对星型出灰机进行改型的探讨

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

我公司采用机械化竖窑进行石灰石的生产，每台窑均配有1台星型出灰机进行物料的排放。现公司纯碱产量较高，使得该出灰机长期处于高负荷运行，转鼓衬板和壳体衬板以及轴和轴承均磨损严重，导致设备密封性下降，设备停车检修频繁，不但大幅增加设备维护成本，而且严重影响了化工生产的连续稳定运行。由于密封能力的下降，导致窑内风压外泄，增加工艺操作难度；同时，也使得窑内石灰粉尘自轴端处持续泄漏，给环境造成了较大污染。经过近30年的使用和维修，发现该设备因结构设计不尽合理，已不能适应高负荷生产要求，检修频次过高，对化工安全生产和环境治理具有较大隐患。因此，对其进行结构改型，以便更好地适应生产需要，降低设备维护成本。

1 星型出灰机结构特点

目前，国内氨碱法纯碱生产企业均采用星型出灰机作为石灰石卸料装置， 由电机减速机驱动进行工作。该设备自上个世纪70年代中期完成结构设计定型以来，在纯碱企业的石灰石卸料工艺中得到了广泛应用。我公司自1989年投产以来，也一直使用该型出灰设备。星型出灰机结构简图如图1所示。

1.端盖 2.轴 3.壳体 4.壳体衬板 5.转鼓 6.转鼓衬板 7.石墨填料 8.填料压圈 9.滑动轴承图1 星型出灰机简图

设备主要由壳体、端盖、填料压圈、壳体衬板、转鼓衬板和安装在轴上的料斗式转鼓等部件组成。壳体衬板与壳体、转鼓衬板与转鼓采用螺栓(钉)连接，壳体衬板与转鼓衬板间留有0.75～1.0 mm的缝隙，用以实现转鼓的旋转及窑气的密封；在端盖与转鼓间安装有方形油浸石墨盘根，用钢制填料压圈压住，阻挡未进入料斗内的物料窜入端盖上的轴承内；端盖上安装有铜质的滑动轴承，用以支撑主轴及其安装在主轴上的转鼓进行旋转。当出灰机转鼓在电机减速机的驱动下转动时，石灰石通过下料溜管连续进入5个料斗内，随转鼓的转动将物料通过出料口送至链板机上。该设备的主要特点就是在连续卸料的同时，锁住窑内气体，确保窑内风压稳定，同时避免窑内粉尘自滑动轴承处溢出，对生产环境造成污染。

2 存在的问题

2.1 出灰机部件磨损

该设备的结构虽然能满足石灰石卸料及锁风要求，但在生产过程中，随着转鼓的旋转，大量物料不间断地与转鼓衬板及壳体衬板发生剧烈摩擦，使转鼓衬板及壳体衬板产生了快速磨损，并越来越严重。虽然衬板采用了硬度较高的16Mn钢板，但其耐磨性能在石灰石高负荷连续摩擦下，仍显不足。同时，经多次拆检发现，壳体内的石墨填料在出灰机运行初期就已磨损殆尽，根本起不到对物料的密封作用，并导致小块物料直接进入到壳体和转鼓间形成的腔体内，使腔体内转鼓和端盖的榫槽配合处因物料磨损，均产生很大的缝隙。由于结构设计的原因，在该部位没有设置阻挡粉尘的部件，使得腔体内的粉尘经榫槽处直接窜入滑动轴承内，与轴承内的润滑脂相混合，造成轴承润滑质量急剧下降，加速了轴及轴承的磨损。如遇窑况恶化时，石灰石出料温度高达150～200 ℃，轴承内润滑脂在高温下迅速液化流失，使得轴在无润滑状态下转动，并丧失了润滑脂的密封作用，窑内风压及石灰粉尘自轴承处持续泄露，恶化了工艺参数，不但导致生产的波动，又造成了环境污染，只能停车对其进行拆检。但因生产负荷过大，磨损过快，经检修后的出灰机平均每1～2个月就需检修，导致设备维护成本高昂。综上所述，该型出灰机在设计上存在着较大的缺陷，亟需改进设计。

2.2 出灰机检修费用高，周期长

现有星型出灰机磨损后，一般采用对转鼓衬板和壳体衬板同时进行更换的检修工艺。首先，要将拆下的出灰机自窑底运至装置区楼板边缘处，利用30 t吊车将其吊运到地面后，再使用叉车将其运送到我公司的制修车间，然后，将出灰机拆解，并利用氧乙炔气割拆除转鼓及壳体的衬板，完成后，再包覆和焊接新的衬板。将包覆和焊接好衬板的壳体使用镗床进行衬板内孔镗削，并根据镗削尺寸在立车上车削转鼓衬板外径，并确保二者的尺寸偏差控制在0.75～1.5 mm之间。同时，还对轴及轴承进行更换和修配，最后进行设备总装。总装后的设备经盘车检验合格后，再将其吊运到装置区进行回装。经测算，每台出灰机的检修耗时10～12天，涉及到起重运输、装配、车削、钻削等多个工艺程序，人力资源消耗、原材料消耗、动力(能源)消耗非常可观。由此可见，出灰机检修工艺复杂，周期长，加工及运输费用高。粗略计算，每台出灰机检修费用近5 000元，以每年20台计算，检修费用超过10万元，设备维护经济性非常差。

3 设备改型

3.1 设备改型的思路

针对该星型出灰机在结构设计上的不足，依据设备使用环境及使用要求，拟在原有结构基础上进行改型。改型后的设备除了必须具备原设备的基本功能外，通过创新结构设计，优化设备性能，解决原设备存在的磨损严重、密封效果差、维修工艺复杂、耗时长、成本高等诸多问题。因此改型后的设备必须能满足高负荷生产需要，具有密封效果好、耐用度高、高效检修、维修成本低、对生产影响小的特点。

3.2 结构改型

经多次分析和研究，结合我公司及其他纯碱企业的维修和改造经验，拟将其改型为分体式可拆卸结构，其设备结构简图如图2所示。

分体式可拆卸结构的出灰机由轴、轴套、上下端盖、上下壳体、可拆卸式料斗、滚动轴承、骨架油封等部件组成，取消了石墨填料及填料压圈，简化了设备结构。壳体采用铸钢材质，分为上下两部分，利用螺栓进行连接，且在其内壁上加工出12个直线凹槽，利用螺钉安装12块凸台式弧形衬板；壳体两侧的端盖也均分为上下两部分，铸钢材质，利用螺栓相互连接并与壳体进行组装。同时，将原一体式料斗改为可拆卸的分体结构，5个料斗分别利用螺钉安装到铸钢轴套上，相互之间再利用螺栓进行连接，便于料斗的拆装更换。为消除原设计材质为16Mn的衬板磨损过快的缺陷，提高其使用性能，将壳体内的凸台式弧形衬板及料斗的材质改为奥氏体高锰钢(ZGMn17)，其硬度值为HBS185—220，具有很高的耐磨性，水韧处理后还具有较好的塑形和韧性，能满足切削加工的要求。针对原设计中粉尘易窜入轴承、轴承及轴易磨损的不足，将端盖内滑动轴承改为滚动轴承，加注耐高温的二硫化钼锂基脂，并在轴承两端设置耐350 ℃高温的氟橡胶骨架油封，既可阻止粉尘的进入，又可阻滞润滑脂的外溢流失，确保轴及轴承良好的润滑效果。轴承使用圆螺母定位，上下端盖安装后，使用轴承压盖进行连接并达到密封轴承孔的作用。

1.轴 2.轴承压盖 3.端盖 4.格斗 5.螺栓 6.螺栓 7.上壳体 8.螺栓 9.衬板 10.沉头螺钉11.下壳体 12.轴套 13.骨架油封 14.轴承 15.圆螺母 16.骨架油封图2 分体式可拆卸出灰机简图

出灰机结构改型后，既简化了结构，又可大幅提升衬板及料斗的耐磨性，显著改善设备密封性能，延长设备使用周期。同时，还因采用了分体式可拆卸结构设计，出灰机的检修无需拆下后再使用吊车及运输车辆多次进行倒运，送至维修单位进行检修，只需要将加工制作好的衬板及料斗作为备件置于现场备用即可。检修时，拆除端盖后，利用出灰机上方的起重滑车，将上盖及转鼓吊起运至开阔处放于楼板后，依次将上下壳体的衬板和料斗、轴承和油封逐一更换即可，无需进行焊割作业，在3～4小时内即可完成设备检修，快捷高效，对生产影响小，并可显著减低施工人员的劳动强度。

4 结 语

该出灰机进行结构改型后，将不仅切实提高设备性能，更显著缩短检修工艺流程，实现设备的现场检修。同时，还能节省设备运输及部件的切削加工过程，大幅压缩了检修耗时，将我公司制修车间从繁重的检修任务中解放出来，并有效降低了设备检修费用。因此，针对原星型出灰机在使用和检修过程中存在的问题和不足，根据延长使用周期、消除环境污染的总体要求，通过优化设备结构，从而达到降低设备维护成本、稳定工艺操作的效果。

[1] 潘鸿恩，孙锡吾.纯碱生产设备检修与防腐[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1991

[2] 郑贺伍，朱建新，郑忠山，等.石灰窑卸料装置改型的探讨[J].纯碱工业，2015(6)