回转窑的结构与工作原理.ppt

回转窑的基础知识 2 1 1回转窑的技术性能及结构1 2回转窑的工作原理1 3回转窑的日常巡检及维护 型式 干法生产预分解窑规格 m 4 60斜度 4支座数 档 3产量 t d 2500窑转速 r min 用主传动是调速范围 041 4 07 用辅助传动时 0 137 传动型式 单传动传动电动机 挡轮型式 液压挡轮窑头密封型式 钢片密封窑头冷却方式 风冷窑尾密封型式 钢片密封 气缸压紧端面密封 窑筒体是回转窑的躯干 系由钢板卷制并焊接而成 窑筒体倾斜地安装在数对托轮上 在窑筒体低端装有耐高温耐磨损的窑口护铁并组成套筒空间 并设有专用风机对窑口部分进行冷却 沿窑筒体长度方向上套有数个矩形轮带 它承受窑筒体 窑衬 物料等所有回转部分的重量 并将其重量传到支撑装置上 轮带下采用浮动垫板 可根据运转后的间隙进行调整或者更换 以获得最佳的 间隙 垫板起到增加窑筒体刚度 避免由于轮带与窑筒体有圆周方向的相对滑动而使窑筒体遭受磨损和降低轮带内外表面温差的作用 窑头护铁板 窑头冷风套 轮带是一个坚固的大钢圈套装在筒体上 支撑回转窑 包括窑砖和物料 的全部重力 轮带的重量从20吨 直径3 6m 到100吨 直径5 6m 不等 轮带附近的壁厚增大 目的是减少托轮的压力而产生的变形 轮带 轮带的装配图 及注意事项1 润滑 每日适量手工喷涂2 滑差 每周需测量一次 平均单次滑差值除以2倍的圆周率 如果数值小于窑直径的千分之一则间隙正常 大于则需要加垫 具体数值与实际生产接轨 在靠近窑筒体尾部固定有大齿圈以传递转矩 大齿圈通过节向弹簧板与窑筒体联接 这种使大齿圈悬挂在窑筒体上的联接结构能使齿圈与窑筒体间留有足够的散热空间 并能减少窑筒体弯曲变形等对啮合精度的影响 还起一定的减震缓冲作用 有利于延长窑衬的寿命 3 30 2020 大齿圈外形图 目的 保证窑的旋转和调节窑的转数传动型式 单传动和双传动a 单传动 传动系统由一台主传动电动机带动 b 双传动 分别是由二台主传动电动机带动 为保证主电源中断时仍能盘窑操作 以防止窑筒体弯曲变形 也便于检修时盘窑 设有辅助传动装置 它由电动机 减速器等组成 辅助电动机上配有制动器 防止窑在电动机停转后再物料 窑皮的偏重作用下产生反转 在辅助减速器的低速轴和主减速器的高速轴间设有斜齿离合器 在离合器与主电机间有机械 电气连锁装置可以防止在离合器未脱开时启动主电动机 组合弹性联轴器 小齿轮装置和主减速器之间采用组合弹性联轴器 它弹性好 能吸收一部分冲击 并能补偿较大的径向偏差和轴向伸缩 减速器 减速器一般均选用硬齿面减速器 它技术先进 体积小 重量轻 电动机 除小型回转窑可选用Z2系列小型直流电动机外 其余均选用回转窑专用ZSN4 直流直流电动机 该电动机是在Z4系列电动机的基础上 电动机 根据水泥回转窑主传动的工况特点而设计的专用系列直流电动机 具有体积小 重量轻 效率高 性能优良等特点 支承装置是回转窑的重要组成部分 它承受着窑筒体的全部重量 并对窑筒体起定位作用 使其能安全平稳地进行运转 支承装置由托轮轴承组及焊接底座等组成 托轮轴承组由托轮 托轮轴 衬瓦 球面瓦及轴承座等组成 根据止退圈设置位置的不同分为a b两种结构 托轮与托轮轴采用过盈配合 托轮轴支承在衬瓦上 衬瓦的下部有做成凸球面的球面 瓦 球面瓦坐在具有凹球面的轴承底座上 球面起到调位作用 衬瓦采用油勺供油的润滑方式 并在球面瓦中通冷却水进行冷却 每个主轴承装有两只电加热器 一只热电阻 热电阻控制电加热器的动作 并能检测油温 示意图 为使托轮磨损均匀 窑体每班上下移动1次 4个小时一次每次移动幅度约50mm以内上下移动可通过 托轮的倾斜液压挡轮完成 止动挡轮 筒体 3 30 2020 托轮其直径一般为轮带的1 4 宽比轮带宽50 100mm 为什么 考虑冷窑和热窑时轮带的位置不同 同时移动轮带使托轮整个表面受到均匀的磨损 否则会留下沟纹 无法正常工作 液压挡轮装置主要由挡轮 挡轮轴 轴承体 导向轴 滚动轴承 挡轮行程开关装置等组成 挡轮设置在靠大齿圈邻近轮带的下侧 通过液压挡轮迫使轮带和窑筒体一起按一定的速度和行程沿窑中心线方向在托轮上往复移动 使轮带和托轮在全宽上能均匀磨损 以延长使用寿命 液压挡轮的示意图 窑的密封主要有非接触式和接触式两大类型 前者包括迷宫式与气缸式两种 后者则有端面摩擦和径向摩擦两种型式 窑头密封装置为SM型窑头密封装置 石墨块式 和GP型窑头密封装置 钢片式 SM型窑头密封系石墨块径向接触式 迷宫组合的密封形式 能自动补偿窑筒体 运转时的偏摆和运转中沿轴向往复窜动 密封性能好 图2 8 为我厂1000t d窑头密封装置静止迷宫槽 风冷套 石墨块 滑键 静止摩擦片 滑动摩擦片 钢丝绳 SM型窑头密封系石墨块径向接触式和迷宫组合的密封型式 窑筒体一周的石墨块 由重锤通过钢丝绳将其压紧 使之与窑筒体紧密接触 钢丝绳对石墨块的压紧分为上 下两部分 由于石墨块的自重对压紧力大小的影响 两部分的重锤重量不同迷宫密封系径向迷宫式密封 其结构是由固定在灰斗上静止迷宫槽和松套在风冷套上的滑动摩擦片组成 滑动摩擦片 通过滑键与风冷套联接 因此滑动摩擦片一方面通过键被窑筒体带着回转 另一方面可以沿着窑中心线前后移动 这样 当窑筒体往下窜动时 滑动摩擦片就一直贴在静止迷宫槽的低断面旋转 当窑筒体上窜时 则就一直贴着高端面旋转 有了这样一道径向迷宫式密封 加强密封效果等 3 30 2020 2 10此图为我厂1000t d窑尾密封 QD型窑尾密封系气缸压紧端面接触式密封形式 其结构是由可随窑筒体窜动但不转动的径向密封环 固定摩擦环 吊杆 气缸及活动摩擦环等组成 径向密封环由吊杆悬吊在烟室支架上 其与窑尾烟室套筒之间用石棉盘根密封 石棉盘根围绕烟室圆筒一圈 并用压板压紧 3 30 2020 组成端面密封的两个摩擦环之一是固定在径向密封环上的固定摩擦环 另一个是与连接在窑筒体上的回料勺连接在一起的活动摩擦环 它是随窑一起转动的 通过均匀设置在径向密封环圆周上的若干个气缸的活塞杆产生的作用力 推动径向密封环使两个摩擦环始终保持接触状态 为了减轻两摩擦环接触面间的磨损 由电动干油泵将润滑脂送进摩擦环来进行润滑 密封可靠 3 30 2020 下图为2500t d GP型窑头密封 GP型窑头密封系钢片径向接触式的密封形式 其结构由密封钢片 锥筒及重锤系统组成 密封钢片的一端与锥筒相联 另一端和窑头风冷套紧密接触 其在窑筒体一周组成一个封闭的柔性套筒 能自动补偿窑筒体运转时的偏摆和运转中沿轴向的往复窜动 通过钢丝绳由重锤压紧来达到良好的密封效果 为了防止罩壳内积存熟料细颗粒 而在其下部设有灰斗 3 30 2020 1mm厚 3 30 2020 下图为2500t d窑尾密封 双柔式密封装置 新型回转窑 双柔式密封装置 其技术性能的先进性 质量可靠性 运行的定性 环保的功能性予以肯定 是国家建材及国家环保局积极倡导推广的高效节能环保技术新产品 解决漏风的专利技术 双柔式密封装置原理 此密封装置为柔性结构 采用一种特殊的耐高温 抗磨损的半柔性新型复合材料 碳硅铝复合板 其中包括耐热钢鱼鳞片 碳硅铝复合板 普通钢板鱼鳞片其组合而成的柔性密封结构整体可以随回转窑的运动而变形 3 30 2020 从而适应回转窑在高温使用状态下产生的窑体变形 筒体偏摆及偏心 它 端固定在窑头罩或窑尾烟室上 另一端无间隙地保覆在专门设置的磨擦套上 实现无间隙密封 确保了不漏风 灰斗的设置保证了在回转窑生产不正常情况下的倒料 吐料有了走料的通道 灰斗出口管道根据现场情况与塔架下设备连接或集中处理 使预热后的生料不会漏到设备外面而污染环境及烫伤操作工 因柔性密封装置所用的密封材料全部采用进口耐高温材料及特殊热处理工艺制作 所以在窑头温度1000 1200 的 3 30 2020 情况下仍能保持良好机械性能 从而保证密封效果及使用寿命 彻底解决回转部件与固定部件间的漏风 漏灰问题 提高窑头三次风温保证正常的热工环境 3 30 2020 烧成带的轴流风机 利于窑皮的形成 保护筒体 3 30 2020 传感器 筒体温度传感器 用来测定窑传动力矩的电流表或功率表 窑纵向高位或地位的传感器 用于控制液压挡轮 窑头强电控制站 3 30 2020 窑头罩窑头罩为钢板焊接而成的罩形 通过两侧的支腿座落在窑头操作平台上 下部与冷却机的接口连接 窑头罩内砌耐火砖或浇筑耐热混凝土 窑头罩的外端面设有设有二扇悬挂移动式窑门 以便进入窑内检修及窑衬砌筑等工作 3 30 2020 1 2回转窑的工作原理物料回转窑内煅烧的过程是生料从窑的冷端喂入 由于窑有一定的倾斜度 且不断回转 因此使生料连续向热端移动 燃料自热端喷入 在空气助燃下燃烧放热并产生高温烟气 热气在风机的驱动下 自热端向次端流动 而物料和烟气在逆向运动的过程中进行热量交换 使生料烧成熟料 在物料热交换过程中形成的热空气 由窑进料端进入窑尾系统 最后由烟囱排入大气 因此 研究回转窑的工作原理 主要是研究物料在窑内的运动 窑内气体的流动 燃料燃烧和物料与气体间传热的现象和规律 3 30 2020 1 2 回转窑的工作原理 3 30 2020 物料喂入回转窑后 由于筒体具有一定的斜度 并以一定的速度回转 物料就会由窑尾向窑头运动 1 物料在窑内是如何向前运动的 返回 3 30 2020 2 物料在窑内的运动速度怎样计算 3 物料的运动速度与哪些因素有关 返回 3 30 2020 vm与窑径 转速 倾斜度 物料的物理性质及操作条件有关 Di vm 返回 转速越快 vm 由于入窑物料已大部分分解 预烧良好 且烧成带长度大大增加 一般带分解炉的回转窑的斜度仍取3 5 4 窑速增加到3 5r min左右 3 30 2020 回转窑的斜率与窑的转数和填充率有关 回转窑的斜率 vm 物料的填充率应越大 窑的转数应越大 填充系数 窑内物料的体积占筒体容积的百分比 用下式表示 即 3 30 2020 物料的休止角 vm 物料的粘度越大 流动性困难 则vm 易烧性好的物料 在窑内煅烧时间短 则vm 3 30 2020 问 窑喂料量 窑的负荷填充率与窑速之间是什么关系 在窑喂料量不变时 窑速加快 会使窑的填充率降低 此时窑的产量并未增加 但由于是簿料快转 有利于熟料煅烧均匀 质量提高 传热效果好 热耗降低 窑皮 窑耐火砖受热波动小 窑的安全运转周期长 在窑填充率不变时 让窑速与喂料量同步增加或减少 即窑的产量高低时刻伴随着窑速的快慢进行 但由于窑的热负荷要相应改变 窑皮与窑衬所承受的热负荷也要变化 势必影响窑的安全运转周期 这种方法慎用 3 30 2020 返回 3 30 2020 1 煤的燃烧过程是怎样的 0 100 150 燃料中水分蒸发 0 30 0 05S 450 500 逸出挥发份 着火燃烧至700 800 挥发份全部逸出 固定碳和灰分继续燃烧 3 30 2020 2 什么是一次风 有何作用 选取的依据是什么 一次风是通过主燃烧器强制送入窑的自然空气 由窑头燃烧器的一次风机供给 作用 输送煤粉 并供煤中挥发份燃烧所需的氧 风量占总风量 15 选取的依据 形成优质火焰是衡量一次风量 风压使用是否正确的唯一标准 通过热电偶测的窑尾温度 光电比色高温计测的火焰温度 红外筒体温度扫描仪测的筒体温度分布 高温气体分析仪测示的窑尾废气含量等综合判断一次风量和风压是否合理 3 30 2020 3 一次风对煅烧有何影响 一次风是常温 风量过大 入窑后吸热 使熟料煅烧的热耗增加 热效率降低 煤中挥发份低时 需要的一次风应少些 不利于NOx的排放 一次风过少 挥发份燃烧慢 影响煤的燃烧速度 同时煤对喷煤管的磨损加大 设备损坏严重 3 30 2020 4 二次风有何作用 作用 经冷却机被预热到650 1000 后入窑 对气流产生强烈的扰动 有利于碳的燃烧 调节火焰长短 窑尾温度高低以及供燃料焦炭粒子燃烧所需的氧并能回收熟料的热量 当一次风不变时 二次风大小决定着窑内抽风能力大小 二次风大 火焰长 否则短 3 30 2020 控制内容有 火焰的温度 长度 着火位置及形状 1 什么是火焰 返回 煤的热值 煤的挥发份 煤的灰分 煤的水分 煤粉的细度 燃烧所需空气用量 二次风温 窑体烧成带壁温度等 火焰是燃烧中的气体混合物 当悬浮物中含有固体颗粒时 形成明亮火焰 2 哪些因素影响火焰温度 3 30 2020 控制内容有 火焰的温度 长度 着火位置及形状 1 哪些因素影响火焰温度 返回 增加燃料量不是总能提高火焰输出的热量 但是减少燃料量总是会降低热量输出 煤的热值 煤的挥发份 煤的灰分 煤的水分 煤粉的细度 燃烧所需空气用量 二次风温 窑体烧成带壁温度等 3 30 2020 2 什么是火焰长度 返回 3 火焰长度对煅烧工艺的影响 有两种 一是全焰长度 从喷煤管到火焰末端的距离 二是燃焰长度 开始着火至火焰末端的距离 作用 决定了窑的烧成带的长度 在发热量一定的条件下 火焰越长 燃烧带温度越低 过早出现液相 易结圈 尾温高 火焰越短 高温部分集中 窑衬寿命短 3 30 2020 4 影响火焰长度的因素有哪些 气流速度 煤粉燃烧速度 喷嘴的结构 窑内气速越快 火焰会被拉长 窑尾排风量增加 窑尾负压增加 二次风增加 火焰也被拉长 煤愈细 二次风温越高 燃烧快 火焰长度愈短 煤水分越高 火焰越长 单风道喷煤管淘汰双风道喷煤管三风道喷煤管预热器窑四风道喷煤管和预分解窑 3 30 2020 5 单风道煤粉燃烧有哪些缺点 1 一次风量大由于煤粉靠一次风输送并吹散 所以必须有足够的风量 一般占总燃烧空气的20 40 才能达到要求的风速 2 烧成温度不易提高燃煤和空气在喷煤管内混和不好 3 容易发生结圈 结皮 结块或结蛋等工艺事故 4 煤粉的品质要求高 5 有害气体产生多 返回 3 30 2020 1 结构如图 三风道喷煤管 返回 3 30 2020 三风道喷煤管结构示意图 1 浇注料 2 外风道 3 煤风道 4 内风道 5 风翅 6 中心管 7 外风管 8 支承挂钩 返回 3 30 2020 2 三风道喷煤管有何技术特点 一次空气量少 煤粉的燃烧强度高 火焰形状调整幅度大 燃烧稳定 对各种煤有很好的适用性 NOx浓度降低 热耗减少 烧出的熟料粒度小 脆性大 返回 3 30 2020 四通道回转窑燃烧器 直流风速 140m s 250m s 压力 0 014MPa旋流风速 110m s 250m s 压力 0 014MPa煤流风速 20m s 35m s可调中心风速 60m s占一次风总量的0 03 0 05 返回 3 30 2020 四风道回转窑燃烧器 传统的三风道煤粉燃烧器 四风道煤粉燃烧器 返回 3 30 2020 1 一次风比例低 仅为5 7 与传统燃烧器相比节煤10 以上 2 喷头部分采用耐高温 抗高温氧化的特殊耐热钢铸件机加工制成 提高了头部的抗高温变形能力 3 火焰形状规整适宜 活泼有力温度高 窑内温度分布合理 4 热力集中稳定 卷吸二次风能力强 提高冷却机热效率 返回 四风道喷煤管有何特点 3 30 2020 四风道喷煤管有何特点 5 火焰调节灵活 简单方便 可调范围大 可达1 10 6 热工制度合理 可提高台时产量5 10 水泥熟料早期强度提高3 5MPa 7 低NOx排放量 降幅达20 30 8 对煤质适应性强 3 30 2020 常见喷煤管的类型 PYRO Jet通道结构如下 德国洪堡公司 3 30 2020 德国洪堡公司PYRO Jet的特点 1 点火喷嘴 液体或气体燃料通道 2 旋流空气通道出口带有螺旋风翅 相当于三通道喷嘴的内流风 3 出口为喷煤口的燃料通道 风速22 35m s 4 出口为环形嘴的喷射空气通道 相当于三通道喷嘴的外流风 压力为1bar左右 5 一次风6 9 3 30 2020 德国洪堡公司的改进 洪堡公司的喷燃管 在煤风冲刷处的管面上均喷涂了陶瓷耐磨层 大大延长了使用寿命由于一次风在各风道内高速流动 尤其是煤风还有煤粉冲刷 必然要产生静电 为消除它的影响 以免引起着火等事故 在管路连接法兰之间用纺织的扁铜线跨接 便于接地消除静电 3 30 2020 Duoflex燃烧器 双调节伸缩式燃烧器 丹麦斯密斯公司 1 一次风量6 8 2 为降低因提高一次风喷出速度而引起的通道阻力损失 在旋流风和轴流风出口端较大的空间处使两者预混合 之后由同一个环形通道喷出 3 30 2020 3 在煤风管内增设了一中心风管 其中通风量约为一次风总量的1 在中心管出口处设有多孔板 将中心风均匀地分布呈诸多流速较高的风束 防止煤粉回火 4 煤风管可前后伸缩 采用手动蜗轮调节 并有精确的位置刻度指示 借助煤风管的伸缩 可在维持轴流风和旋流风比例不变的情况下 调节一次风出口通道面积达1 2 可进行无级调节 煤风管伸缩处采用膨胀节相连 确保密封 其伸缩长度范围一般为100mm左右 5 喷嘴前端及其部件都用耐热合金钢制成 喷嘴外部包有约120mm厚的耐火浇注料 3 30 2020 法国皮拉德公司煤粉燃烧器 一次风压达到12KPa时 其用量为12 14 当压力达到35KPa时 一次风量可降到8 3 30 2020 火焰稳定器稳定器有何主要作用 1 在火焰根部产生一个较大的回流区 可减弱一次风的旋转 使火焰更加稳定 温度容易提高 2 火焰稳定器的直径较大煤风环形层的厚度减薄 煤风混合均匀充分 一次风容易穿过较薄的火焰层进入到其中 缩短了 黑火头 返回 3 30 2020 拢焰罩有何作用 1 产生碗状效应 可避免空气的过早扩散 在火焰根部形成一股缩颈 降低窑口温度 使窑体温度分布合理 火焰的峰值温度降低 2 轴向外净风的分孔式喷射 轴向外净风改变了原来的连续式环形间隙喷射 采用了均匀间断式的小孔喷射 3 小孔为均匀排列的小矩形 由第一层套管内壁加工出的矩形沟槽和第二层套管组装后形成 3 30 2020 中心风有何作用 1 防止煤粉回流堵塞燃烧器喷出口中心风的风量不宜过大 过大 不仅增大了一次风量 对火焰形状不利 对煤粉的混合和燃烧都是不利的 2 冷却燃烧器端部 保护喷头中心风将喷头端周围的高温气体吹散顶回 不仅冷却了喷头内部 而且也冷却了端面 从而达到保护喷头的目的 3 中心供一部分氧气 使火焰更加稳定易燃烧 4 减少NOx有害气体的生成 3 30 2020 TC四风道喷煤管结构特点 一次风入口 3 30 2020 3 回转窑内气体的流动 2 为什么二次风会被吸入窑内 1 窑内气体流动的状态属于何种 窑内气流属于高度湍流状态 由于回转窑是一个直径有限的圆筒 当前面的气体被推向前进时 后面的气体变得稀薄而压力下降 即在喷煤嘴处造成一定的负压 抽力 使二次空气连续不断吸收进流股内 与一次空气混合 并逐渐向中心扩散 射流断面逐渐扩大 气体量逐渐增多 3 30 2020 燃烧带火焰长度 主要决定于燃烧带气体流速 3 燃烧带气体流速如何确定 3 30 2020 3 回转窑内气体的流动 4 气流速度对煅烧物料的有何影响 气体流速大小 一方面影响着对流换热系数的大小和气体与物料的接触时间 影响废气中飞灰量的大小 即收尘器的负荷及料耗的多少 返回 3 30 2020 4 窑内风速的确定 一般范围是干法窑 9 12m s 5 窑内气流的阻力损失 应稳定窑尾负压 a 否则会影响到火焰的形状和长度 如负压 说明窑内阻力 可能窑内结圈 3 影响气体流动的因素有哪些 废气量多少 窑尾的截面积 返回 3 30 2020 窑及预热器系统内几个主要位置需要控制的最高气流速度是 窑头罩 6米 秒 烧成带 1450 9 5米 秒 喂料端断面 1000 13米 秒 窑尾垂直上升管道 24米 秒 预热器气体管道 18米 秒 最低气流速度应不低于以上数值的90 3 30 2020 4 回转窑内的传热 烧成带的传热