電石灰制備石灰乳二次化灰用轉筒篩設計

張國豐

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

電石灰制備石灰乳二次化灰用轉筒篩設計

張國豐

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

簡要介紹了電石灰制備石灰乳項目的生產過程以及存在的一些問題，通過增加轉筒篩系統使其得以解決。詳細介紹了轉筒篩的設計過程，轉筒篩的設計為公司的獨立創新型設計，轉筒篩同時具有的化灰和篩分能力是目前其他公司同類設備所不具備的，因此具有十分重要的意義。

電石灰；石灰乳；化灰；篩分；轉筒篩

電石灰制備石灰乳項目為股份公司節能、環保項目，利用電石灰通過化渣機制備石灰乳，減少了石灰車間石灰石、焦炭等原材料的消耗，起到了節約能源、節約資金、減少環境污染的綜合利用效果。由于電石灰中含有結塊，在化灰過程中不能轉化為石灰乳，既降低了電石灰的利用率，同時又產生了固體廢物。因此，電石灰化灰率提高就成為亟待解決的問題。

1 生產流程及存在問題

原有電石灰制備石灰乳的主要生產流程為原料電石灰通過輸送皮帶送至儲料倉，同時向儲料倉加入中水，再經進料絞龍送入化渣機進行攪拌、化灰，化渣機為圓筒形回轉設備，回轉筒體內部有攪拌部件，通過筒體回轉帶動電石灰在筒體內部攪拌，使電石灰盡可能多的轉化為石灰乳，提高電石灰制備石灰乳的效率。轉化后的石灰乳經尾部出液罩、流槽進入儲渣桶，由泵打回石灰車間供生產使用，另一部分未被轉化的結塊電石灰及塊狀雜質經排渣口排出。原有生產過程如圖1所示。

圖1 原有生產流程示意圖

2 問題分析及解決方案

由于化渣機為原有設備改造而來，受化渣機外形尺寸、能力影響，在現在化灰流程中存在著結塊電石灰未被完全溶解的現象，造成電石灰溶解轉化為石灰乳的轉化率不完全。經過分析，產生未被轉化的結塊電石灰的原因有三點：一是電石灰本身為粘性物質，將其徹底溶解有一定的難度；二是在化渣機里停留時間問題，電石灰在化渣機里停留時間越長，電石灰的分散度就會越高，相反會變低；三是在化渣機里的攪拌充分問題，攪拌越充分化灰越徹底，相反就不徹底。

通過研究制定的解決方案是：對未被轉化的結塊電石灰進行二次化灰，使其充分溶解。具體方案為：根據現場場地及設備布置情況，設計一臺轉筒篩，使其同時具有化灰和篩分能力，經轉筒篩二次化灰的石灰乳先儲存在地槽里，然后用泵打回儲料倉再次進行化灰使用，篩分出來的固體雜質通過輸送皮帶堆積在一起，定時用車輛清理干凈，改造后生產過程示意圖如圖2所示。

圖2 改造后生產流程示意圖

3 轉筒篩的設計

3.1 轉筒篩的設計思路

根據設計要求，轉筒篩首先應具有化灰能力，使未被轉化的結塊電石灰化成石灰乳，然后通過篩分部分將剩余雜質篩分出去，從而得到所需石灰乳。參照股份公司現有設備，電石灰制備石灰乳項目中的化灰設備化渣機，及堿渣壓濾項目中的除砂機，化渣機具有化灰能力，除砂機具有篩分能力。兩種設備的工作原理：化渣機為筒形轉動設備，筒體用前后支撐滾圈支撐，驅動方式為電機減速機通過一對嚙合的齒輪帶動化渣機筒體旋轉，筒體內部具有攪拌部件，使電石灰通過攪拌轉化為石灰乳，石灰乳通過抄料斗排出；除砂機同樣為轉動設備，驅動方式為電機減速機通過轉動軸帶動除砂機篩體旋轉，篩體通過軸承、軸承座支撐，篩體內部有內螺旋，通過內螺旋把固體帶出篩體，從而達到篩分目的。

經分析得出結論，兩種設備的工作原理相近，綜合兩種設備的特點，設計出新的設備——轉筒篩，轉筒篩的篩體前段為化灰部分，后段為篩分部分，驅動方式采用電機減速機通過轉軸帶動篩體轉動，篩體用軸承、軸承座支撐，篩分段外加出液罩收集石灰乳，整個轉筒篩的關鍵部件為篩體。

3.2 篩體的結構形式

篩體的外形采用除砂機篩體外形，篩體的結構如圖3所示。篩體內部加裝輪轂、輪板，整個篩體通過轉筒篩軸、輪轂、輪板帶動轉動，篩體、輪板、輪轂焊接在一起形成一個剛性整體，與轉筒篩軸裝配在一起后，對整個轉筒篩軸的剛性起到了提高作用。化灰段筒體采用16Mn，以提高其耐磨性。化灰段內徑展開及擋料板、攪拌用角鋼布置如圖4所示，化灰部分前端設有擋料板，擋料板與篩體中心線成70°布置，抄料板的存在減緩了進料速度，加長了物料在化灰段的停留時間，同時不至于使物料直接被沖至后段，而使前端的化灰作用降低。攪拌用角鋼布置形式如圖4所示，攪拌用角鋼與環板使整個前段具有了化灰能力，環板使物料在化灰端具有一定高度的液面，攪拌用角鋼隨同篩體轉動，起到攪拌作用，達到二次化灰效果，攪拌用角鋼的布置同時又具有向前推動物料的作用。二次化灰后的固液混合物通過抄料斗從化灰段抄出進入篩分段進行篩分，篩分段篩網采用16Mn鋼板沖孔后制成，為檢修、更換方便，篩網制成兩部分，兩部分采用螺栓、螺母連接。篩網內部有雙螺旋葉片，通過螺旋葉片將未篩分的固體帶出筒內，同時在螺旋葉片外側，沿中心線方向焊接上五條鋼板帶，作為篩分部分骨架以加強篩分部分強度。

1.擋料板 2.輪板 3.輪轂 4.化灰段筒體 5.攪拌用角鋼 6.抄料斗 7.環板 8.篩網 9.螺旋葉片圖3 篩體結構圖

圖4 化灰段內徑展開及擋料板、攪拌用角鋼布置圖

3.3 轉筒篩整體結構

如圖5所示為轉筒篩整體結構示意圖，考慮到空間大小，轉筒篩的驅動設備電機減速機置于出料端，轉筒篩軸靠軸承、軸承座支撐，篩體同轉筒篩軸構成一個剛性整體，電機減速機通過聯軸器把轉動輸送給轉筒篩軸，轉筒篩軸帶動篩體轉動。進液端和出料端分別與軸承、軸承座留有一定距離，保證進液端配管和出料端接料。篩分段為出液段，在此端加裝上蓋及出液槽，收集二次化灰的石灰乳，以備生產使用。進料端加裝擋料板，擋料板同進料管現場配合開孔，然后焊接在一起，保證進液不會倒濺。

圖5 轉筒篩整體結構示意圖

4 結 論

通過增加二次化灰系統及主要設備轉筒篩的設計應用，原來從化渣機排出的結塊電石灰已基本化為石灰乳，提高了石灰石的利用率，給企業帶來了可觀的效益。具有化灰、篩分功能于一體的創新設計轉筒篩也在生產實踐中得到了驗證，達到了預期的目的。

[1] 唐敬麟.破碎與篩分機械設計選用手冊[M].北京：化學工業出版社，2001

[2] 王凱.化工設備設計全書——攪拌設備[M].北京：化學工業出版社，2003

[3] 運輸機械設計選用手冊編輯委員會.運輸機械設計選用手冊[M].北京：化學工業出版社，1999

TQ114.15

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1005-8370(2017)04-31-04

2017-02-22

張國豐(1983—)，男，遼寧石油化工大學機械設計制造及其自動化專業，大學學歷，機械設計工程師，在唐山三友化工工程設計有限公司從事機械設計工作。