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中实洛阳重型机械有限公司 回转窑机机械部分销售人员技术培训 一 回转窑简介二 回转窑技术参数及型号三 回转窑的组成部分四 回转窑主要件的制造工艺 回转窑工作原理图 一 回转窑简介 回转窑是指旋转煅烧窑 俗称旋窑 属于建材设备类 回转窑按处理物料不同可分为水泥窑 冶金化工窑和石灰窑 例如水泥窑主要用于煅烧水泥熟料 分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类 冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧 铬 镍铁矿氧化焙烧 耐火材料厂焙烧高冶金矿和铝厂焙烧熟料 氢氧化铝 化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物 石灰窑 即活性石灰窑 用于焙烧钢铁厂 铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石 在建材 冶金 化工 环保等许多生产行业中 广泛地使用回转圆备对固体物料进行机械 物理或化学处理 这类设备被称为回转窑 回转窑的应用起源于水泥生产 1824年英国水泥工j阿斯普发明了间歇操作的土立窑 1883年德国狄茨世发明了连续操作的多层立窑 1885英国人兰萨姆发明了回转窑 在英 美取得专利后将它投入生产 很快获得可观的经济效益 回转窑的发明 使得水泥工业迅速发展 同时也促进了人们对回转窑应用的研究 很快回转窑被广泛应用到许多工业领域 并在这些生产中越来越重要 成为相应企业生产的核心设备 它的技术性能和运转情况 在很大程度上决定着企业产品的质量 产量和成本 只要大窑转 就有千千万 这句民谣就是对生产中回转窑重要程度的生动描述 在回转窑的应用领域 水泥工业中的数量最多 水泥的整个生产工艺概括为 两磨一烧 其中 一烧 就是把经过粉磨配制好的生料 在回转窑的高温作用下烧成为熟料的工艺过程 因此 回转窑是水泥生产中的主机 俗称水泥工厂的 心脏 建材行业中 回转窑除锻烧水泥熟料外 还用来锻烧粘土 石灰石和进行矿渣烘干等 耐火材料生产中 采用回转窑锻烧原料 使其尺寸稳定 强度增加 再加工成型 有色和黑色冶金中 铁 铝 铜 锌 锡 镍 钨 铬 锉等金属以回转窑为冶炼设备 对矿石 精矿 中间物等进行烧结 焙烧 如 铝生产中用它将氢氧化铝焙烧成氧化铝 炼铁中用它生产供高炉炼铁的球团矿 国外的 sl rn法 krupp法 用它对铁矿石进行直接还原 氯化挥发焙烧法采用它提取锡和铅等 选矿过程中 用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧 使矿石原来的弱磁性改变为强磁性 以利于磁选 化学工业中 用回转窑生产苏打 锻烧磷肥 硫化钡等 上世纪60年代 美国lapple等发明了用回转窑生产磷酸的新工艺 该法具有能耗低 用电少 不用硫酸和可利用中低品位磷矿的优点 很快得到推广 此外 在环保方面 世界上发达国家利用水泥窑焚烧危险废物 垃圾已有20余年的历史 这不仅使废物减量化 无害化 而且将废物作为燃料利用 节省煤粉 做到废物的资源化 水泥回转窑 水泥窑目前主要有两大类 一类是窑筒体卧置 略带斜度 并能作回转运动的称为回转窑 也称旋窑 另一类窑筒体是立置不转动的称为立窑 水泥回转窑的类型即特点 水泥工业在发展过程中出现了不同的生产方法和不同类型的回转窑 按生料制备的方法可分为干法生产和湿法生产 与生产方法相适应的回转窑分为干法回转窑和湿发回转窑两类 由于窑内窑尾热交换装置不同 又可分为不同类型的窑 回转窑的分类大致如下 1 湿法回转窑的类型 用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑 湿法生产是将生料制成含水为32 40 的料浆 由于制备成具有流动性的泥浆 所以各原料之间混合好 生料成分均匀 使烧成的熟料质量高 这是湿法生产的主要优点 2 干法回转窑的类型 干法回转窑与湿法回转窑相比优缺点正好相反 干法将生料制成生料干粉 水分一般小于1 因此它比湿法减少了蒸发水分所需的热量 中空式窑由于废气温度高 所以热耗不低 干法生产将生料制成干粉 其流动性比泥浆差 所以原料混合不好 成分不均匀 水泥立窑的类型即特点我国目前使用的立窑有两种类型 普通立窑和机械立窑 普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料 人工卸料 机械立窑是机械加料和机械卸料 机械立窑是连续操作的 它的产 质量及劳动生产率都比普通立窑高 根据建材技术政策要求 小型水泥厂应用机械化立窑 逐步取代普通立窑 二 回转窑技术参数及型号 规格 4 60生产能力 2500吨 天窑体斜度 4 支承数 3个挡轮形式 液压窑体转速 主传窑体转速动 0 41 4 07转 分辅助传动 8 2转 小时主传动 电动机 zsn4 355 092减速器 yns1110 22 4vbri 22 4辅助传动 电动机 y180l 4减速器 yns440 45 i 45总重 不包括耐火砖 510吨 三 回转窑的组成部分 回转窑主要是由窑头密封 支撑装置 筒体部分 传动装置 大齿圈装置 带挡轮装置 窑尾密封 挡轮管路系统 挡轮油泵站 窑头罩 回转窑专用工具组成 回转窑结构图 窑尾密封装置2 支承装置3 筒体装置4 传动装置5 带挡轮支承装置6 液压挡轮装7 窑头罩 1 筒体装置简体是回转窑的主要组成部分 它是一个钢质的圆筒 预先用钢板做成一段一段的圆简 安装时再把各段铆接或焊接而成 直径一般2 6m 长度30 200m 筒体外有若干道轮带 安放在相对应的托轮上 为使物料能由窑尾逐渐向窑前运动 筒体一般有3 5 的斜度 为了保护筒体 筒体内镶砌有100一230mm厚的耐火材料 2 支承装置支承装置是回转窑的重要组成部分 它承受着窑的全部重量 对窑体还起定位作用 使回转窑能安全平稳地运转 支承装置由轮带 托轮 轴承和挡轮组成 如图 3轮带 轮带是一个坚固的大圆钢圈 套装在窑筒体上 整个回转窑 包括窑砖和物料 的全部重量 通过轮带传给托轮 由托轮支承 轮带随筒体在托轮上滚动 其本身还起着增加筒体刚性的用 4托轮及其轴承 托轮是一个坚固的钢质鼓轮 通过轴承支撑在窑的基础上 为了节省材料和减轻质量 轮中设有带孔的辐板 托轮的中心贯穿一轴 两轴颈安装于两轴承之中 托轮的直径一般为轮带直径的1 4其宽度一般比轮带50 100mm 托轮由托轮轴承来支承 托轮轴承有滑动轴承 滚动轴承 滑动一滚动轴承三种 托轮轴承是在不良的环境中工作 它承受的负荷大 温度高 周围灰尘大 因此托轮轴承应能适应这样的工作环境 滚动轴承具有结构简单 维修方便 摩擦力小 电耗小及制造简单等优点 但由于托轮的荷载可达数百吨 所需滚动轴尺寸大 制造困难 目前很少使用 一般采用滑动轴承 我国目前一般用zg45制造轮带 用zg55制造托轮 并使托轮的硬度高于轮带硬度30 40hb 托轮轴承工作时负荷大 温度高 周围灰尘大 因此一般采用滑动轴承 其结构如下图 瓦衬1镶在球面瓦2上 球面瓦与轴承座3是球面接触 运转中能够自动调整 油勺4能带动油润倩 球面瓦用水冷却 轴端设有止推盘5 轴肩设有止推环6 用以承受轴向推力 轴承固定在底座7上 设有调整托轮中心线的顶丝8 用以调整每对托轮间的距离或中心线与窑体中心线偏斜的角度 5挡轮 回转窑筒体是以3 5 的斜度支承在托轮支承装置上 当窑回转时 回转窑筒体是要上 下窜动的 但这个窜动必须限制在一定范围之内 为了及时观察或控制窑的帘动 在某道 一般靠近大齿轮的一道 轮带两侧设有挡轮 挡轮为我们指出筒体在托轮上的运转位置是否正确 并起到限制或控制简体轴向窜动的作用 挡轮按其工作原理 可分为不吃力挡轮 吃力档轮及液压挡轮三种 由于不吃力挡轮 吃力档轮存在一些缺陷所以目前都采用液压挡轮 设有这种挡轮的窑 托轮与轮带完全可以平行安装 窑体在弹性滑动作用下向下滑动 到达一定位置后 经限位开关启动液压油泵 油液再推动挡轮和窑体向上窜动 上窜到一定位置后 触动限位开关 油泵停止工作 筒体又靠弹性滑动作用向下滑动 如此往返 使轮带以每8 12h移动1 2个周期的速度游动在托轮上 如果移动速度过快 会使托轮与轮带以及大小齿轮表面产生轴向刻痕 6传动装置 传动装置的作用就是把原动力传递给筒体并减小到所要求的转速 回转窑的传动装置由电动机 减速机及大小齿轮所组成 回转窑是慢速转动的锻烧设备 窑型 安装斜度和缎烧要求的不同 回转窑的转速也有区别 窑速一般控制在 0 5 3 0r min之间 新型干法回转窑的窑速可达3 8r min 慢速转动的目的在于使缎烧物料翻滚 混合 换热和移动 控制锻烧时间 保证物料在窑内充分地进行物理和化学反应 7大小齿轮 大齿轮固定在筒体切线方向的弹簧板上 弹簧板一般用20 30mm厚的钢板 宽与齿轮相等 一端成切线与垫板及窑固定在一起 一端用螺检与大齿轮接合在一起 接合处可以插入垫板 这样可以调节大齿轮中心与窑体中心位置使之对准 这种连接方式 具有较大的弹性 能减少因筒体弯曲或开 停车时的冲击对大 小齿轮的影响 缺点是安装较困难 中心不易找准 齿轮制造困难 一般大齿轮用zg45 zg35crmo 铸钢制造 小齿轮用50 42crmo 锻钢制成 以便两者磨损均衡 传动装置的特点 1 传动比大回转窑的转速很慢 采用普通转速的电动机时其主传动装置的传动比为500 700 因而在低速齿轮上产生很大的圆周力 在大速比 大扭矩的条件下 设计出既简单又先进的减速装置 这是传动装置的主要研究方向 2 平滑无级调速 调节范围宽 根据煅烧工艺的要求 物料在窑中完成物理化学反应所需要的时间是随着原料 燃料等因素的不同 而有所变化 而且窑内情况随时都在变化 因而要求窑速能无级调整 根据经脸 调速范围为1 3 1 4传动要求平稳 运转时筒体不能有振动 要求机械零件有一定的加工精度 要求电机具有平稳的调速特性 以达到平稳地改变窑速的目的 3 启动力矩大 由于回转窑常在满载条件下启动 此时托轮轴与轴瓦之间的摩擦阻力矩很大 克服窑体和物料的惯性 只有当窑转动后 在托轮轴承内形成了油膜 摩擦力矩才能下降到正常负荷值 因此 一般要求电机启动力矩为正常工作力矩的2 5倍左右 8传动方式 回转窑用的传动装置 有减速机传动 减速机与半敞式齿轮组合传动 减速机与三角皮带组合传动及双传动四种 确定单传动或双传动的主要依据是电动机功率的大小 目前电动机功率在150kw以下 均为单传动 250kw以上一般为双传动 而150 250kw之间 单双传动都有 除了主传动系统外 有的回转窑还设有铺助传动系统 它是以铺助电动机为动力 在主减速机与辅助电动机之间 设有辅助减速机与辅助电动机相连 由于速比的增大 可以使窑以非常缓慢的速度旋转 它与主传动系统分别用不同的电源或其他能源 它的主要作用是 当主电源或主电动机发生故障时 定时转窑 以免筒体在高温下停转时间过长而造成弯曲 在砌砖或检修时能便筒体停留在某个指定位置 回转窑启动时开始用辅助电动机启动可减少启动时的能最消耗 目前回转窑常用的电动机及调速方法有 直流电动机 可控硅调速 绕线型转子异步电动机 电阻调速及可控硅串励调速 电磁调速异步电动机 滑差电动机 整流子变速异步电动机等 近年来随着变频技术的发展 也可采用异步电动机变频调速 这样可以取消辅助传动装置 目前大型窑一般采用直流电动机 随着回转窑规格的逐渐加大 传动功率也越来越大 同时大功率 大速比减速机的设计制造难度大以及传动装置的零部件也越来越大 给制造 运输 安装和维修都带来了一些困难 因此现代大型回转窑上 广泛地采用了双传动系统 9密封装置 窑头或窑尾如果密封效果不佳 将会影响窑内物料的正常煅烧 导致热料质童下降 如窑头漏入过量的冷空气 则会减少由熟料冷却设备入窑的二次空气量 并降低二次空气的温度 对熟料冷却不利 而且窑内火焰温度也会降低 从而影响燃料的燃烧速度 增大热损失 如果窑尾漏风 由于负压较大 极易吸入大量的冷空气 使窑内大量废气不能排出 燃料不能完全燃烧 导致热工制度被破坏 增加燃料的消耗和排风机负荷 并增加电耗 降低窑的产 质量 并影响到电收尘的安全和效率 特别是带各种预热器的窑 会降低进入预热器的废气温度 从而影响预热器的热效率 密封装置性能的好坏 对窑系统的正常运转和窑产质处及能耗等均具有重大意义 对密封装置有如下要求 1 密封性要好 窑头处负压较小 处于零压附近 密封要求可以低些 但是窑尾处负压较高 干法预热器窑可达150一1000pa 湿法长窑可达300一1500pa 因此要求密封装置能适应这样的负压 2 在保证密封可靠的前提下 在结构上应很好地适应筒体正常运转和正常的窑体上下帘动 径向跳动 筒体中心线弯曲及制造误差 窑体温度变化时热胀冷缩 悬臂端轻微弯曲变形等要求 3 零件磨损应小 使用周期要长 因为在窑的密封处气流温度高 粉尘多 并且润滑比较困难 容易磨损 在进行形状设计时 要避免有积灰的地方 在材质上要求能耐高温 耐磨 防止润滑油漏失 4 在结构上要简单 易于制造 能长期可靠地工作 维护方便 密封装置形式及特点 窑的密封可分为静密封和动密封两种 动密封又分为非接触和接触式 目前国内用于回转窑上的密封装置主要有迷宫式和接触式密封装置 石墨滑块式密封装置 薄片式密封装置 气密式密封装置等多种 密封装置的结构形式很多 但还没有一种万能的结构型 没有任何一种密封结构能够适应所有类型窑的各种情况 对于具体使用条件应作具体分析 从而寻找在具体情形下最经济 最可靠的密封方案 设计出密封性能好 对筒体的各种运动适应性强 结构简单 磨损少 防尘隔热好的密封装置 下面我们对几种密封形式做简单介绍 1 迷官式密封装置迷官式密封装置根据气流通道方向不同 分为轴向迷宫式密封和径向迷宫式密封 其原理是让空气流经曲折的通道 产生流体阻力 使漏风量减少 迷宫式密封结构简单 没有接触面 不存在磨损问题 同时不受筒体窜动的影响 为了避免动 静密封圈在运动中发生接触 考虑到筒体与迷宫密封圈本身存在的制造误差及筒体的热膨冷缩 窜动 弯由 径向跳动等因素 相邻的迷宫圈间的间隙不能太小 一般不小于24 40mm 间隙越大 迷宫数量越少 密封效果也就越差 迷宫式密封适用于气体压力小的地方或与其他密封结合使用 其结构如图5 32 2 气封式密封简单的说气封式密封用专用鼓风机通过若干个空气喷嘴对着风冷套将空气吹向窑口护板进行冷却延长其使用寿命 同时 空气被护板和筒体预热后在风罩内的正压作用下 通过两侧密封板缝隙 部分进人窑头罩 部分排入大气 由于窑头罩内处于0一50fa的微负压 密封板预留的偏摆间隙较小 所以漏人窑内的气体量不多 且预热后有一定温度 对窑内燃烧状态影响不大正压气封适用于窑头 不适用于负压较大的窑尾 这种密封的优点是没有磨损件 维修量小 结构简单 不足之处是漏人部分较低温度的二次空气 对窑系统热效率有一定的影响 气封式密封的特点是运动件与静止件完全脱离接触 全靠气体密封 即在密封处形成正压或负压密封 因抽出的气体含有尘粒 需经净化后排人大气 增加投资 系统复杂 故没有得到推广 a 史密斯式正气封 b 富乐式正压气封 3 汽缸式 主婆靠两个大直径的摩擦环 一动一静 端面保持接触从而实现密封 为了使静止密封环能做微小的浮动 以适应筒体轴向位移 还用缠绕一周的石棉绳进行填料式密封 这种密封在半个世纪以前就已广泛用于窑尾 只是结构上有所改进而已 图5 34所示为汽缸式窑尾密封 图5 35所示为汽缸式窑头密封 它们相比以前的结构 这种密封技术成熟 效果良好 缺点是气动装置系统复杂 而且需要安装专用的小型空压机 单独供气 造价较高 维护工作量大 4 石墨块密封 石墨块密封装置如图5 37所示 石墨块在钢丝绳及钢带的压力下