1 概述

天脊煤化工集團股份有限公司120萬噸/年的硝酸磷肥裝置，其中有2臺350t/h回轉圓筒干燥機（簡稱轉筒干燥機）采用實心矩形滾圈支撐整個筒體及物料的重量，使其能在托輥上回轉。冷態下滾圈松套在筒體鞍座板上，預留膨脹間隙。運轉時，筒體受熱膨脹，間隙消失，滾圈與鞍座板緊密接觸不產生相對滑動。該回轉干燥機采用40組楔形鞍座板，均勻焊接在筒體上，將筒體載荷傳遞到滾圈上，使筒體不直接與滾圈相互磨損。滾圈左右兩側布置了擋圈，擋圈焊接在鞍座板上，并用筋板加強，防止滾圈軸向竄動。

轉筒干燥機基本參數如下表所示：

轉筒干燥機采用并流直接傳熱用熱空氣對硝酸磷肥顆粒進行干燥，將硝酸磷肥含水量由1.3%降到0.6%。來自雙轉鼓造粒機的濕硝酸磷肥顆粒，靠重力經進料箱流入干燥機。來自鼓風機空氣經蒸汽加熱器加熱到130～142℃進入干燥機。干燥機內熱空氣在引風機的作用下與硝酸磷肥顆粒同向流動。硝酸磷肥顆粒在螺旋抄板、升舉抄板和十字抄板的作用下，與熱空氣直接接觸進行傳質、傳熱，達到干燥的目的。出干燥機后，熱空氣進入旋風除塵器和袋濾器進行除塵處理。硝酸磷肥顆粒通過螺旋輸送機、斗提機進入篩分工序。

2 事故經過及損壞情況

2016年1月17日，1臺轉筒干燥機前、后滾圈的擋圈局部脫落，被迫停車處理。檢查發現：

①后滾圈西側擋圈掉一塊，長約1.2m，擋圈一端有多條重疊弧狀擠壓痕跡。后滾圈西側端面局部有擠壓痕跡。擋圈與鞍座板的兩處焊口開裂，與5塊筋板的焊口開裂。5塊筋板沒有脫落，還固定在筒體的鞍座板上。

②前滾圈西側擋圈掉5塊，長約6m，筋板多為本體撕裂，一小半隨擋圈脫落，一大半留在筒體的鞍座板上。

③后滾圈東側擋圈的筋板有個別開裂，前滾圈東、西兩側沒有脫落的擋圈上也有部分筋板開裂，且前滾圈開裂筋板數量比后滾圈多。

3 原因分析

3.1 擋圈脫落

從后滾圈西側脫落的擋圈損壞情況看，擋圈一端被反復擠壓，觀察同側擋輪和滾圈端面發現局部均有磨損痕跡。從而判斷擋圈一端焊口先脫開，隨筒體旋轉到下半圈時，因重力作用脫開端下垂。當旋轉到下部擋輪位置時，下垂的一端擠到西側擋輪和后滾圈的縫隙中，后滾圈突然受到一個向上的附加力。因為擋輪位置是固定的，所以滾圈帶動筒體上竄，使前滾圈與其西側擋圈接觸，西側擋圈向上推動前滾圈，擋圈受力突然增加，固定擋圈的筋板受力也突然增大。與此同時，后滾圈西側下垂擋圈的下垂端被擠壓變形，另一端未開焊縫受力增大。隨著筒體的旋轉，下垂擋圈從擋輪和滾圈的縫隙中擠出，附加力又突然消失。當下垂擋圈再次旋轉到擋輪位置時，附加力再次產生。如此周而復始，前滾圈西側擋圈固定筋板受到一個很大的交變應力作用，筒體旋轉一圈，應力交變一次，若干圈后，固定筋板斷裂，西側擋圈開始逐塊脫落。下垂擋圈未開焊縫也受到交變應力作用，焊縫撕裂，整塊擋圈脫落。

3.2 筋板開裂

筋板斷口多為舊痕跡，檢查發現未脫落擋圈的部分筋板也存在開裂現象，在擋圈脫落前，已有部分疲勞開裂，當擋圈受力突然增大，已疲勞的筋板承受不住突然而來的巨大沖擊，發生大面積斷裂，導致擋圈多塊脫落。說明正常運行時，擋圈受力就偏大，筋板強度就不夠。

3.3 擋圈受力情況

冷態時，滾圈與鞍座板留有膨脹間隙1mm，正常運轉時筒體溫度升高，間隙消失，滾圈與鞍座板脹死，摩擦力增大，兩者之間沒有相對運動，擋圈幾乎不受力。如果膨脹間隙太大，筒體升溫后仍然存在間隙，則筒體鞍座板和滾圈之間的摩擦力減小，兩者就會產生相對運動，擋圈受力增大。擋圈是靠筋板固定在鞍座板上，滾圈對擋圈的軸向推力、端面摩擦力由筋板承擔，擋圈受力過大時，筋板強度不能滿足使用要求，導致筋板疲勞開裂，擋圈脫落。

3.4 滾圈與鞍座板間隙大

由于滾圈已經使用近30a，滾圈內圈與鞍座板常年磨損，內圓弧面異型磨損嚴重，滾圈截面出現內凸現象，圓周方向出現波浪變形，各部位與鞍座板的間隙大小不一，滾圈和筒體接觸不均勻，各點受力也不均勻，間隙小的部位受力大，磨損較快，導致總間隙進一步增大。再加上從1996年開始筒體出現裂紋，2014年滾圈出現裂紋（已進行補焊），在一定程度上破壞了滾圈和筒體的圓柱度，也導致滾圈和鞍座板之間的間隙調整困難，無法達到設計值，滾圈和鞍座板間隙存在偏大現象。

通過分析，擋圈脫落的直接原因是擋圈受力過大，筋板強度不夠。根本原因是滾圈異型磨損導致與鞍座板的間隙偏大，摩擦力減小，擋圈受力增大。

4 解決方案

（1）后滾圈和其西側擋圈異形磨損嚴重，間距較大，為調整滾圈和擋圈間隙，本次檢修將滾圈頂起使其與東側擋圈接觸，將西側擋圈全部割開，向內移動，貼死滾圈后重新與鞍座板進行了焊接。將擋圈的全部筋板進行了更換，筋板厚度由12mm增加到16mm，從2塊筋板增加為3塊筋板。對變形擋圈進行更換。將擋圈圓周方向與鞍座板進行焊接。

（2）前滾圈西側脫落的擋圈進行恢復，東西兩側開裂的筋板進行了更換，筋板厚度均加厚到16mm，并將2塊筋板增加了3塊筋板。

5 防范措施

（1）每月對鞍座板、擋圈、筋板進行全面檢查，對存在的問題早發現早處理，避免擋圈脫落事故。

（2）將磨損、開裂嚴重的滾圈及筒節、鞍座板、擋圈更換列入大修計劃。

（3）更換鞍座板時要嚴格控制滾圈與鞍座板、滾圈及擋圈的間隙。滾圈與鞍座板直徑間隙不大于1mm，滾圈徑向跳動不大于5mm，軸向竄動不大于3mm，滾圈與兩側擋圈總間隙不大于3mm。

6 結束語

綜上所述，由于轉筒干燥機的長期使用，滾圈和鞍座板相互磨損，兩者間隙變大，導致擋圈受力增大；又由于擋圈筋板厚度較薄、數量較少，導致筋板強度不夠。擋圈受力增大和筋板強度不夠導致在正常運轉過程中筋板發生疲勞開裂，使得后滾圈西側一塊擋圈一端脫開，并擠入滾圈和擋輪的縫隙中，產生較大的交變應力，加劇了擋圈的受力，造成多塊筋板快速斷裂，導致擋圈脫落事故。為了解決燃眉之急，臨時增加筋板厚度和數量，提高了筋板的強度，恢復了生產。為了解決鞍座板和滾圈長期磨損間隙大且不好調整的根本問題，于2016年6月大修期間，對滾圈及筒節、鞍座板、擋圈等進行了更換改造，同時制定了一些防范措施，對干燥機的日常維護和檢修加強了管理。到目前為止，該轉筒干燥機一直運行正常，沒有再發生類似事故。