回轉式焙燒爐潤滑方式的優化與改進

吳慧軍

（中國石化催化劑有限公司長嶺分公司，湖南岳陽 414000）

0 引言

催化裂化（FCC）催化劑是石油煉制中的主要催化劑之一，在煉油催化劑中的占比達到80%以上，Y 型分子篩是FCC 催化劑的主要活性組分，高溫焙燒是FCC 催化劑的主要活性組分（Y 型分子篩）生產過程中最關鍵的工序，其作用是使分子篩發生脫鋁、脫羥基、硅遷移、脫氨、結晶重排反應，并導致部分Al-O-Al 被Si-O-Si 取代，從而使晶胞收縮、硅鋁比提高、結構穩定性增強，同時使Na+由難交換的位置遷移至易交換的位置。因此，焙燒效果直接影響分子篩性能的好壞。催化裂化（FCC）催化劑生產過程中也需要經過焙燒工序，進一步提高催化劑的催化性能。

1 背景

回轉式焙燒爐是催化劑和分子篩生產過程中焙燒工序常用的設備，該設備通常有燃氣直接加熱和電加熱兩種加熱方式，該型號的工業爐有連續生產、處理能力大、構造簡單的優點。該設備結構主要包括進料箱、驅動電機（含減速機）、齒輪副、滾圈、托輪、擋輪、爐膛、爐筒和出料箱。回轉式焙燒爐的工作原理是：物料從進料箱進入焙燒爐筒體，爐筒通過滾圈支撐在托輪上，在驅動電機和齒輪傳動機構的作用下爐筒緩慢旋轉，爐筒自進料端向出料端有約1°的傾斜角，物料在爐筒內抄板的作用下旋轉翻騰并緩慢向出料端移動，物料在爐筒內翻轉移動的同時經過加熱焙燒，直至從出料箱降溫、卸料。

回轉式焙燒爐的爐筒根據設備長度的不同通常有兩點支撐和三點支撐兩種模式，每個支撐點包含與爐筒連為一體的滾圈和支撐滾圈的兩個托輪，每臺焙燒爐的前滾圈前后各有1 個擋圈，因此，兩點支撐焙燒爐有2 個滾圈、4 個托輪、2 個擋輪，三點支撐焙燒爐有3 個滾圈、6 個托輪、2 個擋輪，三點支撐燃氣式回轉焙燒爐結構示意如圖1 所示。本文對焙燒爐托輪、擋輪和滾圈潤滑方式改進優化進行了研究。

圖1 三點支撐燃氣式回轉焙燒爐結構示意

2 原潤滑系統存在的問題

2.1 托輪和擋輪軸承潤滑存在的問題

回轉式焙燒爐托輪軸承為滾動軸承，爐筒轉速緩慢（一般轉速約10～20 r/min），托輪的轉速也較慢，約80～150 r/min，由于托輪軸承承受的徑向載荷較大，所以通常采用高溫鋰基脂潤滑，每個托輪有2 個潤滑點。擋輪軸承通常為滑動軸承，也是采用高溫鋰基脂潤滑，每個擋輪有1 個潤滑點。根據設備潤滑要求，焙燒爐的托輪和擋輪每周需添加1 次潤滑油，加油方式采用黃油槍通過加油孔加注，這種潤滑方式存在以下缺點：

（1）添加潤滑油的工作量大、效率低。某車間有7 臺回轉式焙燒爐，均為三點支撐，累計共有84 個托輪潤滑點、14 個擋輪潤滑點，每次加注潤滑油需要2 個操作工花費4 h 的時間，加油潤滑的工作量大、效率低。

（2）加油過程存在安全風險。焙燒爐屬于轉動設備，托輪和擋輪軸承加油過程需要在焙燒爐正常生產運行條件下進行。爐筒本體及周邊溫度較高，爐頭托輪和擋輪軸承潤滑油加注點在旋轉爐筒底部，周邊有驅動減速機、大小齒輪，尤其是擋輪在保溫爐膛、托輪座和大齒輪之間，操作空間狹小，操作工在這種情況下給各軸承座的軸承添加潤滑油，存在碰傷、燙傷的安全風險。

（3）擋輪軸承磨損快、壽命短。由于擋輪軸承加注潤滑油的條件惡劣，存在較大的安全隱患。為了安全起見，不允許操作工在設備正常運行中對焙燒爐擋輪軸承加注潤滑油，因此擋輪軸承的潤滑狀況難以保證，加之焙燒爐環境溫度較高，導致擋輪軸承潤滑不足，磨損較快，每次停機檢修時一般都需要更換擋輪軸承。

2.2 托輪和滾圈表面潤滑存在的問題

1 對托輪支撐1 個滾圈，爐筒、爐內物料、大齒輪及滾圈自身重量均作用于托輪，滾圈與托輪表面直接接觸，兩個曲面的接觸屬于線接觸，摩擦力較大，如果不能保證良好的潤滑，將造成滾圈或托輪接觸面的加速磨損。原回轉式焙燒爐托輪和滾圈表面采用涂抹高溫鋰基脂的方式進行潤滑，存在以下缺點：

（1）加油工作量大、潤滑油消耗量大。以某車間為例，托輪和滾圈共有21 個潤滑點，由于托輪和滾圈周邊溫度較高，一般每2 天就要加1 次潤滑脂，每次大約消耗1 桶潤滑脂（約17 kg），夏天潤滑脂容易變稀流淌，需要補油脂的頻次更加頻繁。托輪和滾圈加油工作量大，潤滑脂消耗量大。

（2）加油潤滑過程存在安全風險。托輪和滾圈加潤滑脂需要在設備轉動過程中進行，用油脂鏟反復多次將潤滑脂涂抹在滾圈和托輪接觸面附近，通過滾圈和托輪的相互轉動將潤滑脂均勻分布在滾圈和托輪表面，達到潤滑效果。整個加油潤滑過程在轉動部位附近進行，操作過程存在一定的安全風險。

（3）潤滑不能達到預期效果，托輪使用壽命短。由于托輪和滾圈加脂過程人為影響因素較大，無法確保托輪和滾圈始終處于良好的潤滑狀態之下。當滾圈和托輪表面油脂被空氣中粉塵污染后，被污染的油脂在運轉中會加劇滾圈及托輪表面磨損，降低了托輪和滾圈使用壽命。某車間部分托輪使用僅1 年左右，滾圈或托輪表面就出現了磨損嚴重、凹凸不平的現象，需要對托輪進行修復或更換新托輪。更換托輪需要鉗工、焊工、起重工等多工種配合進行，檢修工作量較大，對生產造成一定的影響。

（4）現場環境差。滾圈及托輪表面的鋰基脂在高溫狀態下粘度變稀，鋰基脂屬于工業危廢，流淌到地面上造成地面易滑且污染現場環境，給操作工巡檢帶來安全隱患。同時，鋰基脂在高溫下易變性分解，散發難聞的氣味，對大氣也造成污染。

3 潤滑系統改進方法及效果

3.1 托輪和擋輪軸承潤滑改進

3.1.1 改進方法

車間技術人員針對回轉式焙燒爐托輪和擋輪軸承潤滑中存在的缺點設計開發了一套油泵多點集中潤滑系統，用于托輪和擋輪加油潤滑，每臺焙燒爐分別在爐頭、爐中、爐尾各設1 個油泵潤滑系統。

油泵潤滑系統包括依次相連通的油脂潤滑泵、濾油器、分油器，分油器上設有6 根或4 根與需潤滑軸承的軸承座相連的銅管（爐頭6 根、爐中爐尾4 根），每根銅管對應1 個潤滑點，油脂潤滑泵上設置有手動手柄，每次加注油脂只需輕按兩下手柄即可完成潤滑工作，實現了多個軸承潤滑點1 次性集中潤滑，安全高效。油脂潤滑泵上設有壓力表，能夠非常直觀地對需潤滑軸承的軸承座是否加滿潤滑油的信息進行反饋（圖2）。

圖2 油泵潤滑系統

3.1.2 改造效果

車間對7 臺回轉式焙燒爐托輪和擋輪軸承的潤滑方式進行了改造，全部采用油泵集中潤滑系統，每次加油只需1 個操作工10 min 就可以完成所有托輪和擋輪潤滑點的加油工作，大幅提升了加油效率，降低了工作量。加油過程無需接觸轉動部位，徹底消除了安全隱患。新潤滑系統確保了擋輪軸承潤滑狀態，提升了托輪和擋輪軸承使用壽命，減少了設備檢修頻次。

3.2 托輪和滾圈表面潤滑改進

3.2.1 改進方法

托輪和滾圈表面直接接觸，載荷較大，必須保證良好的潤滑。車間技術人員根據設備的結構，利用石墨具有良好潤滑性能的特點設計了1 套石墨自動潤滑系統，有效解決了托輪和滾圈表面潤滑存在的問題。每臺焙燒爐分別在爐頭、爐中、爐尾的托輪和滾圈表面接觸處各設置1 套石墨自動潤滑系統。

該石墨潤滑系統包括支撐架、石墨塊、壓板和溜槽。溜槽在支撐架上部，溜槽與支撐架之間具有一定的傾角，石墨塊放置在溜槽內，石墨塊的上部安裝有1 塊壓板。使用過程中，石墨塊下端與需潤滑的托輪接觸，對托輪涂抹石墨，隨著托輪的旋轉將石墨帶到滾圈表面，對接觸面起到良好的潤滑作用；石墨的上端與壓板接觸，壓板與石墨在重力作用下確保石墨塊下端始終與需潤滑托輪接觸，保證需潤滑托輪與滾圈的接觸面得到良好的潤滑（圖3）。操作人員可以通過調整壓板的重量和石墨板溜槽的傾角調整石墨的需要量。

圖3 石墨潤滑系統

3.2.2 改造效果

采用石墨潤滑系統后無需再對托輪和滾圈表面進行潤滑，減少了潤滑脂消耗量，降低了工作強度，消除了安全隱患。托輪和滾圈潤滑無死角，延長了托輪和滾圈的使用壽命，全部托輪和滾圈的使用壽命均超過3 年，托輪與滾圈表面無明顯磨損，降低了焙燒爐的檢修頻次和檢修強度。改善了設備運行與操作的現場環境，避免了傳統油脂潤滑方式中滾圈及托輪表面的高溫使鋰基脂變稀流淌到地面污染環境，和鋰基脂高溫變性分解造成的大氣污染。

4 結束語

回轉式焙燒爐采用油泵潤滑系統和石墨潤滑系統后，有效解決了設備潤滑難度大、效率低強度高、安全隱患大的問題，大幅提升了擋輪和托輪軸承的使用壽命，減少了滾圈和托輪表面磨損，為裝置的安穩優運行奠定了基礎。石墨自潤滑系統的應用有效改善了現場作業環節，降低了環保風險。回轉式焙燒爐潤滑方式優化的改進與推廣應用為其他轉動類設備的潤滑方式改造和設計提供了思路，我公司在雙錐爐、轉鼓等高溫轉動部位的軸承也采用了相同的油泵潤滑系統，取得了較好的效果。