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(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

石灰窯星型出灰機(jī)結(jié)構(gòu)改造與應(yīng)用

郭志剛，閆衛(wèi)華，安永，李曉光，楊楊

(唐山三友化工股份有限公司，河北 唐山 063305)

介紹大型混料式機(jī)械化豎窯的三種窯底出料裝置，純堿行業(yè)石灰窯普遍采用星型出灰機(jī)。分析我公司星型出灰機(jī)在生產(chǎn)中存在石棉盤(pán)根密封老化、滑動(dòng)軸承磨損等問(wèn)題的原因，提出采用剛性密封擋環(huán)和滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)改造措施。

石灰窯；星型出灰機(jī)；結(jié)構(gòu)改造；技術(shù)特點(diǎn)

大型混料式機(jī)械化豎窯的窯底出料密封裝置，需保持出灰連續(xù)、穩(wěn)定、安全，并保證在窯底為10～30 kPa的正壓條件下，能起到有效的出料鎖風(fēng)作用，從而減少窯內(nèi)風(fēng)量外溢，降低操作環(huán)境中的粉塵，減少風(fēng)機(jī)的動(dòng)力損耗。出灰密封設(shè)備經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前效果較好的主要有星型出灰機(jī)、段式出灰機(jī)和三道閘門(mén)三種，星型出料密封裝置以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、體積小，成為我國(guó)大型混料式機(jī)械化豎窯使用最多的出料裝置。窯底的塊狀物料經(jīng)溜管進(jìn)入星型出料密封裝置，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)分格輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)排出，在分格輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分格輪轉(zhuǎn)子與殼體間緊密配合，實(shí)現(xiàn)豎窯內(nèi)外的氣體密封。

1 背 景

在大型混料式機(jī)械化豎式石灰窯的生產(chǎn)過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)良好的窯況以及節(jié)能效果，出料密封是不可缺少的重要部分之一。最早的老式出料設(shè)備是停風(fēng)排灰，容易造成產(chǎn)量降低而且極易造成窯內(nèi)氣流紊亂使生產(chǎn)操作者不易操控，因此實(shí)現(xiàn)不停風(fēng)密封排灰是節(jié)能石灰窯的高產(chǎn)節(jié)能的必要手段。在排灰過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)交替密封作用，使助燃風(fēng)不至于從下部泄漏，能有效的提高石灰的質(zhì)量和產(chǎn)量。

2 出料密封裝置的類型

2.1 三道閘門(mén)

三道閘門(mén)是由一道截流閘和密封閘門(mén)構(gòu)成。每道閘門(mén)的啟閉是交錯(cuò)循環(huán)進(jìn)行的，在卸料時(shí)后兩道閘門(mén)始終可以保持一道密封，故可以保證密封且不停風(fēng)出灰。三道閘門(mén)借助拉桿開(kāi)啟，拉桿同傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，目前的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式和液壓式兩種型式。三道閘門(mén)密封效果良好，但設(shè)備重量大，占據(jù)空間高，建設(shè)投資高，因此這種設(shè)備主要用于水泥立窯和白云石以及鎂砂立窯，用于石灰石煅燒立窯的較少。

2.2 段式出灰機(jī)(箱式出灰機(jī))

段式出灰機(jī)安裝在圓盤(pán)出灰機(jī)或其他出料機(jī)的下部卸料口，其功能是防止窯內(nèi)氣流的外泄，防止窯內(nèi)氣流紊亂影響煅燒帶變化，設(shè)備主要功能是截流與密封。設(shè)備運(yùn)行簡(jiǎn)單易操作、設(shè)備不易磨損維護(hù)費(fèi)用低。段式出灰機(jī)的特點(diǎn)是：設(shè)備配合圓盤(pán)機(jī)使用，在連續(xù)排灰中使?fàn)t內(nèi)密封良好，不影響助燃風(fēng)連續(xù)送風(fēng)；排灰過(guò)程中不擠壓和損壞石灰塊；設(shè)備運(yùn)行簡(jiǎn)單，可靠，免經(jīng)常維護(hù)，故障率極低；可快速下料、下料時(shí)間及下料量調(diào)節(jié)范圍大、可以通過(guò)600 mm(或更大)以下的物料。段式出灰機(jī)目前主要有單層密封閥、兩段式出灰機(jī)、三段式出灰機(jī)，其中兩段式出灰機(jī)因其功能結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用應(yīng)用較廣泛。

2.3 星型出灰機(jī)

星型出灰機(jī)能實(shí)現(xiàn)在不停風(fēng)條件下連續(xù)卸出物料，密封主要是靠分格轉(zhuǎn)子與殼體之間的緊密配合，但在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封轉(zhuǎn)子葉片受物料磨損而導(dǎo)致密封性能的大大降低，需要及時(shí)加以更換，一般條件下轉(zhuǎn)子壽命為5～6個(gè)月，使用鑄鋼材質(zhì)轉(zhuǎn)子的壽命可以得到延長(zhǎng)，使用周期達(dá)到1年左右，所以星型出灰機(jī)不適用于鎂砂和高鋁料等琢磨性強(qiáng)的物料。該種設(shè)備因轉(zhuǎn)子直徑限制及單位容積通過(guò)的物料量小等原因不能通過(guò)大顆粒物料及結(jié)塊物料，一般適用于100 mm以下物料通過(guò)。星型出灰機(jī)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單、重量較輕、占用面積小、需要的安裝高度不大。目前，我公司石灰窯配合螺錐轉(zhuǎn)盤(pán)使用的出料密封裝置就是這種星型出灰機(jī)，它的主要作用就是是卸料、鎖風(fēng)。

3 星型出灰機(jī)存在的問(wèn)題

我公司自建廠以來(lái)一直在使用星型出灰機(jī)做為石灰窯出料密封裝置，在多年的使用過(guò)程中，該種出料密封裝置在生產(chǎn)中的問(wèn)題逐漸體現(xiàn)，主要表現(xiàn)為：

3.1 石棉盤(pán)根密封老化

端蓋與轉(zhuǎn)轂間密封為油浸石棉盤(pán)根，出灰溫度較高，在高溫工況下致使盤(pán)根極易老化、磨損，失去密封作用，致使出灰機(jī)的鎖風(fēng)作用下降，甚至失效。

3.2 滑動(dòng)軸承磨損

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)支撐部位結(jié)構(gòu)為滑動(dòng)軸承，具有較高的風(fēng)壓，且粉塵較多，需對(duì)滑動(dòng)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，達(dá)到潤(rùn)滑、密封的作用。在高溫作用下，潤(rùn)滑脂容易揮發(fā)，出灰機(jī)內(nèi)部高溫粉塵在風(fēng)壓的作用下，進(jìn)入轉(zhuǎn)轂軸與滑動(dòng)軸承的間隙內(nèi)，導(dǎo)致滑動(dòng)軸承磨損，高溫粉塵從滑動(dòng)軸承與轉(zhuǎn)轂軸間隙處噴出，造成環(huán)境污染。

以上兩點(diǎn)原因致使出灰機(jī)維護(hù)困難、使用壽命短，且影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生，為緩解以上問(wèn)題，對(duì)出灰機(jī)內(nèi)部部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

4 結(jié)構(gòu)改造

基于星型出灰機(jī)使用壽命短、日常維修困難、影響環(huán)境衛(wèi)生及生產(chǎn)等諸多不利因素，通過(guò)結(jié)構(gòu)改造可以有效延長(zhǎng)出灰機(jī)使用壽命，降低日常維護(hù)強(qiáng)度的技術(shù)。結(jié)構(gòu)改造方面所采用的技術(shù)方案是：

4.1 油浸石棉盤(pán)根密封改為剛性密封擋環(huán)

將出灰機(jī)端蓋與轉(zhuǎn)轂間密封方式由油浸石棉盤(pán)根密封改為剛性密封擋環(huán),將擋環(huán)按一定的尺寸及加工精度加工,達(dá)到配合密封的作用。

1.軸 2.端蓋 3.機(jī)殼 4.轉(zhuǎn)轂 5.剛性密封擋環(huán) 6.調(diào)整螺栓 7.軸承定位座圖1 出灰機(jī)裝配示意圖

4.2 滑動(dòng)軸承更換為滾動(dòng)軸承

改變?cè)修D(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動(dòng)支撐部位結(jié)構(gòu)形式，將滑動(dòng)軸承更換為滾動(dòng)軸承，設(shè)計(jì)專用的軸承座對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行定位，起到支撐及精準(zhǔn)定位作用。

1.緊固螺栓 2.骨架油封 3.圓螺母 4.壓蓋 5.軸承座 6.軸承 7.骨架油封圖2 軸承定位座結(jié)構(gòu)示意圖

5 具體實(shí)施方案

在圖1中，剛性密封擋環(huán)(5)處于轉(zhuǎn)轂(4)與端蓋(2)配合間隙內(nèi),通過(guò)調(diào)整調(diào)整螺栓(6)來(lái)調(diào)整剛性擋環(huán)(5)與轉(zhuǎn)轂(4)間的配合間隙,達(dá)到良好配合狀態(tài),起到密封作用,降低窯內(nèi)風(fēng)量泄漏。軸承定位座(7)通過(guò)緊固螺栓鑲嵌在端蓋(2)上，按規(guī)定的裝配工藝與軸(1)配合，起到對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐作用。

在圖2中，通過(guò)緊固螺栓(1)將壓蓋(4)與軸承座(5)連接，軸承(6)安裝在軸承座(5)內(nèi)部，在軸承兩側(cè)安裝骨架油封(2)和骨架油封(7)，防止高溫氣體夾帶粉塵進(jìn)入滾動(dòng)體內(nèi)部，在軸承(6)一側(cè)裝有圓螺母(3)，其作用是防止軸承定位座與圖1中軸(1)產(chǎn)生移位。

6 技術(shù)特點(diǎn)

1)徹底解決了出灰機(jī)轉(zhuǎn)轂與端蓋間油浸石棉盤(pán)根極易老化、磨損，短期內(nèi)失去密封效果的問(wèn)題，且增加了密封檔環(huán)調(diào)節(jié)裝置，在密封擋環(huán)端面磨損后，可以通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓，減小擋環(huán)與轉(zhuǎn)轂間間隙，繼續(xù)達(dá)到密封效果。

2)徹底解決了轉(zhuǎn)轂軸支撐部位滑動(dòng)軸承維護(hù)保養(yǎng)困難，極易磨損，導(dǎo)致石灰窯內(nèi)部高溫氣體夾帶粉塵外溢問(wèn)題，在滾動(dòng)軸承兩側(cè)安裝耐高溫骨架油封，防止高溫氣體夾帶粉塵進(jìn)入滾動(dòng)體內(nèi)部,造成滾動(dòng)軸承損壞，同時(shí)可有效的防止粉塵從轉(zhuǎn)轂軸與滾動(dòng)體間隙處外溢。

7 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)結(jié)構(gòu)改造，可以有效的延長(zhǎng)出灰機(jī)使用壽命，減少環(huán)境污染，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便更換與檢修。作為技術(shù)人員，針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備存在的問(wèn)題，通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)與技術(shù)創(chuàng)新達(dá)到降低能耗，改善工作環(huán)境，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度目的，為公司增產(chǎn)增效發(fā)揮作用。

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007

[2] 關(guān)宸祥.石灰窯[M].北京：中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)院，1986

TQ114.15

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1005-8370(2017)05-39-03

2016-11-24

郭志剛，工程師，河北建筑工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)。唐山三友化工股份公司石灰車(chē)間設(shè)備副主任。