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斗式提升机在载氟氧化铝输送过程存在的问题及解决方案

点击数:17时间:2015-09-29 09:04:01 来源:百盛机械

摘要:斗式提升机是一种适用于从低处向高处竖直输送松散粉状、颗粒状和块状物料的连续输送机械,被广泛应用于煤炭、水泥和铸造等行业,具有提升高度大,输送物料多(3.1~66m3/h)等优点。

1 引言

斗式提升机是一种适用于从低处向高处竖直输送松散粉状、颗粒状和块状物料的连续输送机械,被广泛应用于煤炭、水泥和铸造等行业,具有提升高度大,输送物料多(3.1~66m3/h)等优点。

某500kA铝电解系列设计产能达到45万吨,日消耗氧化铝2500吨左右,由3座载氟氧化铝仓室供料。物料输送系统在设计之初,考虑到一般规模电解铝企业采用的氧化铝气力输送方式很难满足系列物料需求,因此选用斗式提升机作为载氟氧化铝物料转载工具。即在每座载氟氧化铝舱室侧部配置2台提升高度约33m的斗式提升机。经过近3年的使用,斗式提升设备基本能够满足系列对载氟氧化铝物料的需求,较好的发挥了提升高度大和转载物料效率高的优点,保证了系列安全运行,但同时也暴露出斗式提升机在强磁场和高温、高粉尘环境中存在的缺陷,主要体现在设备密封、耐磨和润滑方面。

2 斗式提升机输送载氟氧化铝

2.1 载氟氧化铝转载方式

一般的斗式提升机由壳体、牵引件(输送链、带)、料斗、驱动轮(头轮)、改向轮(尾轮)、张紧装置、导向装置、加料口(入料口)和卸料口(出料口)组成[2],适用于低处往高处竖直提升物料。料斗在设备底部进行装料,通过"掏取式"和"流入式"两种转载物料方式输送和卸载物料。

"掏取式"方式主要用于输送粉末状、颗粒状和小块状的无磨琢性或半磨琢性散装物料。掏取物料时,料斗不会受到很大阻力,允许以0.8~2m/s的较高速度运行;"流入式"方式用于输送大块状和磨琢性大的物料,以流入式方式输送物料的斗式提升机,料斗的布置很密集,运行速度一般不超过1m/s,目的是防止物料从料斗洒落。

某500kA铝电解系列使用的新鲜物料为中间型氧化铝,氧化铝颗粒安息角在35°~40°之间。经过干法净化系统反应后的新鲜氧化铝,由于吸附了HF和AlF3,物料的粘度增大,流动性略有降低,因此,采用"掏取式"转载物料。图1为某电解铝系列采用的斗式提升机示意图。

图1 某电解铝系列载氟氧化铝斗式提升机示意图

图1 某电解铝系列载氟氧化铝斗式提升机示意图

1—进料口; 2—张紧装置; 3—牵引橡胶带; 4—浅料斗; 5—驱动平台; 6—驱动装置;7—传动轮(头轮); 8—头部罩壳; 9—卸料口; 10—中间罩壳; 11—张紧轮(尾轮); 12—底座。

2.2 无端牵引构件

斗式提升机的无端牵引构件一般分为环链、板链和皮带三种。考虑到环链、板链牵引机构主要用于输送大块状和磨琢性大的物料,且新鲜氧化铝吸附烟气和布袋除尘后的温度高达70℃~90℃,因此某500kA大型电解铝系列选取耐热温度约150℃、钢丝夹层的橡胶带无端牵引件。

2.3 卸载方式和料斗

斗式提升机物料卸载部位,位于提升机顶部驱动轮处。卸载方式一般有三种,分别为离心式、离心–重力式和重力式。与提升机牵引构建配合使用的料斗一般有圆柱形斗、浅斗、深斗、三角形斗和尖角斗五种,分别适用于不同粒度和重量物料的运输,其中,浅料斗适用于具有一定粘度和流动性的载氟氧化铝输送。

载氟氧化铝斗式提升机尾轮检修门被磨损

图2 载氟氧化铝斗式提升机尾轮检修门被磨损

3 输送过程暴露出的问题

3.1 高温导致润滑快速失效

载氟氧化铝经超浓相溜槽输送至斗式提升机仓底,由耐热橡胶带牵引浅料斗,掏取一定量的物料,提升至机头卸料口,利用重力卸载物料。这一过程中,由于载氟氧化铝温度较高(夏季温度达90℃左右),在落入斗式提升机下部仓室的同时,也落入下部尾轮各个位置,长时间的高温会使尾轮滚筒轴承座内的锂基润滑脂快速失效(某500kA铝电解系列使用3#锂基润滑)。

图3 载氟氧化铝斗式提升机耐热牵引橡胶带

图3 载氟氧化铝斗式提升机耐热牵引橡胶带

图4 载氟氧化铝斗式提升机浅料斗

图4 载氟氧化铝斗式提升机浅料斗

3.2 粉状氧化铝磨损机壳和轴承

由于尾轮滚筒内侧是开放式的,密封存在缺陷,耐磨且高温的载氟氧化铝会进入轴承座内部,加快轴承磨损速度。据某电解铝系列现场维护人员反映,在夏季室外温度较高时,斗式提升机下部尾轮滚筒轴承更换周期仅为30天左右。同时,载氟氧化铝随尾轮的转动,对底部机壳、仓室的磨损也较为严重。图2为斗式提升机尾轮检修门位置。图中,尾轮轴承及其端盖所在位置的外罩因氧化铝长期的搅动磨损已经损坏,露出尾轮滚筒。

3.3 强磁场对提升机的影响

某电解铝系列单个500kA铝电解槽在垂直方向的磁场强度高达34.8Gs,整个系列产生的磁场在数百米之内都具有影响。由于距离电解厂房仅10m左右的载氟氧化铝料仓斗式提升机的料斗为铁质材料,受磁场影响很大。

斗式提升机在使用过程中,铁质浅料斗用螺钉和弹性垫片固接在耐热橡胶带上,受磁场的影响,牵引橡胶带呈"S形"。由于橡胶带仅比料斗宽35~40mm,料斗正面距密壳体距离不足100mm。如果橡胶带张紧度大。脂)。不够,极易跑偏,使料斗与密封壳体发生碰撞,严重的会损毁料斗,造成提升机停运。图3为载氟氧化铝斗式提升机耐热牵引橡胶带,图4为载氟氧化铝斗式提升机铁质浅料斗。

3.4 斗式提升机故障多发影响物料输送

某铝电解系列使用的载氟氧化铝斗式提升机,在高温和粉尘环境中的运行时间已达3年有余,已进入故障高发期,虽过程中经过多次检修,仍旧对系列物料的正常供给产生了一定程度的影响。

而且由于中间型氧化铝安息角较大(35°~40°之间),载氟氧化铝物料从机头卸载后,料仓内的物料堆积形状为"⊿",即位于卸料口下方的物料最先堆积起来,远离卸料口位置的物料高度要低于卸料口位置的物料高度,也就是说,料位计虽然显示料仓已经充满,但实际情况是物料仅仅充满料仓60%~80%的空间,造成斗式提升机高频次、长时间运行,缩短了设备寿命。

4 针对问题采取的应对措施

4.1 开发应用负压收尘系统

为减小物料在提升机内的飞扬程度,避免头轮、尾轮轴承早期磨损。某电解系列检修人员在斗式提升机33米卸料点机头处,加装一根DN200的负压收尘管道,使之与载氟仓顶部的负压收尘箱和布袋除尘器相连,并在负压收尘管道0.5米处,加装对夹式蝶阀,将提升机自带的收尘板加宽至156mm,同时改进机头、机尾密封效果。这套装置在使用后,物料飞扬明显减少,但对防止轴承磨损无明显作用。

4.2 为头轮、尾轮内侧加装双层油封

为防止载氟氧化铝物料进入头轮、尾轮内侧的轴承座,某铝电解系列检修人员先后使用毡垫和油封,经过验证,毡垫虽在短期内可以防止氧化铝物料进入轴承,但由于毡垫随头轮或尾轮高速转动,毡垫缝隙中很快就会充满物料,失去密封效果。

检修人员在多次尝试后,发现使用双层油封可以实现轴承座的较长时间密封,具体方法是:在斗式提升机停机检修时,为头轮和尾轮内侧、轴承座外侧加装2道油封,同时在2道油封之间填充锂基润滑脂。经过验证,头轮和尾轮轴承座的使用寿命由30天,延长至180天左右。

4.3 消除强磁场对斗式提升机影响

为消除强磁场对斗式提升机的影响,某铝电解系列检修人员考虑使用无磁性的铝合金料斗替换铁质料斗,但可能会影响耐热橡胶带的张紧度。因为选用铁质料斗的一项优点即是,可以有效增加橡胶带配重,避免跑偏。那么,如何既能够尽力消除强磁场影响,又保证橡胶带张紧度呢。

笔者提出以下设想:将铁质料斗替换为奥氏体不锈钢(如304不锈钢),这样可以有效消除磁场影响,避免橡胶带跑偏,而且可以有效延长浅料斗使用寿命。

4.4 增设气力提升装置

由于中间型氧化铝安息角较大的缘故,斗式提升机无法实现载氟氧化铝满仓补料。因此,笔者建议通过加装气力提升装置来作为斗式提升机的补充,增加载氟氧化铝料仓使用效率。尽管气力提升装置在物料提升高度、效率方面与斗式提升机存在一定的差距,但其运行稳定,维护简单,设备成本较小,可以很好的弥补斗式提升机在载氟氧化铝转载中的不足。同时,笔者建议具有一定产能的电解铝系列,在选用斗式提升机作为载氟氧化铝转载工具时,应该充分考虑高温和强磁场对设备的影响,采用"一用一备"或"二用一备"的设备管理模式来保证物料的稳定供应。

5 结论

斗式提升机因优异的提升性能和提升效率,在水泥、煤炭等行业有着极为广泛的应用,但其在电解铝行业的应用还有待进一步推广。斗式提升机在某电解铝系列的应用结果也显示,其在耐磨、密封和润滑方面还存在一定的缺陷,可以通过负压收尘、强化密封性能等一系列技术手段来提高设备性能。同时,技术人员还可以尝试利用无磁性或弱磁性的材料来减弱、消除强磁场影响。

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