純堿廠石灰窯裝置整體升級改造

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(山東海化股份有限公司純堿廠，山東 濰坊 262737)

山東海化股份有限公司純堿廠(下稱海化純堿)石灰車間老線3#石灰窯是在2007年大修的，現已連續運行近10年。目前石灰窯機械部分和窯襯部分因連續運行周期長，磨損、脫落嚴重，已無法保證其正常運行，而且現有設備同樣需要進行升級改造，因此海化純堿經過合理調配生產負荷，精心安排項目進度，有序調度施工資源，在2017年對3#石灰窯裝置進行技術升級改造。

1 石灰窯裝置整體升級改造項目背景

老線3#石灰窯始建于1989年，最近大修時間為2007年，規定大修周期4年，已經超出大修周期，目前設備老化嚴重且設備性能極度落后，存在極大的設備隱患和人身安全隱患。主要存在的問題如下：

1)窯襯部分：石灰窯殼窯襯(耐火磚等)脫落嚴重，特別是變徑部分基本掉光，窯襯第一層磚磨損嚴重，內兩層耐火磚失去隔熱保溫效果，致使窯外殼燒傷變形溫度極高，殼體變形，致使能耗高。

2)窯頂粉塵：由于原料(石灰石、焦炭)自身的性質，以及窯頂自身結構的特點致使許多窯氣和粉塵外排，不僅破壞環境，而且對人身體有害。

3)卷揚機行程：海化純堿石灰卷揚機都采用機械式行程箱加限位電控開關控制，該行程箱行程主絲杠和卷揚機轉轂之間采用鏈條傳動，而且在使用一段時間后，都會導致精度差，易出問題。

4)減速機：分石器、出灰機、出灰螺錐減速機原設計為臥式行星擺線針輪減速機。受設備運行環境和減速機本身選型問題影響，故障率高。

以上問題造成石灰窯熱損失大，能耗高；窯頂密封效果差，環境污染厲害；存在安全隱患，與倡導的節能減排、環保、清潔生產存在沖突。

為消除上述缺陷，確保設備及人員安全，達到安全環保清潔生產的目標，對3#石灰窯裝置進行技術升級改造。

2 實施內容及技術方案

2.1 窯頂除塵改造

針對粉塵外泄情況，結合純堿行業其他單位的石灰窯窯頂密封方式，我們針對自身的生產模式對本單位的石灰窯進行了升級改造。海化純堿老線有九臺石灰窯，為此我們新建兩套除塵系統用于窯頂除塵，分別由1#、2#、8#、9#石灰窯接入3#除塵系統(如圖1)， 3#、4#、5#、6#、7#石灰窯接入4#除塵系統。我們所采用的除塵系統是長袋離線脈沖除塵器，而此外除塵器的電控柜由PLC控制系統和電動機啟動原件兩部分組成，PLC控制系統主要針對清灰控制柜的程序控制功能，接觸器空氣開關則負責對電機的啟停控制配電。

在整個除塵項目改造中，我們首先對窯頂結構進行了改造升級，具體如下：在保證油封槽完好和油位充足、人孔密封完好、下盅帽完好的基礎上，去掉卸石斗(料盅)和上盅帽，以減輕分石器減速機傳動壓力。 在去掉卸石斗和上盅帽后， 在卸石斗上口的第一層操作平臺下焊接厚度10 mm的比上口直徑大200 mm的圓板(此圓板不跟轉斗一起轉動)。在圓板上開1400×1400的方孔，然后焊接方箱，方箱根據吊石車大小確定，在方箱的上料斜橋吊石車的方向制作活動門，當吊石車到窯頂后將活動門頂開后將混合料卸入轉斗，吊石車返回后活動門靠重力作用自動關閉(如圖2)。當出現第二種情況時及吊石車到達1樓罐坑底部時，此時混合料卸入窯內的過程中往上沖的粉塵經過方箱緩沖，大部分粉塵落回窯內，再通過方箱的活動門密封，以減少外泄的粉塵。

圖1 窯氣除塵工藝流程圖

圖2 石灰窯窯頂升級改造現場圖

從窯頂分石器頂部經風箱出來的全部含塵窯氣和從窯頂拔氣筒出來的全部含塵窯氣經自調閥進入含塵煙道，經煙道管線溫度分析儀檢測窯氣溫度，當溫度大于130 ℃時自調閥開啟引入空氣降溫，經降溫后進入旋風分離器，再進入布袋除塵煙道，在布袋式除塵器內經下部氣流分布進入除塵器的凈化過濾室，含塵窯氣在濾袋外部過濾，清潔后的窯氣從濾袋頂部由引風機引出，并經煙囪排入大氣，從濾袋外表面清潔下來的灰落入灰斗，并由灰倉下部輸灰設備輸送外排。

2.2 卷揚機行程改造

本廠石灰車間卷揚機一直采用機械式行程箱加限位電控開關控制。但該行程箱的使用存在諸多缺點，一是行程箱內絲杠等部件使用一段時間后精度差，二是行程主絲杠和卷揚機轉轂之間采用鏈條傳動，易導致事故發生。因此我們對卷揚機行程控制系統實施了更新改造，以消除目前存在的問題。

采用XXSKLK系列智能主令控制器，此設備具有運行可靠、響應速度快、分辨率高、調整簡捷、抗干擾能力強、全數字顯示、多種報警保護功能等安全可靠的性能。 將鏈傳動改為萬向聯接器傳動，避免因傳動系統斷裂失去信號，繼而造成的設備事故，同時對防亂繩控制系統一并進行了改造。而且我們保留了現控制行程箱，通過調大其行程，作為卷揚機系統的第二道保護，更好的避免事故的發生(如圖3)。

XXSKLK系列智能主令控制儀，作為一種新型主控制儀，利用可編程序控制器(PLC)、操作員界面和絕對型旋轉編碼器等高科技產品，采用先進的數據檢測分析和程序控制技術。該智能主令控制儀在石灰窯上料系統中主要應用于控制卷揚機的動作，其可以精確地控制上料小車的起停、加減速、限位等多個動作點的輸出，并具有防溜車保護功能。

圖3 卷揚機行程控制系統工藝流程圖

2.3 窯襯部分

窯襯部分一直是整個石灰窯煅燒的關鍵部分，石灰窯殼體由于內部耐火磚失去隔熱保溫效果后導致防腐層燒傷嚴重，殼體嚴重變形。目前由于石灰窯嚴重欠修導致石灰窯外壁平均溫度由正常的40 ℃上升至70 ℃左右，平均溫差30 ℃，而由此導致了大量的熱量損失，因此我們對窯襯部分的耐火磚進行升級改造。

窯襯拆除部分：

拆除窯襯262.5 m3：拆除窯門和包括縮徑部分全部窯襯52.5 m3、φ7200直段窯門底部至上部大頭處20.8 m第一層窯襯約210 m3。

窯襯安裝部分：

安裝窯襯262.5 m3：安裝窯門和包括縮徑部分全部窯襯52.5 m3，耐火磚由原先的二等高鋁磚升級為一等高鋁磚；縮徑以上部分耐火磚改為一等高鋁磚；φ7200直段窯門以上至上部大頭處20.8 m第一層窯襯210 m3耐火磚由三等升級為二等高鋁磚；縮徑以下部分耐火磚選用二等高鋁磚。

2.4 減速機升級

減速機作為傳動裝置，控制著整個石灰窯的運轉。在改造前，分石器、出灰機、出灰螺錐減速機原設計為臥式行星擺線針輪減速機，而此類減速機受設備運行環境和減速機本身選型問題影響，故障率高，更換頻率高。故此，我們選擇了性能優良的SEW減速機，進行升級改造工作。

SEW減速機是在模塊組合體系的基礎上設計的，有極其多的電機組合、安裝位置和結構方案。它的優勢在于中小型減速機，采用重載齒輪箱，SEW可提供帶輸入軸不裝電動機的減速器,或提供安裝用的輸入端敞開的減速器。能耗低，性能優越，減速器效率高，振動小，噪音低。帶筋的高鋼性鑄鐵箱體；斜齒輪采用鍛鋼材料，表面經過滲碳硬化處理；經過精密加工，確保軸平行度和定位的精度，這一切構成了齒輪傳動的完美組合。

3 升級改造項目運行效果

通過對3#石灰窯裝置整體進行升級改造，運行穩定，效果明顯，具體包括：

1)通過對窯頂除塵系統的升級改造，粉塵基本無泄漏，幾乎不會影響窯氣濃度，而且環境效益相當可觀，達到了預期效果。

2)采用XXSKLK系列智能主令控制器，不僅提高了效率，而且降低了維修費用及職工的勞動強度，同時設備自身運行可靠、響應速度快、分辨率高、調整簡捷、抗干擾能力強、全數字顯示、多種報警保護功能等安全可靠的性能。

3)窯襯部分耐火磚的升級改造，可降低窯體溫度，減少熱損失，從而降低焦炭消耗，預計單臺窯每年將節省焦炭8.8萬元。

4)分石器、出灰機、出灰螺錐減速機改造前原設計為臥式行星擺線針輪減速機，將減速機改為SEW減速機，可確保一個大修周期基本無故障，可節約維修費、降低勞動強度。

4 結 語

本次石灰窯裝置整體升級改造，不僅是對機械部分的更新，更主要的是在現有設備的基礎上，進行了針對不同問題的升級改造工作，降低勞動強度，提高工作效率，以及倡導節能降耗，為整個生產工藝的運行打下了堅實的基礎。

通過本次石灰窯裝置整體升級改造可以看出，企業的發展與設備及技術的更新密不可分，技術改造的成功不僅可以提高企業的整體素質和技術創新水平，而且能不斷增強自我發展能力，實現企業的可持續發展，從而達到企業經濟效益和社會綜合效益的雙贏。