纯碱生产系统固体物料装置孔盖改进的探讨

孟庆华，王 磊

(连云港碱业有限公司，江苏 连云港 222042)

在纯碱生产中，各纯碱厂及研发机构基本都是将研究改进重点放在关键设备上，一些细节上的问题往往容易忽略，但是就是这些细节上的问题，经常会给纯碱生产带来意想不到的麻烦。在纯碱生产轻重灰的过程中，一些溜管和设备本体上需要安装一些观察孔或者清理孔，方便日常生产操作中处理固体物料输送过程中的问题，在各纯碱生产企业和设备制造企业，对于观察孔盖没有明确的标准，所以在制作和使用过程中出现各种型式的孔盖，使用中的效果也各不相同。本文主要根据我公司在纯碱生产系统的各种孔盖进行研究，重点是固体物料输送和生产装置等使用的孔盖进行分析，并将多年来对该项研究改进的结果进行总结，着眼点很小，但是对生产运行稳定和减轻操作人员负荷有很好的效果，希望能够对各纯碱生产企业及设备加工制造企业有所帮助。

1 纯碱生产系统中孔盖的作用及重要性

固体物料的输送在纯碱生产企业中还是比较多的，热电工序、石灰工序、煅烧工序均存在各种固体物料的使用和输送，由于在煅烧工序中，轻重灰的生产容易结疤，清理和观察比较频繁，设备和管线上使用的孔盖较多，所以本文主要结合煅烧工序对各类孔盖进行阐述。

装置中使用的孔盖基本有两个用途，观察或清理。煅烧工序的轻灰生产过程中，由于它的颗粒小、易飞扬、温度高的物理特性，从湿重碱进入预混器开始至成品包装，基本都是在密封装置中运行；固体物料输送设备包括预混器、气封、进料、出料、返碱刮板、成品刮板、炉气系统等等，为了方便日常巡检和观察物料运行情况，以上设备均装有观察孔盖。同时在煅烧环节，湿重碱的处理过程中会产生大量的碱尘和水蒸汽，这些物质在各个设备中都容易产生大量的碱疤，一些碱疤对于设备的稳定运行造成严重的影响，需要定期清理，所以一些设备装有清理孔盖，主要用于清理设备内部的碱块使用。

在重灰生产工序中，除了回转类蒸汽煅烧炉，还有流化床，物料在流化床内部是处于沸腾状态，根据生产需要，流化床的床体上装配有大量的观察孔和清理孔。

2 不符合要求的孔盖所带来的问题

纯碱装置现场的孔盖大部分都是随着设备一起进入生产工序的，也有一部分是后续生产中，为了操作要求后加的。大部分生产人员包括设备制造厂家多是关注设备本体，对于孔盖的重要性关注度不够，但是孔盖虽小，要求还是比较高的，以下主要将使用不当的孔盖所带来的后果进行总结。

2.1 密封性不好，漏料、漏气

轻重灰工序中，孔盖不符合使用要求，带来最大问题就是密封性不好，漏料、漏气。由于轻重灰堆积性不大，流动性强，如果孔盖之间有缝隙，很容易导致物料的泄漏，直接造成产品的损耗。漏料是很容易观察到的，漏气是很容易被忽略的，因为轻重灰生产过程，炉气系统基本处于微负压的操作状态，生产波动时如果是正压，就很容易看出孔盖缝隙处的泄漏情况，但是在微负压状态时，观察不是太明显；由于孔盖密封性不好，存在缝隙，在负压作用下，大气中的气体会进入炉气，导致炉气浓度和温度的下降，对于炉气的回收造成严重的影响，同时也会加剧结疤的产生。

2.2 开关困难

纯碱生产的煅烧工序，一些装置上的孔盖需要经常开关，特别在轻灰炉进料壳体上的孔盖，单个重量达几十公斤，用人力去装卸和开关是非常危险，需要增加辅助铰链。还有一些孔盖在结构上缺陷，孔盖处容易结碱疤，这些碱疤同样也会造成孔盖的开关困难，进而导致密封较差，所以孔盖的结构根据现场使用要求是不一样的。

2.3 故障率高

一些随机安装的孔盖在设计制造过程中，由于结构和用料的问题，在实际操作过程中，强度不够，很容易损坏，后期更换比较困难，也会影响到生产的稳定运行。

3 孔盖的不断升级改进

由于设备制造厂家的不同，煅烧工序现场所使用的孔盖各不相同，质量也参差不齐，下文主要以孔盖的结构、如何实施改进等方面进行分析总结。

3.1 普通型孔盖

很多设备上使用短节、法兰、盲板进行焊接，制作成孔盖，更甚之，直接用一个短节和一块钢板做成孔盖。后者制造的孔盖密封性根本无法保证，基本不适合轻重灰装置的使用。用短节、法兰、盲板焊接制作的孔盖，这种结构在液体输送中或者不经常打开的设备上使用较多，但是在经常开关的孔盖上不适合使用，螺栓的拆装非常浪费时间，每次还要加密封垫片，也是存在缺陷的。

短节法兰焊接的孔盖，如果使用在清理过程中，为了保证螺栓拆装方便，要存在一定长度的短节，也正是因为短节的存在，对清理设备内部的碱疤也会造成一定的影响。

3.2 凹凸型孔盖

为了方便孔盖的快速开关，减少拆卸紧固螺栓的时间，同时为了兼顾孔盖的密封性，在后期的改进中，一种凹凸型结构的孔盖逐步替代了法兰、盲板式的孔盖。孔和盖上分别加工出凹槽和凸台，形成子母扣的台阶结构，关闭后，可以起到很好的密封作用，而且还不用加密封垫片。孔盖两侧安装有紧固联接装置，可以方便孔盖的快速开关和压实。

通过现场实际使用观察，这种孔盖比法兰盲板制作的孔盖确实有了很大的进步，而且密封也能满足要求，但是还是存在一些缺点：①凹槽内很容易结碱疤，有的凹槽还比较深，如果不清理掉碱疤，孔盖的密闭性不容易得到保障。②一些用于清理的孔盖处，由于要使用撬棍或钢管等铁器处理碱疤，如果碰到凹槽或凸台，很容易导致变形，变形后，孔盖的关闭就受到了影响。

图1 凹凸孔盖结构示意图

3.3 孔盖的辅助铰链

上文提到的体积较大孔盖，例如轻灰炉进料壳体侧壁使用的孔盖，由于进料壳体成桶状，所以这个孔盖要特殊制作，盖子的内侧与进料壳体的圆弧度相同，外部用钢板焊接制作，空腔结构，正方形，单边尺寸为800 mm左右，深度最大尺寸为300 mm左右，单个盖子的重量达到几十公斤。进料壳体内部清理碱疤、进料翅片检修以及煅烧炉内部修理等等，均需要从这个孔盖进入，所以它的开关频率还是比较高的。如此大型的孔盖，如果使用单边螺杆联接方式，由于深度较大，开关时非常困难；如果人工手抬安装，盖子一旦脱离，很容易将脚砸伤，危险性非常大。我公司根据现场实际使用情况，采用四连杆原理，制作孔盖的辅助铰链，使用轻便，一人即可完成开关，安全高效。主要结构见图2。

图2 辅助铰链结构示意图

3.4 一种性能优异的孔盖结构(专利产品)

根据多年生产操作经验，在轻重灰生产过程中，一种密封性好、开关简便、安全可靠的孔盖是非常必要的。在与相关设备制造厂家综合研究和重复试验后，制作出一种性能优异的孔盖(已申请专利)，这种孔盖不仅在轻重灰生产过程中使用，同样在煤炭、石块等固体物料，甚至液体输送过程，都可以使用。主要结构见图3。

1.压杆 2.铰链 3.短节 4.锁紧装置 5.盖 6.硅胶密封圈图3 改进后的孔盖结构示意图

改进后的孔盖主要由压杆、铰链、短节、锁紧装置、盖子、硅胶密封圈等几部分组成，其中压杆和铰链与盖子联接在一起，耐高温硅胶密封圈为成型产品，套装在短节上，整体材质建议使用不锈钢，耐腐蚀。

性能描述：

该孔盖使用前，需进行金属加工和焊接制作，相关联部件如图3所示。使用时，先将短节焊接在设备本体上，然后组合使用即可。总体来说，虽然制作过程比其他的孔盖复杂，但是安装使用后，轻便简单，密封性好，使用寿命长，可以满足各种尺寸和不同环境的使用。

该孔盖最关键点，部件4锁紧装置和部件1压杆的配合，部件4的锁紧装置上有一个横杆，横杆是卡在部件1压杆下侧的凹槽内，搬动压杆，可以平放在盖子的上部，由于锁紧装置的横杆和凹槽配合时，随着压杆的移动和凹槽开口方位的变化，部件1和部件4便紧密的配合在一起，而且不容易脱落。压杆采用杠杆原理，操作人员一手即可轻松搬动，开关非常灵活。

另外，短节与盖子配合处，安装了耐高温硅胶条，硅胶条呈“n”形结构，卡在短节上，硅胶条是通用产品，价格低廉，很容易采购到。盖子与硅胶条在上述压紧结构的配合下，密封性非常好；同时盖子为平板结构，对于短节口的要求不高，所以使用非常方便，短节可以为圆形或方形等其它形状。在使用一两年后，当硅胶条老化时，更换硅胶条即可，其余部件不用处理。