李黎峰，張 沫，方華東，胡書亞

（中國(guó)天辰工程有限公司，天津 300400）

1 輕灰爐氣分離器的應(yīng)用現(xiàn)狀

旋風(fēng)分離器因分離效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作費(fèi)用低，維護(hù)方便而被廣泛應(yīng)用于氣固分離[1]。在純堿生產(chǎn)的輕灰煅燒工段的爐氣處理系統(tǒng)中，旋風(fēng)分離器（又稱為爐氣分離器）用于盡可能地除去爐氣（主要為CO2、水蒸氣）中夾帶的輕灰，以降低爐氣冷凝塔、爐氣洗滌塔的純堿含量和結(jié)疤清洗頻率，減少輕灰損失和濾堿機(jī)洗水用量，促進(jìn)爐氣壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

相關(guān)書籍[2]或文獻(xiàn)[3～5]均對(duì)輕灰爐氣分離器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)說明或設(shè)計(jì)優(yōu)化，但在生產(chǎn)使用過程中仍然存在一定的問題，主要是：1）輕灰的堆密度較小（～500kg/m3）、含濕量大，極易黏附在爐氣分離器的內(nèi)壁上，不易排出爐氣分離器，進(jìn)而導(dǎo)致爐氣分離器內(nèi)部堵料或下料不暢，粉塵隨氣體進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)，需經(jīng)常人為敲打爐氣分離器外壁或者停車清理，影響設(shè)備使用壽命，降低了生產(chǎn)的連續(xù)性，提高了生產(chǎn)成本；2）爐氣分離器底部出料口為達(dá)到鎖氣的目的，需要設(shè)置星型下料器或插板閥等，但星型下料器葉輪容易黏附物料，對(duì)于干燥過程中含濕較大的氣固分離，容易喪失出料能力；插板閥需要定期人為清理，工作量大，且由于生產(chǎn)的波動(dòng)性和人為因素，無法準(zhǔn)確和及時(shí)的排料。

2 新型爐氣分離器的設(shè)計(jì)

根據(jù)輕灰堆密度較小、含濕量大、黏附性大等特點(diǎn)，設(shè)置以刮料軸、刮料電機(jī)和旋轉(zhuǎn)鐵鏈為主要結(jié)構(gòu)的刮料裝置。刮料電機(jī)帶動(dòng)刮料軸，進(jìn)而帶動(dòng)緊貼或靠近下筒體內(nèi)壁的鐵鏈旋轉(zhuǎn)，有效、及時(shí)的刮除黏附在爐氣分離器內(nèi)壁上的輕灰，解決輕灰黏附在爐氣分離器內(nèi)壁上的問題。

根據(jù)星型下料器、插板閥底部出料器易黏附或需人為清理等問題和爐氣分離器需鎖氣的目的，設(shè)置以螺旋輸送機(jī)為主要結(jié)構(gòu)的輸送裝置，及時(shí)將刮下的輕灰輸送至下游重堿預(yù)混器。

新型爐氣分離器結(jié)構(gòu)如圖1。主要由一體成型的旋風(fēng)分離器筒體、聯(lián)接短節(jié)、刮料裝置和輸送裝置等構(gòu)成，設(shè)計(jì)說明如下。

2.1 刮料裝置

圖1 新型爐氣分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

刮料軸上端通過支撐梁固定在旋風(fēng)分離器筒體下部，下端伸出出料口、聯(lián)接短節(jié)并連接刮料電機(jī)。刮料軸上設(shè)有的懸臂，用于鐵鏈的懸掛、連接等。鐵鏈與懸臂懸掛處應(yīng)緊鄰下筒體內(nèi)壁，以便鐵鏈盡可能地靠近內(nèi)壁，及時(shí)刮掉內(nèi)壁上的輕灰。懸臂上可設(shè)置連接法蘭，便于刮料軸的抽出檢修。刮料電機(jī)通過法蘭連接在聯(lián)接短節(jié)上，以便電機(jī)的裝卸檢修。

刮料軸的上端采用滑動(dòng)軸承的方式固定在下筒體內(nèi)的支撐梁上，既起到有效防止刮料軸晃動(dòng)和限位作用，又不影響到刮料軸的旋轉(zhuǎn)。滑動(dòng)軸承包括軸承座、軸承套、止動(dòng)螺母等部件。止動(dòng)螺母的設(shè)置，用于刮料電機(jī)拆除檢修時(shí)，刮料軸可懸掛在支撐梁上而不需要將刮料軸一并抽出，減小了對(duì)檢修空間的要求。

由于所處理的物料含有輕灰粉塵，存在輕灰進(jìn)入電機(jī)、造成電機(jī)損壞的可能，因此需要考慮工藝側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的密封問題。傳統(tǒng)的填料密封由于高溫輕灰（～115℃）的原因，在使用效果和壽命上存在一定的限制。因此，在不影響刮料軸的旋轉(zhuǎn)和提高使用壽命的前提下，設(shè)置比刮料軸直徑稍大的空心管，空心管上端穿過出料口并伸入旋風(fēng)分離器下筒體，下端伸入聯(lián)接短節(jié)并與螺旋輸送機(jī)殼體和聯(lián)接短節(jié)內(nèi)的斜擋板焊接；設(shè)置比空心管直徑稍大的防塵管罩，防塵管罩頂部焊接在刮料軸上且焊接處位于空心管上方，下端伸出出料口?？招墓?、防塵管罩和刮料軸之間的互相嵌套，形成了迷宮通道式的迷宮密封，這種方式可以有效防止輕灰進(jìn)入電機(jī)側(cè)，提高了刮料電機(jī)的使用壽命。

由于爐氣分離器的內(nèi)部構(gòu)件可能影響到爐氣的運(yùn)動(dòng)，因此刮料軸的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定不應(yīng)過快。刮料軸伸入下筒體的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定，過長(zhǎng)對(duì)刮料軸的強(qiáng)度要求高，過短則影響刮料效果。

2.2 輸送裝置

螺旋輸送機(jī)的工作原理是通過旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進(jìn)行輸送。螺旋輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于輕灰的輸送，具有適應(yīng)性強(qiáng)、承載能力大、整機(jī)體積小、轉(zhuǎn)速高和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此，新型爐氣分離器的輸送裝置采用螺旋輸送機(jī)。

螺旋輸送機(jī)垂直于聯(lián)接短節(jié)，殼體和主軸穿過聯(lián)接短節(jié)。由于螺旋輸送機(jī)和刮料裝置均為旋轉(zhuǎn)設(shè)備，螺旋輸送機(jī)和刮料裝置的旋轉(zhuǎn)軸的互不影響至關(guān)重要。本設(shè)計(jì)采用刮料軸與螺旋輸送機(jī)的主軸在聯(lián)接短節(jié)內(nèi)錯(cuò)位安裝，且錯(cuò)位安裝處螺旋輸送機(jī)主軸上不設(shè)螺旋葉片或者根據(jù)刮料軸的尺寸設(shè)置較小的螺旋葉片，錯(cuò)位安裝處的物料則由后方物料推動(dòng)或小螺旋葉片而輸送至前方。

3 結(jié)論

相對(duì)于現(xiàn)有傳統(tǒng)的輕灰爐氣分離器，本文所述的新型輕灰爐氣分離器具有以下優(yōu)勢(shì)：

1）新型爐氣分離器可有效提高氣固分離效率，防止堵料和下料不暢，無需人工或停車清理內(nèi)壁輕灰，避免由于敲打設(shè)備造成設(shè)備損壞或停車影響生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

2）采用迷宮式通道和填料密封相結(jié)合的密封形式，避免了輕灰從爐氣分離器內(nèi)進(jìn)入電機(jī)傳動(dòng)側(cè)和外界環(huán)境，既保證了設(shè)備的穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，也改善了操作環(huán)境。

3）本文所述的新型的爐氣分離器，不僅可以應(yīng)用在輕灰爐氣的氣固分離，還可應(yīng)用于其他堆密度較小、含濕量大、易黏結(jié)的固體粉料的氣固分離，如小蘇打氣流干燥尾氣等的氣固分離，具有很好的推廣使用價(jià)值。