新型輕灰爐氣分離器的設(shè)計(jì)

李黎峰，張 沫，方華東，胡書(shū)亞

（中國(guó)天辰工程有限公司，天津 300400）

1 輕灰爐氣分離器的應(yīng)用現(xiàn)狀

旋風(fēng)分離器因分離效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作費(fèi)用低，維護(hù)方便而被廣泛應(yīng)用于氣固分離[1]。在純堿生產(chǎn)的輕灰煅燒工段的爐氣處理系統(tǒng)中，旋風(fēng)分離器（又稱(chēng)為爐氣分離器）用于盡可能地除去爐氣（主要為CO2、水蒸氣）中夾帶的輕灰，以降低爐氣冷凝塔、爐氣洗滌塔的純堿含量和結(jié)疤清洗頻率，減少輕灰損失和濾堿機(jī)洗水用量，促進(jìn)爐氣壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

相關(guān)書(shū)籍[2]或文獻(xiàn)[3～5]均對(duì)輕灰爐氣分離器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)說(shuō)明或設(shè)計(jì)優(yōu)化，但在生產(chǎn)使用過(guò)程中仍然存在一定的問(wèn)題，主要是：1）輕灰的堆密度較小（～500kg/m3）、含濕量大，極易黏附在爐氣分離器的內(nèi)壁上，不易排出爐氣分離器，進(jìn)而導(dǎo)致?tīng)t氣分離器內(nèi)部堵料或下料不暢，粉塵隨氣體進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)，需經(jīng)常人為敲打爐氣分離器外壁或者停車(chē)清理，影響設(shè)備使用壽命，降低了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了生產(chǎn)成本；2）爐氣分離器底部出料口為達(dá)到鎖氣的目的，需要設(shè)置星型下料器或插板閥等，但星型下料器葉輪容易黏附物料，對(duì)于干燥過(guò)程中含濕較大的氣固分離，容易喪失出料能力；插板閥需要定期人為清理，工作量大，且由于生產(chǎn)的波動(dòng)性和人為因素，無(wú)法準(zhǔn)確和及時(shí)的排料。

2 新型爐氣分離器的設(shè)計(jì)

根據(jù)輕灰堆密度較小、含濕量大、黏附性大等特點(diǎn)，設(shè)置以刮料軸、刮料電機(jī)和旋轉(zhuǎn)鐵鏈為主要結(jié)構(gòu)的刮料裝置。刮料電機(jī)帶動(dòng)刮料軸，進(jìn)而帶動(dòng)緊貼或靠近下筒體內(nèi)壁的鐵鏈旋轉(zhuǎn)，有效、及時(shí)的刮除黏附在爐氣分離器內(nèi)壁上的輕灰，解決輕灰黏附在爐氣分離器內(nèi)壁上的問(wèn)題。

根據(jù)星型下料器、插板閥底部出料器易黏附或需人為清理等問(wèn)題和爐氣分離器需鎖氣的目的，設(shè)置以螺旋輸送機(jī)為主要結(jié)構(gòu)的輸送裝置，及時(shí)將刮下的輕灰輸送至下游重堿預(yù)混器。

新型爐氣分離器結(jié)構(gòu)如圖1。主要由一體成型的旋風(fēng)分離器筒體、聯(lián)接短節(jié)、刮料裝置和輸送裝置等構(gòu)成，設(shè)計(jì)說(shuō)明如下。

2.1 刮料裝置

圖1 新型爐氣分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

刮料軸上端通過(guò)支撐梁固定在旋風(fēng)分離器筒體下部，下端伸出出料口、聯(lián)接短節(jié)并連接刮料電機(jī)。刮料軸上設(shè)有的懸臂，用于鐵鏈的懸掛、連接等。鐵鏈與懸臂懸掛處應(yīng)緊鄰下筒體內(nèi)壁，以便鐵鏈盡可能地靠近內(nèi)壁，及時(shí)刮掉內(nèi)壁上的輕灰。懸臂上可設(shè)置連接法蘭，便于刮料軸的抽出檢修。刮料電機(jī)通過(guò)法蘭連接在聯(lián)接短節(jié)上，以便電機(jī)的裝卸檢修。

刮料軸的上端采用滑動(dòng)軸承的方式固定在下筒體內(nèi)的支撐梁上，既起到有效防止刮料軸晃動(dòng)和限位作用，又不影響到刮料軸的旋轉(zhuǎn)。滑動(dòng)軸承包括軸承座、軸承套、止動(dòng)螺母等部件。止動(dòng)螺母的設(shè)置，用于刮料電機(jī)拆除檢修時(shí)，刮料軸可懸掛在支撐梁上而不需要將刮料軸一并抽出，減小了對(duì)檢修空間的要求。

由于所處理的物料含有輕灰粉塵，存在輕灰進(jìn)入電機(jī)、造成電機(jī)損壞的可能，因此需要考慮工藝側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的密封問(wèn)題。傳統(tǒng)的填料密封由于高溫輕灰（～115℃）的原因，在使用效果和壽命上存在一定的限制。因此，在不影響刮料軸的旋轉(zhuǎn)和提高使用壽命的前提下，設(shè)置比刮料軸直徑稍大的空心管，空心管上端穿過(guò)出料口并伸入旋風(fēng)分離器下筒體，下端伸入聯(lián)接短節(jié)并與螺旋輸送機(jī)殼體和聯(lián)接短節(jié)內(nèi)的斜擋板焊接；設(shè)置比空心管直徑稍大的防塵管罩，防塵管罩頂部焊接在刮料軸上且焊接處位于空心管上方，下端伸出出料口。空心管、防塵管罩和刮料軸之間的互相嵌套，形成了迷宮通道式的迷宮密封，這種方式可以有效防止輕灰進(jìn)入電機(jī)側(cè)，提高了刮料電機(jī)的使用壽命。

由于爐氣分離器的內(nèi)部構(gòu)件可能影響到爐氣的運(yùn)動(dòng)，因此刮料軸的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定不應(yīng)過(guò)快。刮料軸伸入下筒體的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定，過(guò)長(zhǎng)對(duì)刮料軸的強(qiáng)度要求高，過(guò)短則影響刮料效果。

2.2 輸送裝置

螺旋輸送機(jī)的工作原理是通過(guò)旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進(jìn)行輸送。螺旋輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于輕灰的輸送，具有適應(yīng)性強(qiáng)、承載能力大、整機(jī)體積小、轉(zhuǎn)速高和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此，新型爐氣分離器的輸送裝置采用螺旋輸送機(jī)。

螺旋輸送機(jī)垂直于聯(lián)接短節(jié)，殼體和主軸穿過(guò)聯(lián)接短節(jié)。由于螺旋輸送機(jī)和刮料裝置均為旋轉(zhuǎn)設(shè)備，螺旋輸送機(jī)和刮料裝置的旋轉(zhuǎn)軸的互不影響至關(guān)重要。本設(shè)計(jì)采用刮料軸與螺旋輸送機(jī)的主軸在聯(lián)接短節(jié)內(nèi)錯(cuò)位安裝，且錯(cuò)位安裝處螺旋輸送機(jī)主軸上不設(shè)螺旋葉片或者根據(jù)刮料軸的尺寸設(shè)置較小的螺旋葉片，錯(cuò)位安裝處的物料則由后方物料推動(dòng)或小螺旋葉片而輸送至前方。

3 結(jié)論

相對(duì)于現(xiàn)有傳統(tǒng)的輕灰爐氣分離器，本文所述的新型輕灰爐氣分離器具有以下優(yōu)勢(shì)：

1）新型爐氣分離器可有效提高氣固分離效率，防止堵料和下料不暢，無(wú)需人工或停車(chē)清理內(nèi)壁輕灰，避免由于敲打設(shè)備造成設(shè)備損壞或停車(chē)影響生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

2）采用迷宮式通道和填料密封相結(jié)合的密封形式，避免了輕灰從爐氣分離器內(nèi)進(jìn)入電機(jī)傳動(dòng)側(cè)和外界環(huán)境，既保證了設(shè)備的穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，也改善了操作環(huán)境。

3）本文所述的新型的爐氣分離器，不僅可以應(yīng)用在輕灰爐氣的氣固分離，還可應(yīng)用于其他堆密度較小、含濕量大、易黏結(jié)的固體粉料的氣固分離，如小蘇打氣流干燥尾氣等的氣固分離，具有很好的推廣使用價(jià)值。