分体式喂料螺旋部件的设计及优点分析

于泳

摘 要：喂料器是蒸汽爆破预处理系统的关键设备，对秸秆、木片等物料具有压缩、喂料的作用。喂料器的主要工作部件是喂料螺旋，其结构可分为内层和外层两部分，内层为碳钢，外层为耐磨防腐不锈钢。由于通常是在加酸或加碱的条件下进行压缩喂料，加之物料自身的可压缩性较强，压缩阻力主要集中在喂料螺旋的前端，因此对喂料螺旋的出料端磨损非常严重。对于喂料螺旋采用分体式设计形式，能够有效降低设备的维护成本。

关键词：喂料器；喂料螺旋；分体式设计

中图分类号：TH224 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.08.015

1 研究背景及原因

如图1所示，喂料螺旋是秸秆物料蒸汽爆破系统中喂料装置的主要工作部件，由于秸秆物料可压缩性强，通常又是在含有酸或碱的情况下进行压缩，并且压缩主要集中在喂料装置的出料端，因此做为喂料装置的主要工作零件，喂料螺旋出料端磨损非常严重。

为了保证蒸汽爆破设备的正常运行，试验生产中需要经常更换喂料螺旋，对于500 t/年纤维素乙醇的中试试验装置，连续开机运行30天就需更换一次喂料螺旋。而每次更换喂料螺旋时，均需要将其驱动端的减速机、电动机等设备拆卸，再将喂料螺旋从汽爆喂料装置中整体抽出更换。维修费时费力、效率低下，并且将喂料螺旋整体更换成本较高。

2 分体式喂料螺旋部件的结构原理

针对上述喂料螺旋的磨损严重问题，特提出了分体式设计的理念。如图2所示，分体式喂料螺旋主要由喂料段（1）和压缩段（4）两部分構成。其结构原理是将喂料段和压缩段通过左旋螺纹（5）组合成一根完整的喂料螺旋，连接部位通过外密封圈（2）和内密封圈（3）密封，安装前在左旋螺纹处涂螺纹密封脂后再与压缩段连接。左旋螺纹既起到连接作用又传递扭矩。

该分体式喂料螺旋的特点是喂料段和压缩段采用分体的设计形式，由于喂料段受磨损的程度明显低于压缩段，其使用寿命可延长至压缩段的两倍以上。因此，可对压缩段进行单独更换，且更换时不需要拆卸喂料螺旋驱动端的设备。同时，喂料段和压缩段的工作层还可以采用不同的材料加工。分体式喂料螺旋的设计，既降低了设备的维护成本，又提高了维修效率。

3 分体式喂料螺旋部件的优点

根据表中的试验数据可知，整体式喂料螺旋的外层材质均为316L不锈钢，最大外径228 mm的喂料螺旋单价约35 000元。生产试验时，每天24 h开机连续运转30天后，就需更换一根喂料螺旋，一年的备件成本在42万元左右。而采用分体式的喂料螺旋，其喂料段采用304不锈钢镀层，压缩段采用316L镀层，相同型号的分体式喂料螺旋单价约30 000元。连续开机运转，喂料段每两个月更换一次，压缩段每月更换一次，年备件成本约27万元，单项设备维护成本每年节省15万元。

若采用蒸汽爆破的预处理工艺，以年产5万t纤维素燃料乙醇的生产规模为例，将喂料螺旋改为分体式设计，按照目前的科学技术水平，每年可节约单项维护费用500万元左右。

4 结论

综上所述，喂料螺旋的分体式设计能够大大降低设备的维护成本，在目前的科学技术水平下，针对喂料螺旋的磨损严重问题是个可行的解决办法。未来的研究，将会继续探索新材料、新技术、新工艺的应用，争取在喂料螺旋的镀层材料上有所突破，从耐磨材料角度彻底解决磨损严重问题，减少设备的维护次数，进一步降低维护成本。

参考文献：

[1] 李良伟，王国焰.提高螺旋喂料器性能的技术措施[J].中华纸业，2017，38（12）：63.

[2] 戚江涛，李亚萍，蒙贺伟，等.螺旋给料装置研究现状分析及建议[J].新疆农垦科技，2017，40（10）：30.