導程及頂板的寬度，在其表面畫出兩條等距圓柱螺旋線，然后將兩螺旋線間的部分切割去除，剩余部分就可作為返堿帶的制作模具，將拉伸后的側板和卷制后的頂板置入其中，組焊成型，即可制作出合格的返堿帶。

3.2 模具結構

返堿帶模具結構如圖3所示。

圖3 返堿帶模具結構簡圖

因爐體直徑達3 200mm，一個導程內的模具外形尺寸較大，基于制造成本及使用的便利性，無需進行整體制作，按1／6～1／8導程制作即可，本設計采用1／8導程。模具采用厚度為12mm的鋼板制作，結構包括定位板、連接板、支撐板及底板等4部分。其中底板8的彎曲半徑為爐體半徑，其上為定位板二及定位板四，并通過連接板及支撐板來連接和固定定位板一和定位板三，各部分之間均采用焊接連接。該模具具有結構簡單、外形尺寸小、重量輕及使用簡便和堅固耐用的特點，適合大批量連續生產。為了將置入模具內的側板及頂板進行點固焊，在定位板一及定位板三上各開了5個條形孔，便于焊條的運動。同時，為提高返堿帶的組對效率，制作了可轉動壓板及防變形支撐桿等輔助工具，這里不做詳述。

4 模具試用效果

模具制作完成后，進行了試用。將下料并成型的螺旋側板及頂板置入模具內，并利用轉動壓板及支撐桿等工具對其進行了定位和防變形措施后，對其進行了點固焊接并脫模。同時，也和無模具組對作業的尺寸合格率、施工用時及人力資源耗用進行了對比。對比結果見表1 。

表1 模具組對與無模具組對對照表

通過對比，利用模具進行組對的返堿帶尺寸及形狀精度均比無模具組對的有力大幅度提高；在施工效率上，使用了模具的生產效率是無模具的2～3倍，大大提高了生產效率；在用工人數上使用模具生產比模具生產可節省用工1～2人。一臺煅燒爐的返堿帶按1／8導程預制時，需要分成192段制作。通過使用模具制作，可比無模具制作節省了大量的時間，且人力成本優勢明顯。同時，由于制作精度的提高，返堿帶在爐體上的安裝既大大節省了時間，降低了施工者的勞動強度，又使其安裝質量也有了大幅提升，可顯著減少物料的阻滯及堆積現象，為工藝生產的穩定運行提供了可靠的保證。綜上所述，該模具的使用，可大大降低設備大修中的人力成本和施工工期，為縮短設備停車檢修時間，早日開車投料運行，提高公司經濟效益都有著極其顯著的作用。

［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