气动犁刀式蔗渣卸料装置在甘蔗糖厂的应用

魏 涛

(中成进出口股份有限公司，北京100011)

0 引言

甘蔗糖厂锅炉炉前皮带上将燃料蔗渣卸料至入炉蔗渣高位管集料斗的设备，目前国内根据其取料的方式主要分为刮料板式[1]和犁刀式，根据其驱动的方式可分为固定导轨架电动力臂式、固定导轨架电动螺杆推拉式、固定导轨架电液推杆式等，目前国内较通用的主要为固定导轨和刮料板形式。这种卸料的方式，优点是不管是皮带的单边还是皮带的两边都适用，且可以通刮皮带面上蔗渣，主要缺点是投资相对较大，维护工作量较多，皮带旁板与刮料板的通道上容易漏渣，当蔗渣来料突然过大时，容易出现堵塞现象。而国外甘蔗糖厂通常采用气动犁刀式卸料装置，其构造形式、使用性能均有其独特的一面。本文主要介绍埃塞俄比亚OMO-KURAZ 3糖厂改造项目中应用的气动犁刀式蔗渣卸料装置技术，以及所应用的一些经验和改进措施。

1 气动犁刀式蔗渣卸料装置的构造及工作原理

气动犁刀式蔗渣卸料装置，主要应用于将锅炉炉前皮带上蔗渣卸料至炉前蔗渣高位管集料斗的设备中，由于受入炉蔗渣高位管集料斗进口大小、皮带宽度、犁刀强度及犁刀安装夹角大小的影响，该工艺设备的犁刀长度受到一定的限制，所以，该卸料装置比较适合集料斗布置于皮带两侧卸料的接料方式，犁刀扁薄，紧贴在皮带面上，通常以小于35°的夹角导流蔗渣进入集料斗。

1.1 气动犁刀式蔗渣卸料装置的构造

气动犁刀式蔗渣卸料装置主要包括卸料犁刀、气动气缸、扭力臂、扭力轴、轴承座、犁刀座、犁刀夹套等7个部分组成，其构造如图1所示，气动气缸2压缩空气作为动力源，驱动气缸推拉，将力矩依次传递给扭力臂3、扭力轴4及犁刀座6，驱动犁刀扩展及收缩夹角，将皮带上的蔗渣导入炉前蔗渣高位管集料斗。

该气动犁刀式蔗渣卸料装置与国外其他常见的蔗渣卸料装置的主要结构形式基本一致，二者最大的区别是本项目对后者的犁刀座进行了改进。本项目使用的犁刀座是夹套式，犁刀尾段夹于犁刀座的夹套中，使用活动穿销作为支点，犁刀可利用自身重力贴紧在皮带面上。国外其他常见的气动犁刀式蔗渣卸料装置结构形式为犁刀与犁刀座为一体，犁刀需要调整高低时，通过调整犁刀尾部夹套与扭力轴实现，安装要求较高，且皮带下面需以平面不锈钢板替代平面托辊。

图1 气动犁刀式蔗渣卸料装置侧视图

1.2 气动犁刀式蔗渣卸料装置工作原理

气动犁刀式蔗渣卸料装置工作原理如图2～3所示：开机前，在DCS上调试设定好犁刀的伸展角度，炉前高位燃料管下限进料和上限止料信号反馈点。锅炉投入运行，炉前皮带上保持均匀的蔗渣来料，当锅炉需要投入蔗渣时，将系统投入DCS自动控制，开启压缩空气，启动气缸推动扭力臂，使扭力轴旋转，同时，扭动犁刀伸开引导蔗渣导入集料斗。当高位料管料位高于上限时，则满料信号反馈给DCS控制犁刀收起，停止进料。当高位料管料位低于所设定的料位下限时，则犁刀重新自动打开，继续导料。

图2 气动犁刀式蔗渣卸料装置平视图

图3 卸料犁刀截面示意图

犁刀伸开角度一般小于40°。同一台炉，可根据蔗渣需要量，设置前犁刀比后犁刀小5～10°。蔗渣被犁刀导入一定量的蔗渣落入自身集料斗，过量的蔗渣越过犁刀面继续往后输送，后面的犁刀以同样的方式将蔗渣导入自身的集料斗。

3 气动犁刀式蔗渣卸料装置的技术关键点

犁刀正面和底面为 90°直角，刀面为流线形，前高后低，以利于蔗渣越过刀面。刀的厚度取决于所需分担的导料量和皮带输送速度。本项目目前运行的是175 t/h蔗渣炉，输送带速度为1.25 m/s，皮带左右各3把犁刀，满负荷运行时，分担到每把犁刀的蔗渣量约为9～13 t/h。犁刀卸料示意如图4所示。

图4 犁刀卸料示意图

3.1 犁刀的设计方案及要点

在犁刀厚度及导料高度设计方面，本项目测试了3个不同的方案：(1)第一种刀，刀面至皮带面的高度为100 mm，导料高度约2.5倍于刀厚，即约250 mm，刀前来料超过该高度时方可越过该刀面，否则很难越过去，全部来料基本都导入自身的接料斗；(2)第二种刀，刀面至皮带面的高度为80 mm，导料高度约3倍于刀厚，即越过该刀面蔗渣厚度需大于225 mm可越过该刀面。(3)第三种刀，刀面至皮带面的高度为50 mm，导料厚度约3.5倍于刀厚，约为 175 mm，刀前来料超过该高度时方可越过该刀面。

以上3种相同长度的刀型方案，第一种刀型刀面过高，导料偏多，且来料难以越过刀面；第二种刀型，来料可越过刀面，但导料超过了需求量，伸刀与收刀导料动作过于频繁，气缸容易损坏；第三种刀型，来料能比较顺畅地越过刀面，导料适中、平稳及均匀，满足锅炉运行所需的燃料量，保持炉前高位料管满料状态，气缸动作伸收犁刀的频率较少，所以能延长气缸的使用寿命。经过 2019/20年榨季半个榨季的运行观察，对犁刀的刀宽、斗宽、刀长等参数进行多次试验，最终确定适用方案为刀厚为50 mm，刀宽为80 mm，高位蔗渣接料斗宽度为1600 mm，刀长为1550 mm。为了保持犁刀的表面光洁性和提高耐用性，使导料流畅，减少与皮带面的摩擦，降低后期的维护成本，本项目中犁刀的材质选用了综合机械性能较好的不锈钢材质。

3.2 犁刀安装夹度和使用夹度

犁刀安装夹度与刮板机卸料板一样，其大小直接影响到卸料的顺畅与否，夹角超过了40°后，导料夹角越大导料能力减小，皮带面上蔗渣对犁刀或卸料板的正面推力越大，越容易引起蔗渣堆积及堵塞现象，经实践验证，犁刀的最大安装夹角应小于40°，通常夹角小于35°导流较为流畅。在使用过程中根据锅炉燃料需求量及适宜的气缸动作频次调整设定犁刀的夹角。一般所选气缸力矩应大于犁刀伸展及收刀力矩的1倍以上，以免刀力不足。

图5 气动犁刀式蔗渣卸料装置工作图

3.3 犁刀与皮带面的紧贴性

本项目根据糖厂实际情况和实践经验，使用夹套式犁刀座，犁刀尾段夹于犁刀座的夹套中，使用活动穿销作为支点，限位调节螺钉限制犁刀的向上活动，同时，犁刀可利用自身重力紧贴在皮带面上，实现自我调节紧贴皮带面，避免或减少夹渣，使导料顺畅。

4 气动犁刀蔗渣卸料装置的使用效果分析

2019/20年榨季，在埃塞俄比亚OMO-KURAZ 3糖厂应用的气动犁刀式蔗渣卸料装置，实现了DCS自动控制，现在炉前皮带岗位，已实现无人看管，只需要巡查即可，提高了效率，节省了人力，具有良好的经济效益，其使用效果得到了用户的认可与好评。气动犁刀式蔗渣卸料装置实际应用情况，如图5所示。

在埃塞俄比亚OMO-KURAZ 3糖厂改造项目的实践中，该气动犁刀式蔗渣卸料装置表现出较高的适用性，总结其优点主要包括：

(1)气动犁刀式卸料装置，其构造形式简单、造价低、维护方便，具有较高的推广价值；

(2)气动犁刀式卸料装置的使用，导流卸料平稳、均衡，解决了板式卸料器容易堵塞的问题；

(3)犁刀可利用自身重力贴紧在皮带面上，实现自我调节；

(4)犁刀安装夹角调整方便，能适皮带上不同堆积形状的来料；

(5)犁刀与接料斗间进料门上，可以安装条形软质挡风胶板，防止粉尘飞扬，改善生产环境。

尽管该气动犁刀式蔗渣卸料装置在项目中的适用性较高，但在使用过程中仍存在一定的局限性，需要根据实际情况进行改进。主要是由于气动犁刀式蔗渣卸料装置的犁刀长度需与卸料斗宽度匹配，一般只选取与其卸料斗宽度相近的数值，犁刀的夹角也同时受之限制，所以，在皮带面较宽的情况下，刀尖只能达到皮带的中线附近，因此，气动犁刀式蔗渣卸料装置一般比较适用于皮带两侧卸料的场景。在前一台锅炉与后一台锅炉中间的皮带上，还需安装一个中间分料器，使皮带中间的蔗渣分布到两边，以利于下一台炉取料。

6 结语

气动犁刀式蔗渣卸料装置其构造形式简单、造价低、维护方便，犁刀导流卸料平稳、均衡，可实现DCS自动控制，提高了工作效率。该技术也可应用于其他取料的情景，如蔗渣暂存间分段卸料等。另外，一些气源不足的地方，也可选择使用电液推杆推拉犁刀卸料方式，或其他动力推动方式。该设备简单，应用场景丰富，而且灵活性强，得到了国内一些设计人员、设备制造供应商及工厂工程师的认可，认为其具有较高的应用潜力和价值。目前气动犁刀式蔗渣卸料装置的技术，在国内甘蔗糖厂的应用还较少[2-3]，作为一种简单化的卸料方式，在国内具有一定的推广价值和意义。