固定床造气炉底双齿轮定位推力装置的应用

郭士才，张翔华，李西银，张林治

(安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400)

1 项目立项背景

化工工业年消耗能源占全国总能耗量的10%，其中，合成氨工业占整个化工工业总能耗50%以上[1-2]。以煤为原料的煤造气——合成氨生产技术是我国氮肥工业的主要生产方式，一些中小型氮肥企业受条件限制，仍需继续使用传统的制气工艺——固定床造气炉制气，固定床造气炉主要以烧块煤为主要原料，随着市场经济宏观调控，由于原料块煤成本的提高，使许多中小型氮肥企业陷入经济困境，企业迫切需要用新的技术、新的工艺来降低生产成本。造气是合成氨生产的龙头，提高造气炉运行周期时间，减少维修成本，造气炉灰盘损坏检修是影响造气正常运行时间的主要原因[3-4]。

普通固定床造气炉内置式炉底在长期煤气制取过程中，带有大量细灰粉尘堆积沉淀在灰盘下和滑道内，导致灰盘齿圈所处的运行环境较为恶劣，最终挤压齿圈发生灰盘偏移，无法维持正常生产而被迫进行维修。在原有炉底炉条机的对称面加装一只定位齿轮，防止大齿圈走偏，可保障造气炉炉底的长周期稳定运行，并节省了维修费用和人力资源。

2 存在的问题及改进的目的

原来单一炉条机齿轮驱动灰盘旋转，对灰盘大齿圈极生切线推力，在正常生产运行中灰盘承载重达十几吨载荷的情况下，没有对称定位装置极易切断滑道固定销钉或大齿圈固定螺栓，会减少灰盘的使用寿命，并增加检修台时，浪费人力资源和污染环境。

改进的目的是增加固定推力齿轮，在双齿轮力偶推力作用下，减少了单齿轮的切线推力，增加了灰盘使用齿轮的寿命，减少了维修费用，节约了生产成本。

3 设计原理

炉底浇注时，在炉条机驱动炉底对称部位增加定位齿轮装置箱(见图1)，底部有法兰连接螺栓孔，法兰连接处有耐热垫子密封，防止造气炉产生的有毒气体泄漏或积水流出，侧面留有方形法兰连接的检查孔，以便检修时观察齿轮磨损情况(见图2)。

图1 改装后的造气炉炉底示意

图2 灰盘定位齿轮磨损示意

该固定床造气炉底双齿轮定位推力装置包括安装在固定床造气炉炉底一侧的炉条机，炉条机通过驱动齿轮驱动大齿圈带动灰盘旋转，固定床造气炉炉底对侧设有齿轮定位装置，齿轮定位装置包括一体浇注成型的齿轮定位箱，齿轮定位箱设有从动定位齿轮，齿轮定位箱与固定床造气炉炉底大齿圈相对侧设有缺口，从动定位齿轮在缺口处与固定床造气炉炉底的大齿圈相互啮合；齿轮定位箱下方设有与之相对应安装的轴承箱，轴承箱内安装有轴承，轴承与上方的从动定位齿轮通过转轴连接。

4 主要创新点

双齿轮定位推力，即对炉底底部炉条机对称齿轮装置箱进行加装定位齿轮，炉条机驱动齿轮驱动大齿圈带动灰盘旋转。由于定位齿轮起到灰盘辅助定位作用，并且在转动时能够形成对称切线推力，也就是力偶矩作用，灰盘虽然承载十几吨的载荷，但不在生产单一的齿轮切线推力，加强了炉底灰盘旋转时的承载能力，减少大齿圈切线受力，增加了大齿圈齿轮的使用寿命，避免了经常切断滑道固定销钉或大齿圈固定螺栓。

5 效果分析

固定床造气炉底双齿轮定位推力炉底技术，是一种解决中小型氮肥企业使用固定床造气炉，改变使用单一炉条机齿轮驱动造气炉底灰盘，产生的切线推力切断滑道固定销钉或大齿圈固定螺栓的手段，增加了灰盘使用寿命，减少了维修时间和次数，有效地稳定了设备，也保障了生产装置的长周期稳定运行。

该技术在安徽晋煤中能化工股份有限公司33台固定床造气炉已经有13台使用，检修周期由原来的3个月延长至9个月，每台造气炉每年可节约备品备件和维修费用2.8万元，全年可节约费用36.4万元，经济效益明显。

参考文献

[1] 顾华军，於子方.造气工段节能增效的技术经济分析[J].氮肥技术，2014，35(6)：1- 5.

[2] 余士良，王顺德. JH- Φ 3000 mm炉箅在造气炉上的应用与实践[J].化肥工业，2013，40(2)：53- 54.

[3] 曾湖汉.Φ 2 754造气炉的综合改造[J].化肥工业，1998(1)：47- 48.

[4] 於子方.合成氨行业节能技术综述[J].氮肥技术，2010，31(3)：5- 9.