(四川礦山機(jī)器集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川 江油 621701)

1 現(xiàn) 狀

隨著純堿行業(yè)規(guī)模化推進(jìn)，純堿設(shè)備也朝著批量化大型化發(fā)展，尤其是純堿廠的心臟設(shè)備——大型蒸汽煅燒爐也得到了迅速的開發(fā)和應(yīng)用，但隨之而來的煅燒爐設(shè)備在生產(chǎn)運(yùn)行過程中也呈現(xiàn)出了一些令人擔(dān)憂的問題，尤其是滾圈和托輪表面出現(xiàn)的點(diǎn)蝕凹坑，部分出現(xiàn)波紋狀塑性變形，當(dāng)這種現(xiàn)象發(fā)展到一定程度，爐體便開始出現(xiàn)振動(dòng)，爐頭部分含塵爐氣外泄，爐尾汽箱局部蒸汽外噴，導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行，堿廠不得不采取補(bǔ)焊、現(xiàn)場(chǎng)車削等手段進(jìn)行臨時(shí)補(bǔ)救，嚴(yán)重時(shí)還得更換滾圈和托輪，這不僅給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也給企業(yè)帶來潛在的安全隱患。

2 原因分析

針對(duì)上述現(xiàn)象，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為是滾圈或托輪出現(xiàn)了質(zhì)量問題,或滾圈和托輪承載能力不足,或設(shè)備安裝未達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致滾圈托輪接觸表面疲勞點(diǎn)蝕掉塊或因表面硬度不夠而發(fā)生塑性變形。因此為減少或避免生產(chǎn)中不利情況的出現(xiàn)，在許多合同約定中要求滾圈和托輪采用合金鋼鍛件來代替早期的合金鋼鑄件，以達(dá)到提升零件整體質(zhì)量和綜合性能的目的。通過生產(chǎn)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)這類高性能配置的滾圈和托輪表面點(diǎn)蝕或塑性變形同樣時(shí)有發(fā)生。

鑒于此，筆者把思路轉(zhuǎn)換到煅燒爐的結(jié)構(gòu)上。眾所周知，煅燒爐是一種兩檔支撐的回轉(zhuǎn)類特種換熱設(shè)備，其爐體、換熱系統(tǒng)、物料等全部重量通過滾圈傳遞到支撐裝置，滾圈及托輪承載著煅燒爐回轉(zhuǎn)部分的全部載荷。電機(jī)經(jīng)減速機(jī)和傳動(dòng)大小齒輪驅(qū)動(dòng)爐體回轉(zhuǎn)完成爐內(nèi)物料與高壓蒸汽的連續(xù)換熱。外部管線高溫高壓蒸汽經(jīng)進(jìn)汽箱內(nèi)旋轉(zhuǎn)的進(jìn)汽軸輸入到爐體內(nèi)的換熱管，實(shí)現(xiàn)與管外物料的熱交換，而換熱產(chǎn)生的冷凝水則沿回水管路通過旋轉(zhuǎn)汽軸相通的汽箱冷凝水出口輸出；同時(shí)爐體內(nèi)通過熱交換產(chǎn)生的二氧化碳及水蒸汽等氣體經(jīng)過爐頭出氣罩進(jìn)入分離器后，堿塵返回爐體內(nèi)，含塵氣體進(jìn)入后續(xù)的洗滌塔處理后高濃度二氧化碳?xì)怏w循環(huán)利用， 因此爐尾旋轉(zhuǎn)汽軸與浮動(dòng)汽箱、爐頭的爐嘴與殼體間動(dòng)靜配合處不允許泄漏，才能滿足高濃度的二氧化碳?xì)怏w的再利用和避免高溫高壓蒸汽泄漏。這就要求組裝后和正常運(yùn)行中的回轉(zhuǎn)體各部分同心，因爐體整體車削且剛性好，其變形影響很小，那么承受著巨大載荷的滾圈與爐體的可靠連接則變得十分關(guān)鍵。

目前煅燒爐滾圈與爐體的連接方式總體上有兩類：一類是松套型，即滾圈內(nèi)孔與爐體外圓墊板之間在冷態(tài)下有間歇，正常運(yùn)行時(shí)因熱膨脹而間歇消失，滾圈剛好抱緊爐體,該結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)單，但配合間歇難以控制，故而演變?yōu)榱藵L圈內(nèi)錐孔與爐體外圓錐形墊板的配合；另一類是錐面配合型，即滾圈內(nèi)錐孔與爐體上滾圈座外錐體形成無間歇配合連接為一體，這也是目前堿廠普遍采用的結(jié)構(gòu)和本文重點(diǎn)介紹的內(nèi)容。該類型目前有用于中小型煅燒爐滾圈連接的單錐面(見圖1)和用于大中型煅燒爐滾圈連接的雙錐面(見圖2)兩種結(jié)構(gòu)。

1.滾圈 2.爐體 3.支板 4.滾圈座錐體 5.拉緊螺栓 6.滾圈座法蘭 圖1 單錐面結(jié)構(gòu)

單錐面結(jié)構(gòu)由滾圈、爐體、支板、滾圈座錐體、滾圈座法蘭、拉緊螺栓組成。在爐體上裝配滾圈時(shí)，以滾圈座錐體和法蘭作固定基準(zhǔn)，通過拉緊螺栓逐步調(diào)試滾圈到正確位置并拉緊，因而調(diào)整和緊固較為容易，對(duì)于大中型煅燒爐而言，由于單錐面承載著爐體的全部載荷，連接螺栓在巨大的外力下產(chǎn)生塑性變形易導(dǎo)致滾圈配合面松動(dòng)，引發(fā)整個(gè)爐體振動(dòng)。

1.滾圈 2.活動(dòng)斜塊Ⅰ 3.法蘭 4.頂絲螺栓 5.爐體 6.滾圈座 7.支板 8.定位板 9.活動(dòng)斜塊Ⅱ圖2 雙錐面結(jié)構(gòu)

雙錐面結(jié)構(gòu)由滾圈、爐體、滾圈座、支板、活動(dòng)斜塊Ⅰ、活動(dòng)斜塊Ⅱ、頂絲螺栓法蘭、頂絲螺栓組成。其具有雙面承載的作用，故而適合于載荷大的大中型煅燒爐，但其與滾圈內(nèi)圓配合的對(duì)稱活動(dòng)斜塊Ⅰ和活動(dòng)斜塊Ⅱ均為不固定，裝配時(shí)滾圈在軸向需要進(jìn)行粗略定位，徑向調(diào)整完全依靠滾圈座兩側(cè)固定的法蘭上的頂絲螺栓對(duì)滾圈內(nèi)孔兩側(cè)對(duì)稱的活動(dòng)斜塊的頂緊力來完成，其軸向和徑向定位均不方便，而且頂絲螺栓的頂緊力較小，會(huì)耗費(fèi)較多時(shí)間,在設(shè)備運(yùn)行過程中，因爐體熱脹冷縮和交變載荷作用下，與滾圈配合的兩側(cè)活動(dòng)斜塊在周期性作用力下對(duì)頂絲螺栓產(chǎn)生沖擊，久而久之滾圈與活動(dòng)斜塊配合松動(dòng)，在初期爐體出現(xiàn)微小振動(dòng)，不易察覺，但這種振動(dòng)沖擊力是可怕的，其會(huì)造成滾圈和托輪表面巨大的瞬間接觸應(yīng)力，如超過極限應(yīng)力，部分就會(huì)出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕掉塊形成凹坑；部分會(huì)形成條紋狀塑性變形，若不及時(shí)處理，這種狀況進(jìn)一步惡化，爐體便出現(xiàn)明顯的振動(dòng)，反過來滾圈及托輪接觸表面破壞加劇，會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行并帶來安全隱患。

3 解決方案及應(yīng)用

筆者通過分析比較，綜合單錐可靠的定位拉緊和承載能力大的雙錐面兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)開發(fā)設(shè)計(jì)出了一種新型雙錐結(jié)構(gòu)(見圖3)。

本結(jié)構(gòu)主要由固定在爐體上的滾圈座以及固定在滾圈座上的法蘭和固定斜塊、滾圈、定位螺栓、拉緊螺柱、活動(dòng)斜塊等組成。在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)，首先將加工好的滾圈套裝在固定斜塊上，以滾圈座法蘭端面為基準(zhǔn)，通過其上面的定位螺栓將滾圈調(diào)正并緊固， 接著裝入活動(dòng)斜塊和拉緊螺柱螺母并逐個(gè)均勻拉緊，轉(zhuǎn)動(dòng)爐體檢查滾圈端面和徑向跳動(dòng)，如未達(dá)到要求，可通過定位螺栓繼續(xù)調(diào)整到合格為止，并緊固拉緊螺柱。在熱態(tài)試車運(yùn)行過程中或試車完畢一段時(shí)間后，對(duì)滾圈端面和徑向跳動(dòng)進(jìn)行復(fù)查，并逐個(gè)檢查滾圈拉緊螺柱是否松動(dòng)，如有必要，則通過定位螺栓對(duì)滾圈進(jìn)行微調(diào)并緊固拉緊螺柱即可。因該結(jié)構(gòu)定位準(zhǔn)確，固緊力大，在熱脹冷縮過程中滾圈位置公差變化微小，滾圈與滾圈座配合不易松動(dòng)，從而避免了振動(dòng)沖擊所帶來的滾圈和托輪接觸表面的破壞。

1.滾圈 2.固定斜塊 3.定位螺栓 4.滾圈座法蘭 5.拉緊螺柱 6.爐體 7.滾圈座 8.支板 9.定位板 10.活動(dòng)斜塊圖3 新型雙錐結(jié)構(gòu)

本文所述新型結(jié)構(gòu)首次運(yùn)用于φ3000輕灰自身返堿蒸汽煅燒爐，現(xiàn)已成功運(yùn)行兩年多，滾圈和托輪表面接觸良好，并無點(diǎn)蝕及塑性變形現(xiàn)象發(fā)生，而且爐體運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，整個(gè)煅燒爐密封效果好，工作環(huán)境清爽舒適。同時(shí)因該結(jié)構(gòu)滾圈連接緊固性好，維護(hù)檢修工作量大幅減少，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率也大大提高，給用戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。