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【摘 要】文章介绍了一种根据现场设备配置情况而自行研制并制作安装的灰乳捞渣机装置，将它应用于灰乳生产工序中，使灰乳达到了很高的纯度指标，同时提高了生产效率。该灰乳捞渣机技术性能优越，同时在恶劣环境下的运行状态良好、稳定。
【关键词】自行研制；灰乳；捞渣机；灰乳纯度
【中图分类号】TK223.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）06-0092-03
0 前言
中国铝业广西分公司氧化铝厂原料车间化灰工序主要是生产氧化铝，该生产工艺需要一种重要的生产原料——石灰乳，石灰乳主要用于沉降和蒸发工序，如沉降的赤泥过滤和蒸发排盐苛化等工艺过程，这些工艺过程非常重要，直接影响到氧化铝生产工序中其他生产工序的进程。在氧化铝生产中，石灰乳的年需求量约30万t，而石灰乳的灰乳纯度决定了这些工艺过程的生产效率。中国铝业广西分公司氧化铝厂原料车间化灰工序中，原来的生产情况是灰乳从化灰机中生产出来直接进入灰乳槽搅拌，该过程没有进行排渣就通过灰乳泵送入了需要灰乳的工艺流程，此时从化灰机中生产出来的灰乳含有大量灰渣，这些灰渣由于未能及时排除出去，就直接进入生产工艺流程中。由于灰乳中含有大量灰渣，给这些工艺过程带来了很大的影响。灰渣可造成的不良影响有如下几点：①造成管道、阀门堵塞，使得相关生产工序中断停产。②造成管道快速磨损泄漏、泵类等过流设备损坏加剧。③由于灰渣降低了单位面积中灰乳与相关物料的反应强度，从而降低了生产效率。
1 无捞渣生产模式的危害和不能排渣的原因分析
未经排渣的灰乳直接进入生产流程的生产模式在建厂初期时就一直沿用了10多年，相关人员并不是没有意识到灰渣给生产所带来的影响，公司投入了大量人力、物力、财力进行检修和维护，相关人员曾投用了一些捞渣除渣的设备和方法，比如螺旋排渣、人工排渣、过滤排渣等，但都无法有效地排除灰乳中的灰渣使，使灰乳纯度达到较高的指标。旧的捞渣装置如图1所示。
根据长期地探索和实践研究，研究人员确定了不能顺利排渣的原因有3个方面：①无效的设计配置：主要是工作人员原来没有考虑到现场设备的配置情况，成套设备的使用没能与现场其他设备有效地合为一体，捞渣设备未能真正成为灰乳生产系统设备中最关键的一环。原来的捞渣设备虽有捞渣这一个过程和动作，但却达不到排渣的目的。②捞渣装置频繁损坏：原来投用的这些捞渣设备，并没有考虑到灰乳生产中恶劣的工作环境和状况。在正常的工作环境中，灰乳温度可高达230 ℃左右，这些捞渣设备的一些转动部件和密封件都是泡在高温灰乳中工作的，故障率极高，故障的频繁发生使这些设备并没能充分发挥作用，更不能有效地排渣。③没有设置合理的沉淀池：沉淀池设计不合理是捞渣设备不能成功捞渣的主要原因，灰乳从化灰机中生产出来后直接进入沟槽中，没有经历静置沉淀这一过程，设置沉淀池让灰乳中的灰渣充分地沉淀分离，不但可以提高灰乳纯度，也为捞渣设备的有效排渣创造了条件。
2 自行研制灰乳捞渣机的过程
我们的思路是根据现场设备的配置情况，按现场生产场地、设备与设备之间的工序联接、操作、维护等实际情况，设置合理的灰乳沉淀池，并在此基础上研制设计、制作、安装捞渣机。经过反复的设计更改和不断地试用改进后，捞渣机终于制作安装并应用成功。灰乳捞渣机沉淀池如图2、图3所示。
我们研制的捞渣机是由一个容量为4.5 m3、长8.4 m的沉淀池，直径为400 mm的输送螺旋，7.5 kW的摆线针轮减速机、长14 m的加强双槽体结构，尾部轴承座，变频调整装置及与化灰机相连的30 m溜槽组成。捞渣机的排渣情况如图4、图5所示。
目前，投用的捞渣机主要从以下几个方面进行了设计优化。
（1）设置了灰乳沉淀池。合理的沉淀池可有效地从沉淀池中把灰渣排出，设备的整体规模比原来的排渣螺旋大了10倍以上，螺旋总长度达到9.5 m，排渣行程达8.4 m。螺旋的直径达到了420 mm，属于比较大型的螺旋运送设备。这主要是由场地情况决定的，8.4 m的行程也是沉淀池到排渣皮带之间的距离，为了能将灰乳中的灰渣有效地排出，我们的设计思路是把化灰机中生产出来的灰乳先进行沉淀处理，让灰渣在沉淀池中充分地沉淀分离，这就需要有一个足够大的沉淀空间。我们设定的沉淀池长3 m、宽1.6 m，深1.5 m，有足够的空间使灰乳与灰渣分离。沉淀池的施工过程如图6所示。
沉淀分離作用使灰乳达到了很高的纯度，沉淀池的设置是整个设计过程中很重要的一环，不仅要考虑了渣、乳分离，还考虑到排渣距离、运行角度，以及整个设备的结构刚性等。
（2）设计了双槽体结构。双槽体结构的捞渣机的整体强度高，这是保证设备稳定运行的前提条件。由于排渣螺旋的长度达8.4 m，所以采用双槽体结构增加结构强度。这么做还有一个目的是可以在槽体中部位置冲水，对排出的灰渣进行二次洗涤，最大限度地回收利用灰乳，使排出的灰渣中残留的灰乳降到一个很低的值（如图7、图8所示）。
（3）设置变频调速功能。变频器实现了对螺旋运转速度的自主调控，可让捞渣过程随着灰乳产量的不同而有所调整，在一定程度上实现了智能化操作（如图9所示）。
（4）采用了无油滑动轴承的设计思路。影响捞渣机正常运行的一个主要因素是转动部件的设计，因此对于转动部件，我们采用了特殊的滑动轴承结构形式——无润滑油滑动轴承座结构。
后端轴承部件被包裹在230 ℃的灰渣泥浆中运转，如果它不能正常运转，那整台捞渣机将不能正常运行。图10、图11所示为这种轴承的结构形式，它的关键在于铜套，不仅要有超强的耐磨性，而且还要有一定的自润滑功能。因为这个部分是不能通过加注润滑油来实现对转动部件的润滑，所以我们只能在铜套的化学成分上下功夫，在以锌、铅、锡为主要化学成分的锡青铜材质中加入有润滑作用的铅元素来实现一定的自润滑功能。并且，铜套内采用环槽结构可以进一步减少摩擦力。
3 结语
自从我们投用了这台自行研制的灰乳捞渣机后，每年可从灰乳中捞渣、排渣约3 600 t。如果未经排渣，这3 600 t灰渣进入生产流程，将会对整个生产工艺造成非常大的影响。由于灰乳中的灰渣得以及时排除，所以大幅度地提高了灰乳的纯度，也让管道堵塞、泻漏、泵等过流设备频繁损坏的现象得到彻底改善。经中国铝业广西分公司氧化铝厂技术科汇总相关工艺流程技术参数进行核算后得出结论：灰乳经过捞渣提纯这一工艺过程后，每年所创造的经济效益达1 500万元，效益的提升与灰乳捞渣机的成功投用是分不开的。经过以上的优化设计，捞渣机运行稳定，可连续无故障地运行28 560 h，生产效率高，制作成本低。捞渣机通过与溜槽连接，1台捞渣机可同时对4台化灰机生产出来的灰乳进行排渣。该台灰乳捞渣机从设计到制作安装的整改费用仅为3万元。我们也为此申请了专利并获得了国家颁布的实用新型专利证书，专利号为ZL201420850847.4。
参 考 文 献
[1]刘新合，余艳华，李成.螺旋和刮板捞渣机除渣系统的性能比较[J].水利电力机械，2003（6）.
[2]陈久松.电站锅炉捞渣机的智能化改造[J].设备管理与维修，2002（8）.
[3]任则庄.螺旋式捞渣机在电站锅炉中的应用及其设计分析[J].机械设计，1995（10）.
[责任编辑：陈泽琦]
【关键词】自行研制；灰乳；捞渣机；灰乳纯度
【中图分类号】TK223.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）06-0092-03
0 前言
中国铝业广西分公司氧化铝厂原料车间化灰工序主要是生产氧化铝，该生产工艺需要一种重要的生产原料——石灰乳，石灰乳主要用于沉降和蒸发工序，如沉降的赤泥过滤和蒸发排盐苛化等工艺过程，这些工艺过程非常重要，直接影响到氧化铝生产工序中其他生产工序的进程。在氧化铝生产中，石灰乳的年需求量约30万t，而石灰乳的灰乳纯度决定了这些工艺过程的生产效率。中国铝业广西分公司氧化铝厂原料车间化灰工序中，原来的生产情况是灰乳从化灰机中生产出来直接进入灰乳槽搅拌，该过程没有进行排渣就通过灰乳泵送入了需要灰乳的工艺流程，此时从化灰机中生产出来的灰乳含有大量灰渣，这些灰渣由于未能及时排除出去，就直接进入生产工艺流程中。由于灰乳中含有大量灰渣，给这些工艺过程带来了很大的影响。灰渣可造成的不良影响有如下几点：①造成管道、阀门堵塞，使得相关生产工序中断停产。②造成管道快速磨损泄漏、泵类等过流设备损坏加剧。③由于灰渣降低了单位面积中灰乳与相关物料的反应强度，从而降低了生产效率。
1 无捞渣生产模式的危害和不能排渣的原因分析
未经排渣的灰乳直接进入生产流程的生产模式在建厂初期时就一直沿用了10多年，相关人员并不是没有意识到灰渣给生产所带来的影响，公司投入了大量人力、物力、财力进行检修和维护，相关人员曾投用了一些捞渣除渣的设备和方法，比如螺旋排渣、人工排渣、过滤排渣等，但都无法有效地排除灰乳中的灰渣使，使灰乳纯度达到较高的指标。旧的捞渣装置如图1所示。
根据长期地探索和实践研究，研究人员确定了不能顺利排渣的原因有3个方面：①无效的设计配置：主要是工作人员原来没有考虑到现场设备的配置情况，成套设备的使用没能与现场其他设备有效地合为一体，捞渣设备未能真正成为灰乳生产系统设备中最关键的一环。原来的捞渣设备虽有捞渣这一个过程和动作，但却达不到排渣的目的。②捞渣装置频繁损坏：原来投用的这些捞渣设备，并没有考虑到灰乳生产中恶劣的工作环境和状况。在正常的工作环境中，灰乳温度可高达230 ℃左右，这些捞渣设备的一些转动部件和密封件都是泡在高温灰乳中工作的，故障率极高，故障的频繁发生使这些设备并没能充分发挥作用，更不能有效地排渣。③没有设置合理的沉淀池：沉淀池设计不合理是捞渣设备不能成功捞渣的主要原因，灰乳从化灰机中生产出来后直接进入沟槽中，没有经历静置沉淀这一过程，设置沉淀池让灰乳中的灰渣充分地沉淀分离，不但可以提高灰乳纯度，也为捞渣设备的有效排渣创造了条件。
2 自行研制灰乳捞渣机的过程
我们的思路是根据现场设备的配置情况，按现场生产场地、设备与设备之间的工序联接、操作、维护等实际情况，设置合理的灰乳沉淀池，并在此基础上研制设计、制作、安装捞渣机。经过反复的设计更改和不断地试用改进后，捞渣机终于制作安装并应用成功。灰乳捞渣机沉淀池如图2、图3所示。
我们研制的捞渣机是由一个容量为4.5 m3、长8.4 m的沉淀池，直径为400 mm的输送螺旋，7.5 kW的摆线针轮减速机、长14 m的加强双槽体结构，尾部轴承座，变频调整装置及与化灰机相连的30 m溜槽组成。捞渣机的排渣情况如图4、图5所示。
目前，投用的捞渣机主要从以下几个方面进行了设计优化。
（1）设置了灰乳沉淀池。合理的沉淀池可有效地从沉淀池中把灰渣排出，设备的整体规模比原来的排渣螺旋大了10倍以上，螺旋总长度达到9.5 m，排渣行程达8.4 m。螺旋的直径达到了420 mm，属于比较大型的螺旋运送设备。这主要是由场地情况决定的，8.4 m的行程也是沉淀池到排渣皮带之间的距离，为了能将灰乳中的灰渣有效地排出，我们的设计思路是把化灰机中生产出来的灰乳先进行沉淀处理，让灰渣在沉淀池中充分地沉淀分离，这就需要有一个足够大的沉淀空间。我们设定的沉淀池长3 m、宽1.6 m，深1.5 m，有足够的空间使灰乳与灰渣分离。沉淀池的施工过程如图6所示。
沉淀分離作用使灰乳达到了很高的纯度，沉淀池的设置是整个设计过程中很重要的一环，不仅要考虑了渣、乳分离，还考虑到排渣距离、运行角度，以及整个设备的结构刚性等。
（2）设计了双槽体结构。双槽体结构的捞渣机的整体强度高，这是保证设备稳定运行的前提条件。由于排渣螺旋的长度达8.4 m，所以采用双槽体结构增加结构强度。这么做还有一个目的是可以在槽体中部位置冲水，对排出的灰渣进行二次洗涤，最大限度地回收利用灰乳，使排出的灰渣中残留的灰乳降到一个很低的值（如图7、图8所示）。
（3）设置变频调速功能。变频器实现了对螺旋运转速度的自主调控，可让捞渣过程随着灰乳产量的不同而有所调整，在一定程度上实现了智能化操作（如图9所示）。
（4）采用了无油滑动轴承的设计思路。影响捞渣机正常运行的一个主要因素是转动部件的设计，因此对于转动部件，我们采用了特殊的滑动轴承结构形式——无润滑油滑动轴承座结构。
后端轴承部件被包裹在230 ℃的灰渣泥浆中运转，如果它不能正常运转，那整台捞渣机将不能正常运行。图10、图11所示为这种轴承的结构形式，它的关键在于铜套，不仅要有超强的耐磨性，而且还要有一定的自润滑功能。因为这个部分是不能通过加注润滑油来实现对转动部件的润滑，所以我们只能在铜套的化学成分上下功夫，在以锌、铅、锡为主要化学成分的锡青铜材质中加入有润滑作用的铅元素来实现一定的自润滑功能。并且，铜套内采用环槽结构可以进一步减少摩擦力。
3 结语
自从我们投用了这台自行研制的灰乳捞渣机后，每年可从灰乳中捞渣、排渣约3 600 t。如果未经排渣，这3 600 t灰渣进入生产流程，将会对整个生产工艺造成非常大的影响。由于灰乳中的灰渣得以及时排除，所以大幅度地提高了灰乳的纯度，也让管道堵塞、泻漏、泵等过流设备频繁损坏的现象得到彻底改善。经中国铝业广西分公司氧化铝厂技术科汇总相关工艺流程技术参数进行核算后得出结论：灰乳经过捞渣提纯这一工艺过程后，每年所创造的经济效益达1 500万元，效益的提升与灰乳捞渣机的成功投用是分不开的。经过以上的优化设计，捞渣机运行稳定，可连续无故障地运行28 560 h，生产效率高，制作成本低。捞渣机通过与溜槽连接，1台捞渣机可同时对4台化灰机生产出来的灰乳进行排渣。该台灰乳捞渣机从设计到制作安装的整改费用仅为3万元。我们也为此申请了专利并获得了国家颁布的实用新型专利证书，专利号为ZL201420850847.4。
参 考 文 献
[1]刘新合，余艳华，李成.螺旋和刮板捞渣机除渣系统的性能比较[J].水利电力机械，2003（6）.
[2]陈久松.电站锅炉捞渣机的智能化改造[J].设备管理与维修，2002（8）.
[3]任则庄.螺旋式捞渣机在电站锅炉中的应用及其设计分析[J].机械设计，1995（10）.
[责任编辑：陈泽琦]