孟慶華

（南化集團(tuán)連云港堿廠，江蘇 連云港 222042）

連云港堿廠兩臺φ3200×20000重灰蒸汽煅燒爐于1986年建廠安裝投用，經(jīng)過近30年的使用以及反復(fù)修理，存在以下問題：①爐體前段腐蝕嚴(yán)重，部分已經(jīng)透穿，爐體強度降低，加上重載旋轉(zhuǎn)，隨時可能出現(xiàn)爐體斷裂情況，爐內(nèi)大量高溫物料和蒸汽會對現(xiàn)場人員造成嚴(yán)重的傷害，存在非常大的安全隱患；②汽室和汽軸部分因頻繁漏汽經(jīng)過了多次修理后，該部位可焊接性能較差；③由于爐體腐蝕，導(dǎo)致了加熱管管架脫落嚴(yán)重，加熱管頻繁折斷、漏汽，對重灰生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響；④重灰爐爐體腐蝕脫落的鐵銹，造成了重灰產(chǎn)品中存在大量的異物，對產(chǎn)品質(zhì)量造成了很大的影響。為徹底改變重灰生產(chǎn)狀況，于2015年3月對兩臺重灰爐進(jìn)行更新改造，此次施工是在施工條件受限、成本最低的情況下高質(zhì)量高效率的完成了整體施工。本文主要對重灰爐的更新改造前后部分內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)對比。

1 主要參數(shù)的對比

我廠重灰爐改造前后主要性能技術(shù)參數(shù)如表1。

表1 重灰爐改造前后的主要技術(shù)性能參數(shù)

（續(xù)表）

在重灰爐更新改造的過程中，結(jié)合原來生產(chǎn)中的不足和缺點進(jìn)行了改造，換熱面積加大，同時提高爐體的轉(zhuǎn)速，從而提高產(chǎn)量。

2 主要部件的結(jié)構(gòu)改造

此次重灰爐更新過程中，設(shè)備本體進(jìn)行了大量的改造，主要是將近幾年內(nèi)國內(nèi)煅燒爐制造中比較先進(jìn)的技術(shù)運用到重灰裝置中。同時為最大限度的節(jié)約成本，降低費用，原重灰爐的前后滾圈和大齒圈全部利舊，托輪和基礎(chǔ)維持原狀，主要進(jìn)行爐體部分的更新。

2.1 重灰爐筒體結(jié)構(gòu)的改變

重灰爐筒體原直徑φ3200，但是換熱面積僅為1 650m2，現(xiàn)在煅燒爐的制作技術(shù)已經(jīng)大大提高，直徑φ3000的煅燒爐換熱面積即可達(dá)到2 000m2，直徑變小后，可以減少爐體制作的費用，同時可以減少驅(qū)動負(fù)荷，有利于降低能耗。

因為利用原重灰爐的前后滾圈和大齒圈，直徑變化后，滾圈底座和大齒圈的固定支座也相應(yīng)發(fā)生了變化，以滿足使用要求。

爐頭返堿和密封部位結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，原來爐體前端有四個返堿口，此次制作將返堿口呈環(huán)狀排布，無間歇的返堿，保證了返堿的均勻，有利于混合堿的充分混合。密封段采用了筒體外包式結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的爐嘴取消，直接制作為混合堿區(qū)域，內(nèi)桶體外側(cè)焊接螺旋道，用于密封，比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)密封有所改進(jìn)。

2.2 加熱系統(tǒng)的改造

重灰爐的加熱系統(tǒng)是它的核心，決定了重灰爐的產(chǎn)能，加熱系統(tǒng)的改造是此次重灰爐改造的最重要的部分，主要集中在兩個方面：一是進(jìn)汽出水方式的改變；二是將傳統(tǒng)箱式結(jié)構(gòu)汽室改為環(huán)型汽室。

原有重灰爐采用傳統(tǒng)箱式結(jié)構(gòu)的汽室，一端與旋轉(zhuǎn)接頭中心筒相連，汽軸和中心筒采用套筒方式，使得進(jìn)汽和出水隔離，進(jìn)汽走汽軸中心內(nèi)筒，通過汽室分配到各加熱管，冷凝水靠重力和爐體自身的傾斜度作用回流到汽室，再由三根導(dǎo)水管經(jīng)汽軸外套筒通過旋轉(zhuǎn)接頭出水波紋管至貯水槽。這個工序中汽室的制作非常復(fù)雜，加熱管穿管安裝時工作量也非常繁重，一旦加熱管出現(xiàn)了泄漏，修理也很困難。另外，這種加熱方式同時將蒸汽輸送至三排加熱管中，由于加熱管頭部為密封接頭，蒸汽在其內(nèi)部流通不暢，導(dǎo)致加熱管頭部的熱量換熱效果差。改造后，蒸汽直接由汽軸的中心筒進(jìn)入第一排直徑為φ76的加熱管，到頭部后，通過頭部聯(lián)接的彎頭，蒸汽及冷凝水進(jìn)入第二排φ89和第三排φ114的加熱管內(nèi)，然后回流至環(huán)形汽室的回水管，冷凝水通過冷凝水排出管排出爐體。這種結(jié)構(gòu)改變了原來的蒸汽在加熱管內(nèi)的流向，提高了蒸汽和冷凝水的流動性，從而提高了換熱效果。

在此次重灰爐改造中采用環(huán)型汽室，這種汽室結(jié)構(gòu)比較簡單，加工成本低，而且熱能利用率高，所以，在國內(nèi)近幾年制造的煅燒爐中廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的箱型汽室相比，環(huán)型汽室將整個加熱系統(tǒng)形成了一個完整的汽水回路，有利于蒸汽和冷凝水的流動。

2.3 進(jìn)料部分的改造

圖1 改造后加熱系統(tǒng)工作示意圖

原重灰爐爐頭進(jìn)料方式采用拋料機將一水堿拋入爐內(nèi)的混合段，在生產(chǎn)過程中，拋料機的拋程不夠遠(yuǎn)，一水堿和返堿混合不均勻，另外拋料機葉片處很容易產(chǎn)生一水堿的堿疤，清理頻繁，嚴(yán)重影響了重灰的連續(xù)生產(chǎn)。

目前國內(nèi)的重灰爐基本使用絞龍用于一水堿的輸送，結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，不結(jié)疤，而且能夠?qū)⒁凰畨A輸送至合適的位置。我廠此次改造也是采用了絞龍輸送方式。

2.4 出氣箱部分的改造

重灰爐爐氣的出氣箱是日常清理工作中最為繁重的部分，結(jié)疤異常嚴(yán)重。我廠原有的出氣箱是通過方管連接在分離器的進(jìn)口處，彎頭處增加了噴淋，雖然采取了一些措施，依然不能解決出氣箱結(jié)疤的問題，最嚴(yán)重時，出氣箱內(nèi)部幾乎被完全結(jié)死，破壞了重灰爐操作系統(tǒng)的整體平衡。這次改造中，對出氣箱進(jìn)行了以下改造：①將出氣箱的方管改為圓管，減少死角的存在；②縮短出氣箱的距離，減少結(jié)疤可能存在的因素；③將出氣箱原接頭從旋風(fēng)分離器的入口下降至分離器底部的集水槽，在集水槽內(nèi)采用水淋的方式來吸收爐氣中的堿塵；④在集水槽上安裝溢流管，防止集水槽內(nèi)的液體通過爐氣管線進(jìn)入重灰爐；⑤降低集水槽的高度，將其安裝在二樓地面上，盡可能縮短出氣管線的長度。見圖2。

2.5 出料方式的改造

原重灰爐爐尾有四個返堿管口，其中一根在爐尾有人字形通道，人字形通道交叉處安裝一個翻板閥，重灰生產(chǎn)中，通過翻板閥的調(diào)節(jié)來調(diào)控重灰的分流，翻板閥的一側(cè)是通過返堿道輸送至爐頭作為返堿使用，另一側(cè)的重灰就是成品堿，然后經(jīng)過爐尾的提灰斗輸送至爐尾的出料螺旋，最后通過出料箱落入出料絞龍，送下一道工序進(jìn)行涼堿。提灰斗之間設(shè)有擋灰圈，利用擋灰圈來控制爐內(nèi)的存灰量。

圖2 爐氣出氣管的改造

改造后的重灰爐爐尾設(shè)有提灰斗，仍有四個返堿口，但不同的是每個返堿口處均有一個調(diào)節(jié)閥，通過它的調(diào)節(jié)可以控制重灰的返堿和成品堿的比例。由于四個返堿口都能進(jìn)行返堿，在開車初期，對于調(diào)節(jié)閥的控制需要不斷的摸索，確定適合的返堿量，返堿量過大只會造成爐頭混合堿量的增大，主機電流升高，不利于生產(chǎn)的經(jīng)濟性。改造后的重灰爐擋灰圈位于重灰爐桶體的最后端，而且位于調(diào)節(jié)閥的后側(cè)，它的作用同樣也是控制爐內(nèi)的存灰量。開車初期進(jìn)行了擋灰圈高度的調(diào)整。

3 重灰爐整套設(shè)備的安裝

3.1 安裝的難點和重點

由于此次重灰爐更新改造是在原有爐體的基礎(chǔ)上，利用舊的滾圈和齒圈，同時在不破壞廠房主體結(jié)構(gòu)以及另一臺重灰爐正常生產(chǎn)的條件下進(jìn)行的；另外，廠房內(nèi)僅有一臺10T的行車，單個滾圈重量在15t，所以在設(shè)備安裝中最大難點就是如何利用現(xiàn)有的條件來完成舊爐體的拆除以及新爐體安裝的安全吊裝。由于部分備件利舊，如何保證安裝后的設(shè)備能夠在規(guī)定的指標(biāo)內(nèi)運行，特別是旋轉(zhuǎn)接頭中心筒、汽室、爐體等找正工作是重點內(nèi)容。

3.2 安裝過程中安全及質(zhì)量控制

對于安裝中的難點問題就是如何完成所有部件的吊裝，為了解決這個問題，經(jīng)過多次的驗算和論證，結(jié)合實地考察，最后決定采用在爐頭二樓西墻開洞，所有的部件從二樓水平運入，避免拆除廠房樓頂。廠房外部可以利用吊車完成施工。為解決廠房內(nèi)部僅有一臺10T行車來吊裝的難題，在爐體的設(shè)計上進(jìn)行了改動，將20m的爐體主體部分共分成三段，加上環(huán)型汽室外罩以及頭部密封段的外罩，一共分成了五段，每段的重量控制在行車允許的吊裝范圍內(nèi)；爐體部分采用內(nèi)法蘭聯(lián)接、止口定位，后找正焊接。單個滾圈重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了行車吊裝的允許重量，為了解決這個問題，采用現(xiàn)場制作支架，將滾圈支撐托起，行車僅僅起到輔助吊裝的作用，爐頭設(shè)置兩個10T手拉葫蘆和一個5T手拉葫蘆作為吊裝和牽引，將滾圈在支架上滑動，不存在吊起的過程，脫離爐體后即使用手拉葫蘆進(jìn)行放平，通過地面滑動托運至廠房外部，整個工作雖然耗費人力較多，但是比較安全。滾圈的安裝同樣采用類似的方法完成。

對于質(zhì)量控制方面，由于使用的舊滾圈和舊齒圈，所以在拆除后，將滾圈的內(nèi)外表面進(jìn)行車削找平，厚度控制合適范圍內(nèi)，保證原有滾圈表面硬度層不被破壞。配套使用的四個托輪也進(jìn)行了相應(yīng)的表面處理，為保證1.7%爐體傾斜度，托輪底部增加了不同厚度墊板。齒圈由于使用年限過久，原有的工作面磨損嚴(yán)重，為保證開車后的平穩(wěn)，將齒圈調(diào)邊使用。汽軸安裝時嚴(yán)格控制跳動量。經(jīng)過采取以上措施后，投入運行后的重灰爐整體狀況非常良好。

4 改造后的開車過程與運行效果

在重灰爐整套設(shè)備安裝完成后，按照制定的《重灰爐物料置換及開車方案》嚴(yán)格落實試車、清掃、帶料試車和滿負(fù)荷運行考核等程序完成了重灰爐的順利開車。

4.1 空試

4月18日，在確定設(shè)備安全交出的條件下，進(jìn)行了快轉(zhuǎn)空試，電機運行電流在147～150A之間，各部位比較穩(wěn)定，爐尾旋轉(zhuǎn)接頭中心筒跳動量在規(guī)定范圍內(nèi)；爐頭外罩有局部剮蹭；頭部北側(cè)托輪與滾圈接觸不好；大齒圈與小齒輪嚙合接觸面較少。針對以上問題，及時進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后再次進(jìn)行空試，效果良好。

4.2 物料置換與清掃

由于爐體內(nèi)壁、返堿道和加熱管均為碳鋼制作，表面鐵銹較多，必須進(jìn)行清掃，否則污染成品堿。我廠采用混合堿物料清掃，返堿閥調(diào)整到全返堿狀態(tài)，重灰爐進(jìn)行快轉(zhuǎn)，運行12小時后外排清掃的物料，后再次進(jìn)行物料置換處理，直至出料中含鐵量控制在0.0018%以下，正式帶料試車。

4.3 帶料試車

在帶料試車過程中，主要是調(diào)節(jié)返堿閥的開度與爐內(nèi)存灰量。存灰量的大小主要取決于擋灰圈的高度，如果存灰量太多，重灰爐運行驅(qū)動負(fù)荷將大大提升，不僅浪費了電耗，而且重灰爐帶負(fù)荷停爐后很難開啟。在第一次帶料試車時，就出現(xiàn)了這種問題，重灰爐主機電流持續(xù)升高，停車后很難開啟，后利用慢盤將物料卸除后才能開啟。更新后的煅燒爐原設(shè)計擋灰圈的內(nèi)徑為φ1400，根據(jù)正常工作時爐內(nèi)存灰量的高低來確定擋灰圈的高度，后調(diào)整為內(nèi)徑φ1780。經(jīng)過調(diào)整，帶料試車順利成功。

4.4 滿負(fù)荷運行（72h考核）

在帶料試車及返堿閥調(diào)整后，進(jìn)行滿負(fù)荷72h考核，主要數(shù)據(jù)記錄如下（僅摘錄部分），為方便對比，將前期沒有滿負(fù)荷的運行情況一并統(tǒng)計，（其中進(jìn)料量主要是進(jìn)料絞龍電機的頻率，50Hz為最大進(jìn)堿量，進(jìn)水量為水合機一水堿用水量）。

表2 重灰煅燒爐檢修后滿負(fù)荷72h運行數(shù)據(jù)

（續(xù)表）

4.5 運行效果

通過實際運行可以看出，此次重灰爐改造非常成功，在爐體直徑減少的情況下，產(chǎn)能及消耗均有改善。在改造前，蒸汽壓力如果低于1.0MPa，出堿溫度很難控制在160℃以上；改造后，即使進(jìn)汽壓力低于0.9MPa，出堿溫度也能保持在160℃以上，改造后的重灰爐換熱效果好于前者，節(jié)約了蒸汽消耗。另外，此次重灰爐更新改造，雖然采用舊滾圈和舊齒圈，但是經(jīng)過滾圈的表面修整和齒圈的調(diào)邊使用，滿負(fù)荷時各部件運行非常平穩(wěn)，各項指標(biāo)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。綜上所述，此次重灰爐的更新改造實現(xiàn)了節(jié)約、高效、安全、提升的各項目標(biāo)，為國內(nèi)煅燒爐類似的檢修積累了經(jīng)驗。

［1］ 潘鴻恩，孫錫吾.純堿生產(chǎn)設(shè)備檢修與防腐［M］.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991

［2］ 成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010