1 概述

天脊煤化工集团股份有限公司120万吨/年的硝酸磷肥装置，其中有2台350t/h回转圆筒干燥机（简称转筒干燥机）采用实心矩形滚圈支撑整个筒体及物料的重量，使其能在托辊上回转。冷态下滚圈松套在筒体鞍座板上，预留膨胀间隙。运转时，筒体受热膨胀，间隙消失，滚圈与鞍座板紧密接触不产生相对滑动。该回转干燥机采用40组楔形鞍座板，均匀焊接在筒体上，将筒体载荷传递到滚圈上，使筒体不直接与滚圈相互磨损。滚圈左右两侧布置了挡圈，挡圈焊接在鞍座板上，并用筋板加强，防止滚圈轴向窜动。

转筒干燥机基本参数如下表所示：

转筒干燥机采用并流直接传热用热空气对硝酸磷肥颗粒进行干燥，将硝酸磷肥含水量由1.3%降到0.6%。来自双转鼓造粒机的湿硝酸磷肥颗粒，靠重力经进料箱流入干燥机。来自鼓风机空气经蒸汽加热器加热到130～142℃进入干燥机。干燥机内热空气在引风机的作用下与硝酸磷肥颗粒同向流动。硝酸磷肥颗粒在螺旋抄板、升举抄板和十字抄板的作用下，与热空气直接接触进行传质、传热，达到干燥的目的。出干燥机后，热空气进入旋风除尘器和袋滤器进行除尘处理。硝酸磷肥颗粒通过螺旋输送机、斗提机进入筛分工序。

2 事故经过及损坏情况

2016年1月17日，1台转筒干燥机前、后滚圈的挡圈局部脱落，被迫停车处理。检查发现：

①后滚圈西侧挡圈掉一块，长约1.2m，挡圈一端有多条重叠弧状挤压痕迹。后滚圈西侧端面局部有挤压痕迹。挡圈与鞍座板的两处焊口开裂，与5块筋板的焊口开裂。5块筋板没有脱落，还固定在筒体的鞍座板上。

②前滚圈西侧挡圈掉5块，长约6m，筋板多为本体撕裂，一小半随挡圈脱落，一大半留在筒体的鞍座板上。

③后滚圈东侧挡圈的筋板有个别开裂，前滚圈东、西两侧没有脱落的挡圈上也有部分筋板开裂，且前滚圈开裂筋板数量比后滚圈多。

3 原因分析

3.1 挡圈脱落

从后滚圈西侧脱落的挡圈损坏情况看，挡圈一端被反复挤压，观察同侧挡轮和滚圈端面发现局部均有磨损痕迹。从而判断挡圈一端焊口先脱开，随筒体旋转到下半圈时，因重力作用脱开端下垂。当旋转到下部挡轮位置时，下垂的一端挤到西侧挡轮和后滚圈的缝隙中，后滚圈突然受到一个向上的附加力。因为挡轮位置是固定的，所以滚圈带动筒体上窜，使前滚圈与其西侧挡圈接触，西侧挡圈向上推动前滚圈，挡圈受力突然增加，固定挡圈的筋板受力也突然增大。与此同时，后滚圈西侧下垂挡圈的下垂端被挤压变形，另一端未开焊缝受力增大。随着筒体的旋转，下垂挡圈从挡轮和滚圈的缝隙中挤出，附加力又突然消失。当下垂挡圈再次旋转到挡轮位置时，附加力再次产生。如此周而复始，前滚圈西侧挡圈固定筋板受到一个很大的交变应力作用，筒体旋转一圈，应力交变一次，若干圈后，固定筋板断裂，西侧挡圈开始逐块脱落。下垂挡圈未开焊缝也受到交变应力作用，焊缝撕裂，整块挡圈脱落。

3.2 筋板开裂

筋板断口多为旧痕迹，检查发现未脱落挡圈的部分筋板也存在开裂现象，在挡圈脱落前，已有部分疲劳开裂，当挡圈受力突然增大，已疲劳的筋板承受不住突然而来的巨大冲击，发生大面积断裂，导致挡圈多块脱落。说明正常运行时，挡圈受力就偏大，筋板强度就不够。

3.3 挡圈受力情况

冷态时，滚圈与鞍座板留有膨胀间隙1mm，正常运转时筒体温度升高，间隙消失，滚圈与鞍座板胀死，摩擦力增大，两者之间没有相对运动，挡圈几乎不受力。如果膨胀间隙太大，筒体升温后仍然存在间隙，则筒体鞍座板和滚圈之间的摩擦力减小，两者就会产生相对运动，挡圈受力增大。挡圈是靠筋板固定在鞍座板上，滚圈对挡圈的轴向推力、端面摩擦力由筋板承担，挡圈受力过大时，筋板强度不能满足使用要求，导致筋板疲劳开裂，挡圈脱落。

3.4 滚圈与鞍座板间隙大

由于滚圈已经使用近30a，滚圈内圈与鞍座板常年磨损，内圆弧面异型磨损严重，滚圈截面出现内凸现象，圆周方向出现波浪变形，各部位与鞍座板的间隙大小不一，滚圈和筒体接触不均匀，各点受力也不均匀，间隙小的部位受力大，磨损较快，导致总间隙进一步增大。再加上从1996年开始筒体出现裂纹，2014年滚圈出现裂纹（已进行补焊），在一定程度上破坏了滚圈和筒体的圆柱度，也导致滚圈和鞍座板之间的间隙调整困难，无法达到设计值，滚圈和鞍座板间隙存在偏大现象。

通过分析，挡圈脱落的直接原因是挡圈受力过大，筋板强度不够。根本原因是滚圈异型磨损导致与鞍座板的间隙偏大，摩擦力减小，挡圈受力增大。

4 解决方案

（1）后滚圈和其西侧挡圈异形磨损严重，间距较大，为调整滚圈和挡圈间隙，本次检修将滚圈顶起使其与东侧挡圈接触，将西侧挡圈全部割开，向内移动，贴死滚圈后重新与鞍座板进行了焊接。将挡圈的全部筋板进行了更换，筋板厚度由12mm增加到16mm，从2块筋板增加为3块筋板。对变形挡圈进行更换。将挡圈圆周方向与鞍座板进行焊接。

（2）前滚圈西侧脱落的挡圈进行恢复，东西两侧开裂的筋板进行了更换，筋板厚度均加厚到16mm，并将2块筋板增加了3块筋板。

5 防范措施

（1）每月对鞍座板、挡圈、筋板进行全面检查，对存在的问题早发现早处理，避免挡圈脱落事故。

（2）将磨损、开裂严重的滚圈及筒节、鞍座板、挡圈更换列入大修计划。

（3）更换鞍座板时要严格控制滚圈与鞍座板、滚圈及挡圈的间隙。滚圈与鞍座板直径间隙不大于1mm，滚圈径向跳动不大于5mm，轴向窜动不大于3mm，滚圈与两侧挡圈总间隙不大于3mm。

6 结束语

综上所述，由于转筒干燥机的长期使用，滚圈和鞍座板相互磨损，两者间隙变大，导致挡圈受力增大；又由于挡圈筋板厚度较薄、数量较少，导致筋板强度不够。挡圈受力增大和筋板强度不够导致在正常运转过程中筋板发生疲劳开裂，使得后滚圈西侧一块挡圈一端脱开，并挤入滚圈和挡轮的缝隙中，产生较大的交变应力，加剧了挡圈的受力，造成多块筋板快速断裂，导致挡圈脱落事故。为了解决燃眉之急，临时增加筋板厚度和数量，提高了筋板的强度，恢复了生产。为了解决鞍座板和滚圈长期磨损间隙大且不好调整的根本问题，于2016年6月大修期间，对滚圈及筒节、鞍座板、挡圈等进行了更换改造，同时制定了一些防范措施，对干燥机的日常维护和检修加强了管理。到目前为止，该转筒干燥机一直运行正常，没有再发生类似事故。