回转窑清圈机百度知道.doc

回转窑刮圈机回转窑刮圈机（又名剃圈机、打圈机、清圈机、铲圈机）是用机械自动化的方法清理回转窑窑皮过厚的回转窑辅助设备，在不停窑的情况下发现结圈过厚时及时启动设备刮掉有害结圈，一般在二小时内能快速平整窑皮到合理厚度，采用该设备将彻底告别人工停窑打圈的历史。该技术是世界范围内唯一拥有自主知识产权的清除回转窑窑圈的机械类产品，国家知识产权局官方网站查询信息如下：发明专利号200410037079.1，专利名称是“清除回转窑窑圈方法及装置”，商业名称是“回转窑快速刮圈机”。回转窑刮圈机解决了一个世界性难题,受到全世界的广泛关注，被国际业界所肯定，目前已经实现出口，成为澳大利亚莱纳斯公司稀土项目中最核心的技术装备之一。该知识产权已由中国最大的律师事务所北京盈科律师事务所代理。 一、技术背景： 由海田禾发明并研制的回转窑智能化快速刮圈机是针对回转窑普遍存在的回转窑窑皮不均匀、厚窑皮、长窑皮、结圈、结瘤、结蛋等痼疾导致回转窑红窑、料层不均匀、回转窑系统阻力增大、回转窑内有效截面积缩小，严重影响回转窑产能和运转率而设计的一种机电一体化并具有智能化的中型机械，该机由刮刀、机械臂、行走系统、冷却系统和自动化控制系统组成，一般规格长十至二十五米，宽一点五至二点二米，高一点八至三点五米。实际大小尺寸应当根据用户现场要求设计和配置。二、回转窑快速刮圈机的用途：回转窑智能化快速刮圈机用于清除回转窑窑头和窑尾的结圈，包括前结圈、后结圈和窑口圈，平整回转窑的窑皮，扩大回转窑的有效截面积，提高回转窑产能和运转率。能有效的阻止和预防结圈。通过机械臂和刮刀在高温气体下对厚窑皮和回转窑窑圈底层的切削，实现不停窑快速、彻底清除回转窑厚窑皮和回转窑内结圈，使动态平衡中的回转窑窑皮表面均匀、平整、粗糙，物料翻滚移动顺畅平缓，料层均匀稳定。 众所周知，回转窑轴瓦发热均来自回转窑窑皮和回转窑窑圈的不均匀，当结圈形成后，在窑内形成一道“门槛”，阻碍了物料的前进和气体的流通，造成系统负荷超载；尤其是轮带处筒体的180径向不均匀的回转窑窑皮对窑圈更具有危害性；回转窑窑皮不均匀易引发回转窑红窑和补挂窑皮困难。使用回转窑快速刮圈机，可有效遏制回转窑红窑，保护轴瓦、电机和筒体，减少减速机、齿轮和齿圈的磨损，大幅度延长回转窑窑衬的使用寿命。 使用中不改变回转窑的工艺参数，有了回转窑刮圈机，回转窑结圈后无需冷烧热烧、停窑或减料冲料，能够有效提高回转窑的运转率，提高物料的焙烧质量和产量，减少设备空转率和非正常排污，使用中没有窑衬、窑皮被烧毁或烧损的风险，使用时不耗费材料。回转窑快速刮圈机适合于新型干法水泥回转窑、湿法水泥回转窑、氧化铝熟料回转窑、红钒钠回转窑、氧化球团回转窑、活性石灰回转窑、金属镁回转窑、高岭土回转窑、氧化锌回转窑和铝矾土回转窑等所有的回转窑。尤其重要的是，回转窑快速刮圈机的发明和应用对煤基回转窑直接还原铁（海绵铁）和煤基回转窑熔融还原铁（非焦炼铁）的健康发展具有决定性意义。可以说，没有刮圈机就没有煤基回转窑直接还原铁（海绵铁）和煤基回转窑熔融还原铁（非焦炼铁）的发展。回转窑快速刮圈机的发明者是湖南大学和中南大学部分知识分子组成的团队，这个团队依托湖南大学和岳麓山大学园区内雄厚的科技力量和人才优势，其研究课题具有前瞻性和预见性。早在20年前，这个团队针对煤基回转窑直接还原铁和煤基回转窑熔融还原铁存在三大技术难题而数十年裹足不前的困局，开始了艰苦卓绝的攻关。经过十多年的潜心研究和实验，终于发明了刮圈机，成为煤基回转窑直接还原铁和煤基回转窑熔融还原铁技术中最核心的部分。煤基回转窑熔融还原铁技术为全面利用我国鲕状赤铁矿、羚羊石矿、菱铁矿等难选矿种和丰富的低品位铁矿石资源，为综合回收钒钛铁矿石中的多种金属元素，为回收利用铜渣、铅锌渣，硫酸渣、铁鳞、冶金污泥等再生资源开辟了广阔的前景。在当前技术条件下，煤基回转窑熔融还原铁技术是唯一能够利用我国丰富的低品位铁矿石的工艺路线，在今后的数年或数十年内，可能全面取代当前的主流炼铁-高炉炼铁技术；进口铁矿石将逐步减少或完全停止，煤基回转窑熔融还原铁技术的装备制造市场容量可能达到数十万亿元。当前，一场争夺数十万亿元市场份额的商战风暴正在悄然兴起。三、回转窑快速刮圈机的工作原理： 回转窑智能化快速刮圈机的工作原理是一种类似于机床对工件内壁加工时的工作状况，即机械臂和刮刀从回转窑的窑头或窑尾伸入窑内，并能达到窑圈和厚窑皮形成的部位，其刮刀的轴向运行轨迹与回转窑筒体轴线大致平行，刮刀在径向上相对静止，设计者巧妙的利用回转窑筒体、窑皮和窑圈的转动以及与刮刀之间的相对位移所产生的动能切削窑圈。由于窑圈和厚窑皮表面在高温下呈现柔软松脆的形态，刮刀切断了窑圈和厚窑皮底层的热传导，使窑圈和厚窑皮根基丧失，导致窑圈和厚窑皮一部分炸裂软化而逐渐垮塌，脱落的窑圈和厚窑皮屑与窑内流动着的物料混合一起被继续煅烧，成为熟料。当窑圈和厚窑皮被清除后，刮刀自动快速退回窑外。实践证明，用此种方法清除厚窑皮和回转窑窑圈，扩大回转窑的有效截面积，保持回转窑筒体内壁截面较高的椭圆度，有效预防结圈显得十分容易、快捷，且十分有效。四、回转窑快速刮圈机的结构特点： 回转窑快速刮圈机采用人工智能技术，具有自动定位、自动行走、自动退出的功能，以确保生产和回转窑刮圈机自身的安全。刮圈机一般配备有自动控制系统，该系统具有抗干扰、抗粉尘和抗高温的功能。设备使用寿命预计为十周年以上，其中刮刀为易损件，可快速更换，使用寿命为一周年以上。D-T6型回转窑快速刮圈机刮刀和机械臂D-T6型回转窑快速刮圈机刮刀和机械臂是长沙海田禾矿冶科技公司最新设计的大型快速刮圈机的重要部件，刮刀和机械臂在D-T2型设计方案的基础上做了重大改进，可以承受更大的扭力和冲击，可以深入窑内更长的距离，适合窑径3米以上，或结圈、结瘤在距窑头门9D以内的氧化球团回转窑、干法水泥回转窑和氧化铝回转窑使用，尤其是针对某些回转窑大面积分布式结瘤而精心设计的。其缺点是窑头门上的窗口较大，工作时漏风较大，好在工作时间很短；一般情况下，窑结圈时，窑内负压极小，漏风有限，因此对工艺影响不大。 五、使用者的反馈：一般情况下在回转窑结圈还不太严重的时候就应当启动刮圈机工作，其效果更佳。六、快速刮壁机（刮圈机）性能特征问与答为了使广大客户进一步了解回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）的性能特征，现根据客户提出的问题，特用“问与答”的方式敬告客户，欢迎来电来函咨询，或下载本公司网站播放的视频、图片和文字说明，结合您所在单位设备的实际情况，为选型提供参考。问：回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）是什么样的机器，采用什么样的工作原理，由那些部件组成，具有哪些功能？答：这是一项有效治理回转窑结圈的技术改造工程，回转窑智能化快速刮壁机(刮圈机)是这一工程的核心技术。回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）是针对各种不同用途的氧化类回转窑“结圈”、“结瘤”、长厚窑皮而设计的一种光机电一体化并具有高度智能化的中型机械，是具有自主知识产权的高新技术产品，它的工作原理类似于车床车刀在加工工件内壁时的工作状况，回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）的刮刀在窑内仅作轴向移动，而在径向上则相对静止，利用回转窑、窑皮和窑圈转动所产生的动能，作用于刮刀上。工作时，窑圈的底层被切削而逐渐垮塌，达到彻底清除窑圈、刮除厚窑皮、长窑皮，使窑皮平整均匀，物料翻滚移动顺畅，扩大回转窑有效截面积，提高回转窑产能的目的。回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）由刮刀、机械臂、伸缩装置、激光定位系统、计算机控制系统和冷却系统组成。回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）采用人工智能技术，具有自动定位、自动行走、超限自动报警、自动提示、防止回转窑停电倒转、自动快速退出窑外和自动清除窑圈的功能，以确保生产和设备自身的安全并提高工作效率。D-T2型快速刮壁机（刮圈机）适合窑径三米以下（含三米）小型回转窑使用。D-T6型快速刮壁机（刮圈机）适合窑径三米以上大、中型回转窑使用。问：回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）是在什么样的背景下发明出来的？答：回转窑结圈、结瘤、结蛋、长厚窑皮和长长窑皮是各种回转窑普遍存在的现象，曾有人说过回转窑结圈是世界性难题。无论是早期的湿法水泥回转窑系统，还是近年来兴起的链篦机-回转窑-环冷机氧化球团回转窑系统；无论是以煤为燃料的回转窑还是以气或油为燃料的回转窑；无论是各种水泥回转窑、红钒钠回转窑、氧化铝熟料回转窑、氧化镁回转窑、氧化球团回转窑、二氧化钛回转窑和活性石灰回转窑等氧化类回转窑，还是碳素回转窑、永磁铁氧体回转窑或还原钛铁矿回转窑等还原类回转窑；从小到直径不足1米的永磁铁氧体回转窑到直径6米以上的大型链篦机-回转窑-环冷机氧化球团回转窑等，几乎所有的回转窑都有结圈的问题。回转窑结圈，严重的影响了回转窑的运转率，给企业带来巨大的经济损失，耗费了大量的人力物力。如湖南某企业的活性石灰回转窑，投资数千万元人民币，由于频繁结圈，长厚窑皮，严重影响正常的生产，导致长期不能达产，甚至长期停产。国内某企业在投资活性石灰窑选型时，由于考虑活性石灰回转窑有结圈问题，居然决定放弃石灰活性度高的回转窑系统，转而选用石灰活性度较低的竖窑系统。又如国内某红钒钠生产企业准备耗资数百万元建造煤气发生炉生产半水煤气，用来替代现有的煤粉作燃料，以减少结圈。我国是煤炭大国，煤炭资源丰富，以煤为燃料，成本相对较低，我国大多数回转窑采用煤为燃料，然而，以煤粉为燃料的回转窑其结圈的频率大大高于以油和气为燃料的回转窑，因此解决回转窑的结圈问题势在必行。早在上世纪90年代初，我们在对回转窑进行自动化控制的同时，就开始致力于回转窑窑圈和厚窑皮的研究和治理，先后在水泥回转窑、红钒钠回转窑、二氧化钛回转窑和活性石灰回转窑上实验，经历过多少次的失败和挫折，遭受过不少责难和非议，也最终得到过企业的理解和支持；耗费了大量的财力物力，取得了宝贵的经验教训；我们设计过多种多样的机型，特别是刮刀的设计费尽心血，只有当我们初步认识各种窑圈的共性和个性、初步认识到窑圈的本质后才取得进展，到2003年初，终于获得成功，达到“可以使用的产品”水平，这些产品经过一年多的稳定运行，我们才申请知识产权保护，以后又进一步创新改进，使其不断完善和成熟，如今已顺利完成产品化过程。问：回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）适用于哪些种类的窑型？答：按回转窑的用途分类，主要是氧化球团回转窑、活性石灰回转窑、新型干法水泥回转窑、湿法水泥回转窑、氧化铝熟料回转窑、红钒钠回转窑、铝酸盐水泥回转窑和化工联产水泥回转窑等氧化类回转窑。还原类回转窑未经证实。问：回转窑结圈常分为“前结圈”、“后结圈”和“结瘤”，有的窑还出现“厚窑皮”、“长窑皮”，智能化快速刮壁机（刮圈机）可以刮掉哪些形式的窑圈和结瘤？答：目前主要推广的是刮掉前结圈和位于窑头门一端9D以内的厚窑皮和结瘤等，对于水泥窑的后结圈（泥浆圈、硫碱圈未经证实），主要是快速刮壁机（刮圈机）的安装空间受到一定程度的限制，如紧靠窑尾的预热器、分解炉支柱或二/三次风管道需要稍微改变走向，有的烟室（沉降室/窑尾罩）需要改造，以便留出安装空间，另外，刮刀从窑尾进入，密封要求较高，这些尽管不改变基本工艺条件，毕竟工程量稍大，投资相对增加，而技术上没有任何问题；用户在选型时，后结圈的回转窑可选择D-T2型快速刮壁机（刮圈机），这种机型体积小，易于密封。某些湿法水泥回转窑或以料浆为原料的回转窑，窑内常安装有热交换装置，仅限于清除前结圈，因为刮刀无法越过窑尾的热交换装置。问：既然是“快速”刮壁机（刮圈机），那么一般启用刮壁机（刮圈机）后多长时间可以刮净窑圈？使用时要不要改变回转窑的工艺操作参数，要不要耗费材料，会不会影响生产？会不会影响操作？答：根据窑结圈的部位和长度不同，每次刮圈时间有长有短，一般最长不超过一个小时便可以彻底清除窑圈。对于某些回转窑内分布式结瘤，则需要更多一些时间。刮下的窑圈屑与窑内的物料混合，可以继续焙（煅）烧而变为熟料。使用快速刮壁机（刮圈机）时不需要改变工艺参数，不需要改变生料配比，不需要“冷烧、热烧”，不需要减窑速和减料；不损伤窑衬、挡料圈（喇叭口）和正常的窑皮。刮净窑圈后自动退出窑外，因而不影响生产，也不耗费任何材料，工作时只有极少的漏风和热损失，由于结圈后窑头负压极小甚至正压，漏风甚微，这种短时间内的漏风和热损失与结圈的后果相比，微不足道，可以忽略不计。使用快速刮壁机（刮圈机）时不会影响对回转窑的操作，每次清除窑圈后，机械臂和刮刀退出窑外，然后关闭窑头门上的专用窗口，回转窑完全恢复到正常生产状态。问：在回转窑烧成带（或氧化带），有的回转窑内气体温度高达1700度，机械臂在高温下会产生蠕变，你们如何解决刮刀和机械臂的耐热和抗氧化性能问题，如何防止机械臂的蠕变？答：假如您了解锅炉的热交换原理就知道了，锅炉的热交换管在1700度的高温氧化环境下可以正常工作，是因为管内有水的存在，从图中可以清楚的看出，处在同一环境下、用同一种材料制作的刮刀柄与刮刀，前者有水冷却可以使用数年，而后者只能使用不足1小时。在生产实践中，我们借鉴了锅炉热交换管这一工作原理，于是获得了成功。当然还需要采用金属表面耐高温抗氧化处理技术、传感器技术和人工智能技术，这些技术能够使快速刮壁机（刮圈机）在高温氧化环境下万无一失，运用自如。关于防蠕变技术，我们采用了一系列措施，有效的解决了机械臂在高温与常温环境交替变化时的蠕变问题。问：窑圈中的“前结圈”和结瘤一般在离窑头10米甚至30米的部位形成，有的需要有三十多米长的机械臂才能刮净窑圈和分布式结瘤，这么长的机械臂会产生巨大的扭力，你们如何解决这些技术难题？答：回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）的机械臂一般长度为回转窑8D-9D，大窑径的回转窑机械臂最长可达40多米，因此，刮刀和机械臂确实存在巨大扭力；我们在研究和应用中借鉴了建筑工地上塔吊的工作原理，并且进行了严格科学的计算和周密的设计。众所周知，某些塔吊机械臂长达80米，最前端仍然可以吊起超过一吨的建筑材料并在强风中移动自如，而回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）的机械臂一般不超过40米，比起塔吊机械臂来就是小巫见大巫了。刮刀和机械臂采用高强度材料，同时在刮刀和机械臂的某些部位，安装了温度传感器、压力传感器、扭力传感器和窑速传感器等，由计算机系统随时采集信息并处理，自动调节进刀速度，超限报警，实现了控制的高度智能化，工作起来游刃有余。从图中可以看出，回转窑快速刮壁机（刮圈机）安装在回转窑的操作平台上，由于伸缩装置较长，后半部已超出回转窑的操作平台，超出部分安装在专门的水泥混凝土支架上。问：回转窑快速刮壁机（刮圈机）安装在什么位置，安装回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）与现有的燃烧器安装方式有没有冲突，与窑前的管道设备有没有冲突，与现有的窑内温度传感器的安装方式有没有冲突，如果有，如何解决？答：回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）安装在回转窑的窑头或窑尾。我国回转窑上使用的、能够作前后移动的燃烧器（喷煤管）大体有两种安装方式：即桁车（又称天车）和小车（又称地车）。由于回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）重量重，体积大，冲击力大，只允许以类似地车的方式安装在燃烧器的左下侧或右下侧（根据窑的旋转方向确定安装位置）。因此使用“地车”方式安装燃烧器的回转窑，尤其是氧化球团回转窑，在安装空间上与回转窑智能化快速刮壁机（刮圈机）的安装位置有冲突，需要将燃烧器改为“天车”安装方式；有的厂家还需要稍许改变窑前某些管道和/或设施的走向，但工程量较小，可以利用检修时实施管道位移，亦不会改变基本的工艺条件，个别回转窑改造工程量较大，但不会影响基本工艺条件；至于深入窑内的现有温度传感器（热电偶），如果安装在结圈、结瘤的区域内，那么它本身的测量效果就不会理想，因此必须改用配套的专用温度传感器，防止刮刀刮掉传感器。问：我们在停窑、冷窑后人工打圈时，发现窑圈很坚硬，刮刀不可能轻易的将窑圈刮下来；而在高温下窑圈又很粘，窑内液相物不会粘在刮刀上吗？答：不。首先，回转窑的用途是多样的，窑圈的形态和化学成分也是多样的，从一般性的角度来说，我们暂且把它分为“接近氧化带的结圈”和“接近干燥带的结圈”两大类，当然这种分类不一定很严谨。众所周知，接近氧化带的窑圈具有一个共同的特征“热变软，冷变硬”的特征。分析窑圈在接近氧化带窑衬表面的形成过程得出的结论：窑内物料的化学成分是窑圈形成的一个重要因素，但不是决定因素，决定因素是温度，否则就无法解释几乎所有的、各种不同用途的回转窑都结圈。显而易见，不同用途回转窑的窑圈有着不同的化学成分。当然，同一用途的回转窑用气或油作燃料的比用煤作燃料的结圈机率要低得多，使用不同煤种的回转窑发生结圈的周期也明显不同，但是仍有结圈。在普通硅酸盐水泥回转窑，通常用提高水泥生料的硅率来治理窑圈，而白水泥生料恰恰是含硅极高的，但仍然结圈，由此可见，窑内物料的化学成分只会影响发生结圈的周期。根据接近氧化带的窑圈具有“热变软，冷变硬”这一特征，抛开其化学成分的影响因素暂且不谈，以下仅从温度的影响因素来分析窑圈的形成过程。接近氧化带窑圈的形成是一个缓慢的、逐渐加厚的形成过程，是一个由液态向固态逐步转化的过程。窑内物料粘结物（或称液相物）不但有“热变软，冷变硬”的特性，而且在一定温度范围内有“越冷越硬、越热越软”的特性，同时，固态的窑圈在一定的高温条件下又可以逆向转化为液态。最初形成结圈的窑内粘结物，其温度略高于窑衬（耐火砖）表面温度，即某一段窑衬的表面温度略低于窑内物料由固态转变为液态的临界点温度，这个略低于临界点温度的部位，又会因为燃烧机的火焰长度变化、窑内的燃烧气氛（燃烧充分与否）等因素而前后移动，因此窑内粘结物很容易粘结在这一段窑衬上，粘结在这一段窑衬上的窑内粘结物隔离了窑衬表面与窑内高温气体的接触，使这一部分窑衬表面温度开始下降，并导致窑衬和窑筒体温度的同步下降，而窑衬表面温度的下降又必然使得附着在其表面的窑内物料粘结物底层温度下降，使底层由液相变为固相，窑内物料粘结物与窑衬之间的连接也随之变得牢固，形成最初的窑圈。在这里，窑内物料粘结物在窑衬上的粘结，导致了窑衬的温度下降，窑衬温度的下降又加强了窑内粘结物与窑衬粘结的牢固性，并为进一步的粘结创造条件，它们互为前提、互相促进。当最初的窑圈形成后，就会不断地重复上述的过程，形成恶性循环，使窑圈越来越厚，越来越长。窑圈类似于一个环形门坎，把一部分物料挡在窑尾，某些用途的回转窑的物料在窑的旋转作用下还会在“门坎”后面结球、结蛋或“滚雪人”。由于窑圈的表面和边沿暴露在高温气体下始终呈现柔软的形态，最适合使用快速刮壁机（刮圈机）刮刀从窑圈底部边沿这一薄弱环节进入，沿着窑圈与窑衬表面的集合部向窑圈另一端切削，这种切削会产生两方面的效果：第一，窑圈底层新的切削面暴露在高温气体下迅速变软，这有利于刮刀的进刀；第二，刮刀的切削从底层切断了窑圈与窑衬的连结和热传导，使这一部分失去根基的窑圈迅速升温而变得酥软炸裂并最终失去支撑，导致窑圈的迅速垮塌，随着刮刀的循序渐进，以至彻底清除窑圈。实践证明，采用此种方法清除窑圈，显得十分容易快