分體式喂料螺旋部件的設計及優點分析

于泳

摘 要：喂料器是蒸汽爆破預處理系統的關鍵設備，對秸稈、木片等物料具有壓縮、喂料的作用。喂料器的主要工作部件是喂料螺旋，其結構可分為內層和外層兩部分，內層為碳鋼，外層為耐磨防腐不銹鋼。由于通常是在加酸或加堿的條件下進行壓縮喂料，加之物料自身的可壓縮性較強，壓縮阻力主要集中在喂料螺旋的前端，因此對喂料螺旋的出料端磨損非常嚴重。對于喂料螺旋采用分體式設計形式，能夠有效降低設備的維護成本。

關鍵詞：喂料器；喂料螺旋；分體式設計

中圖分類號：TH224 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.015

1 研究背景及原因

如圖1所示，喂料螺旋是秸稈物料蒸汽爆破系統中喂料裝置的主要工作部件，由于秸稈物料可壓縮性強，通常又是在含有酸或堿的情況下進行壓縮，并且壓縮主要集中在喂料裝置的出料端，因此做為喂料裝置的主要工作零件，喂料螺旋出料端磨損非常嚴重。

為了保證蒸汽爆破設備的正常運行，試驗生產中需要經常更換喂料螺旋，對于500 t/年纖維素乙醇的中試試驗裝置，連續開機運行30天就需更換一次喂料螺旋。而每次更換喂料螺旋時，均需要將其驅動端的減速機、電動機等設備拆卸，再將喂料螺旋從汽爆喂料裝置中整體抽出更換。維修費時費力、效率低下，并且將喂料螺旋整體更換成本較高。

2 分體式喂料螺旋部件的結構原理

針對上述喂料螺旋的磨損嚴重問題，特提出了分體式設計的理念。如圖2所示，分體式喂料螺旋主要由喂料段（1）和壓縮段（4）兩部分構成。其結構原理是將喂料段和壓縮段通過左旋螺紋（5）組合成一根完整的喂料螺旋，連接部位通過外密封圈（2）和內密封圈（3）密封，安裝前在左旋螺紋處涂螺紋密封脂后再與壓縮段連接。左旋螺紋既起到連接作用又傳遞扭矩。

該分體式喂料螺旋的特點是喂料段和壓縮段采用分體的設計形式，由于喂料段受磨損的程度明顯低于壓縮段，其使用壽命可延長至壓縮段的兩倍以上。因此，可對壓縮段進行單獨更換，且更換時不需要拆卸喂料螺旋驅動端的設備。同時，喂料段和壓縮段的工作層還可以采用不同的材料加工。分體式喂料螺旋的設計，既降低了設備的維護成本，又提高了維修效率。

3 分體式喂料螺旋部件的優點

根據表中的試驗數據可知，整體式喂料螺旋的外層材質均為316L不銹鋼，最大外徑228 mm的喂料螺旋單價約35 000元。生產試驗時，每天24 h開機連續運轉30天后，就需更換一根喂料螺旋，一年的備件成本在42萬元左右。而采用分體式的喂料螺旋，其喂料段采用304不銹鋼鍍層，壓縮段采用316L鍍層，相同型號的分體式喂料螺旋單價約30 000元。連續開機運轉，喂料段每兩個月更換一次，壓縮段每月更換一次，年備件成本約27萬元，單項設備維護成本每年節省15萬元。

若采用蒸汽爆破的預處理工藝，以年產5萬t纖維素燃料乙醇的生產規模為例，將喂料螺旋改為分體式設計，按照目前的科學技術水平，每年可節約單項維護費用500萬元左右。

4 結論

綜上所述，喂料螺旋的分體式設計能夠大大降低設備的維護成本，在目前的科學技術水平下，針對喂料螺旋的磨損嚴重問題是個可行的解決辦法。未來的研究，將會繼續探索新材料、新技術、新工藝的應用，爭取在喂料螺旋的鍍層材料上有所突破，從耐磨材料角度徹底解決磨損嚴重問題，減少設備的維護次數，進一步降低維護成本。

參考文獻：

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