石灰窑上料小车的安全性改造

石灰窑上料小车的安全性改造

张军

新疆圣雄电石有限公司 新疆省吐鲁番市 838100

摘要：套筒石灰窑是目前国内较为多见的氧化钙生产装置，为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种石灰窑安全上料系统，通过改进卷扬机的联轴器、与上料小车相连的钢丝绳来提高石灰窑上料系统的安全性，可极大程度提高装置单产性能和安全性，避免小车坠落，钢丝绳断裂等安全、设备、生产事故的发生。

关键词：石灰窑；上料小车；安全性改造

1石灰窑的基本原理

1. 石灰生产原理

石灰石主要成分是碳酸钙，而石灰成分主要是氧化钙。烧制石灰的基本原理就是借助高温，把石灰石中碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳。

2. 石灰生产反应式

碳酸钙（CaCO3）的分解过程用化学反应式表示：

CaCO3=CaO+CO2-42.5kcal

这一反应为吸热反应，反应温度约895℃且在CO2气体氛围中反应持续，这一分解反应从表面逐渐向内部进行。因为反应进行中物料表面CO2分压较低，实际物料在约820℃已经开始分解反应。

但是完全反应的CaO的热传导率只是CaCO3的约1/2，实际的石灰石煅烧温度和时间比理论上要高和长。

（三）工艺流程叙述

原料石灰石通过称量斗送入上料小车，由石灰窑卷扬机牵引提升，当小车到达窑顶后，将石灰石倒入旋转布料器，经过旋转布料器将石灰石均匀分布在石灰窑环形空间内，自上而下缓慢下移，石灰石经过预热带→上部煅烧带→中部煅烧带→下部煅烧带→冷却带→出灰抽屉液压推杆将成品石灰推至储灰仓，最后通过窑底震动给料机排出窑体。石灰石经过预热带由常温预热到约800℃左右，CaCO3开始分解出CO2；进入煅烧带后，CaCO3开始大量分解，同时吸收大量的热量，分解后期所需热量逐步减少，石灰窑煅烧带呈微负压，使石灰石有足够的分解条件。

2技术简介及工艺流程

上料小车是石灰窑垂直提升石灰石原料的关键装置，通过卷扬机正反转控制，变频器加减速来运输物料，在此期间，卷扬机的机械性能和小车运行轨迹沿途的加减速开关，轴端编码器的保护也是关键环节，本文就这些重点需要改造提升的关键部件进行分析讨论。

3技术改造方案

3.1卷扬机联轴器的改造

卷扬机通过钢丝绳对小车做功，为小车提供牵引力。卷扬机的主要零部件包括电机、减速机、轴承座、绳毂、制动器、液力推杆电机和联轴器等。目前，多数工厂使用的卷扬机中，联轴器为十字滑块型。所谓十字滑块型的联轴器主要包括浮动盘和两个半联轴器Ⅰ、Ⅱ。其中，浮动盘两端都有凸榫，且两段的凸榫被镶嵌进邻近半联轴器的凹槽中。正常运转时，主动轴通过浮盘带动从动轴转动，并传递力矩。但是，如若主动轴与从动轴有相对偏移，则浮动盘上的两端凸榫会在半联轴器的凹槽中产生滑动。此时，浮动盘会产生很大的离心力，增大动载荷及磨损，使联轴器凸榫断裂。这种故障不仅会耽误生产，而且维修成本过高。

3.2关键信号连锁为小车运行轨迹提供保障

石灰窑上料小车在轨道运行过程中若遇到卡阻，极易发生重达2.5t的小车坠落，钢丝绳断裂建构筑物受损的情况，考虑到全部行程往复，石灰窑28m平台处提升角度变化，特在窑底受料坑内加装低限、低低限，在窑顶加装高限，高高限行程开关，在卷扬机大臂底部安装松绳限位开关和起到双重保护作用的接近开关。避免在小车钢丝绳出现异常时，钢丝绳松绳时及时急停，制动抱闸动作，以及异常加减速时起到保护作用。

3.3大压杠连接方式的改造

大压杠是安装在近斜桥底部的杠杆装置，大压杠通过绳轮组与窑顶的钟帽相连。上料小车运行至其轨迹最低点时，上料小车将大压杠压下，钟帽打开，窑顶转锅内的物料落入窑内；当上料小车上行时，大压杠回到原位，钟帽关闭。原有大压杠的连接方式，大压杠上的吊环通过Ｄ型卸扣与钢丝绳相连；钢丝绳直接与控制钟帽的杠杆装置相连。上料时，与大压杠相关的问题如下：①上料小车每次上完料后，都会撞击一次大压杠，所以大压杠正在慢性损伤；②连接在大压杠与钟帽间的钢丝绳长度被固定，直接限制了转锅与钟帽间的最大间隙，如若物料中石灰石粒度超过了此间隙，则会出现卡转锅的现象。为解决上述问题，新大压杠改造如下：①在钢丝绳与Ｄ型卸扣间增加一鸡心环，这样便间接地加大了钢丝绳的耐磨性，提高了钢丝绳的使用寿命；②钢丝绳的连接，更换成两段连接，这样能通过两段连接处预留的绳长增大转锅与钟帽的间隙。

3.4桁架机械手组件设计

桁架机械手由横移移栽模组、垂直移栽模组、机械手组件、拖链组件、接线盒组成。横移移栽模组行程满足现场布局，是空治具回流线体到清洗分片上料位之间的距离，两边各加50mm的容许富余量。移栽横移停止位涉及满载治具输送、治具缓存水箱、清洗分片位、空治具回流输送的精确位置，采用伺服电机驱动。移栽行程范围内设计零点、左右两边的极限位、中间设置加减速感应位。横梁采用型材钢结构，导轨安装为T型安装方式，安装面贴板焊接加工保持平行度和垂直度。移栽极限位设计机械硬限位。牵引方式采用皮带。皮带选型，满足条件水平移栽按牵引100Kg，行程2418mm行驶时间为10s。设计功率Pd=KA·P计算，P=1000N×2.418m÷10s÷η=218W。根据工作工况KA查表得1.5，Pd=KA·P=1.5×218W=327W。所以，伺服驱动电机选择400W。根据Pd=327W和带轮转速n=300m/min查询表格选取5M圆弧带。根据公式计算带宽选择整数取20mm。

3.5上料小车的自身加固

上料小车的料斗由Ｑ２３５Ｂ材质的钢板制成，总重约为１ｔ，每斗上料约为１．０５ｔ，此时上料小车总重约为２．０５ｔ；底部为有φ５９的底轴，此轴上５个Ｍ１８的螺栓将料斗固定在吊架上。上料小车在反复运行中，螺栓极易被剪切而发生断裂，造成料斗运行中突然掉落的后果。在料斗底部的两端各加焊一块１０ｍｍ厚的钢板，新增钢板不仅能将料斗底轴与料斗彻底固定（见图４），而且能大幅度减轻螺栓的工作强度，延长螺栓的使用寿命。改造后，自石灰窑投产至今，上料小车的料斗从未掉落，这为石灰窑的稳定操作提供了有力保障。

4安装调试和注意事项

安装前，一定核对现场设备所涉及的机械手对接的所有数据，首先，用工装调整2个清洗分片上料位使重合，放置空治具进行校验。上料机械手和清洗设备初步定位后点动控制机械手移栽，夹爪抓取空治具。同时，满足2个清洗分片上料工位的抓取，记录位置，机械接连固定。运行自动模式校验位置的正确性。再对接输送线体和回流线体的位置。同样，用空治具模拟夹取，记录位置。运行自动模式校验位置的正确性。各个对接接口位置做接水盘。设备运行一段时间后，会频繁出现检测物料传感器感应有误，报警。

结束语

贝肯巴赫石灰窑衍生型是国内自主开发的新型石灰窑，而作为石灰窑上料的主关键设备卷扬机垂直提升物料所用的小车运行状态更是生产运行的关键环节。在高产、稳产、质量保障的目标要求下，为了生产高活性度、质量稳定的产成品，我们希望通过对生产各工艺环节的关键设备的优化改造提升其性能。在此环境下，能够保障垂直提升物料的小车往复稳定安全快速的运行，从而提高产量。

参考文献

[1]刘杰中国石灰工业大气污染物排放标准现状研究[J]耐火与石灰,2019,44(06):1-6+11

[2]李云龙,石灰窑烟气脱硫脱硝系统的应用和研发安徽省,同兴环保科技股份有限公司,2019-12-04

[3]程昭,任俊,李哲并流蓄热式双膛石灰窑风帽故障分析与改进[J]石化技术,