回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)及密封裝置的論述

李博　郭海峰

摘 要：回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)部的自重和軸線與水平面間的斜度，以及筒體熱漲，使回轉(zhuǎn)部在擋輪的行程范圍內(nèi)產(chǎn)生軸向位移，筒體由于安裝誤差和熱漲系數(shù)的存在，在徑向上也有一定的擺動，鱗片密封裝置通過鱗片和焊接在筒體外部上的摩擦板從結(jié)構(gòu)設(shè)計上解決了漏風(fēng)的問題。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)窯；密封；結(jié)構(gòu)

1 工作原理

球團(tuán)礦的焙燒、固結(jié)過程在回轉(zhuǎn)窯中完成。經(jīng)過鏈篦機預(yù)熱后的球團(tuán)通過鏟料板和給料溜槽給入回轉(zhuǎn)窯中，并隨回轉(zhuǎn)窯沿周邊翻滾的同時，沿軸向朝窯頭移動。在窯頭裝有專門設(shè)計的雙調(diào)節(jié)伸縮式天然氣燒嘴，通過調(diào)節(jié)空氣煤氣比例來調(diào)節(jié)火焰長度，控制煤氣量。

同時將環(huán)冷機一冷段近1100℃熱廢氣引入窯頭罩，作為補充二次風(fēng)。以保證窯內(nèi)所需焙燒溫度及起到降低能耗的作用。礦物在窯內(nèi)主要受熱輻射作用，邊翻滾邊焙燒，使礦物焙燒均勻。

2 回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)

回轉(zhuǎn)窯由筒體部、傳動裝置、支承裝置、液壓擋輪裝置、窯頭窯尾密封罩、結(jié)構(gòu)冷卻裝置、窯位控制裝置、測溫系統(tǒng)、固定篩部、液壓系統(tǒng)、干油集中潤滑系統(tǒng)等主要部分組成。

2.1 傳動裝置

傳動裝置用于驅(qū)動筒體回轉(zhuǎn)，由于功率較大，采用兩側(cè)同時驅(qū)動方式。傳動裝置主要由帶彈簧板大齒輪、小齒輪及軸承座、液壓馬達(dá)、液壓泵和液壓站等組成。大齒輪與筒體采用彈簧板切向聯(lián)結(jié)，能減少由于高溫輻射對大齒輪精度的影響。

2.2 筒體部

球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯筒體屬短窯，各段按強度要求，由不同厚度的鋼板卷制成筒節(jié)后，經(jīng)自動焊接組成。在筒體的兩端，均裝有能防止筒口高溫變形的護(hù)口。護(hù)口材質(zhì)通常選用耐熱鑄鋼。

2.3 支承裝置和液壓擋輪裝置

支承裝置用于支承回轉(zhuǎn)窯筒體部，從窯頭（排料端）到窯尾（進(jìn)料端）依次為一擋支承裝置和二擋支承裝置。在二擋支撐裝置處配有液壓擋輪裝置。擋輪裝置承受因筒體傾斜安裝產(chǎn)生的軸向力，限制筒體的軸向竄動，并實時通過液壓缸調(diào)整筒體的縱向位置，以實現(xiàn)滾圈和托輪的均勻磨損。

2.4 窯頭、窯尾密封罩

窯尾密封罩用于回轉(zhuǎn)窯和鏈篦機的聯(lián)結(jié)，內(nèi)設(shè)耐火層，帶有觀察門及檢修門。窯頭密封罩用于回轉(zhuǎn)窯與環(huán)冷機的聯(lián)結(jié)，內(nèi)部同樣有耐火層，并帶有煤粉噴槍。

回轉(zhuǎn)窯密封裝置尤為重要，密封裝置主要由鱗片、摩擦板、架體組成。由于筒體軸線與水平面有一定的斜度，物料由進(jìn)料端（窯尾）進(jìn)入窯內(nèi)，按照工藝流程在筒體內(nèi)部完成反應(yīng)，物料由出料端（窯頭）排出，經(jīng)過篩分，合格的球體進(jìn)入下一段工藝。由于回轉(zhuǎn)窯回轉(zhuǎn)部的自重和軸線與水平面間的斜度，以及筒體熱漲，使回轉(zhuǎn)部在擋輪的行程范圍內(nèi)產(chǎn)生軸向位移，筒體由于安裝誤差和熱漲系數(shù)的存在，在徑向上也有一定的擺動，鱗片密封裝置通過鱗片和焊接在筒體外部上的摩擦板從結(jié)構(gòu)設(shè)計上解決了由于位移導(dǎo)致漏風(fēng)的問題。

設(shè)備在正常運轉(zhuǎn)過程中，窯內(nèi)應(yīng)為微負(fù)壓，但同時也存在窯內(nèi)瞬時正壓的情況，為防止在高壓氣體排出后，密封鱗片發(fā)生塑性變形導(dǎo)致密封失效，所以對密封鱗片的選材上彈性要求較高。球團(tuán)窯窯頭溫度普遍在1200℃～1400℃間，窯皮溫度在200℃～300℃間，密封裝置長時間承受高溫，為防止密封裝置受熱變形，密封效果下降，所以還要求密封裝置耐高溫能力強。在整機里，頭尾密封裝置分別與窯頭罩和窯尾罩進(jìn)行焊接，作為固定件，通過鱗片與回轉(zhuǎn)部進(jìn)行柔性連接達(dá)到密封效果，長時間磨損，更要求鱗片耐磨性好。

現(xiàn)在的密封裝置為雙層鱗片中間夾耐熱層配合摩擦板的密封方式，現(xiàn)場安裝密封裝置非常便捷，將回轉(zhuǎn)部與兩端的頭尾密封罩間隙調(diào)整好后，即可將第一層鱗片與架體把合，把合好第一層鱗片后鋪裝耐熱層，待耐熱層鋪裝平整，進(jìn)行第二層鱗片的安裝，為安裝考慮，鱗片上設(shè)計為一個圓孔和一個長孔的形式，解決了鱗片在安裝精度上定位的問題。雙層鱗片安裝調(diào)整合格后，安裝壓板，壓板作用在于使鱗片受力點發(fā)生變化，保證密封鱗片時刻在彈性范圍內(nèi)，以一定的角度和壓力壓緊筒體上的摩擦板，達(dá)到預(yù)期的密封效果。

2.5 結(jié)構(gòu)冷卻裝置

為防止窯頭窯尾處筒體表面過熱，影響鱗片密封性能和使用壽命在窯頭、窯尾筒體與鱗片密封附近設(shè)有風(fēng)冷式結(jié)構(gòu)冷卻裝置。

2.6 窯位控制裝置

為保證設(shè)備安全運行，在液壓擋輪裝置處安裝有窯位控制裝置。通過行程傳感器，將窯位縱向串量以電信號方式輸出到中控室，供操作者監(jiān)測和調(diào)整。

2.7 固定篩部

固定篩位于窯頭密封罩內(nèi)回轉(zhuǎn)筒體的排料處，此裝置用來篩分來自窯內(nèi)的礦物，保證進(jìn)入環(huán)冷機的物料粒度均勻。

2.8 液壓系統(tǒng)

該部分為主傳動裝置的液壓馬達(dá)供油。液壓站位于設(shè)備附近，有獨立的電控系統(tǒng)，能在中控室的控制下開機和關(guān)機。為了管理設(shè)備工作狀態(tài)，同時有油流的油壓、油溫和油流信號傳至中控室，如有異常，可實現(xiàn)報警和停機。

液壓站供油系統(tǒng)中有輔助泵，可實現(xiàn)軟啟動和滿足筒體的低速檢修要求，以便于回轉(zhuǎn)窯的安裝、調(diào)試和維修。

2.9 干油集中潤滑系統(tǒng)

該部分主要負(fù)責(zé)為托輥軸承、擋輪軸承和小齒輪軸軸承，以及大齒圈與小齒輪間提供潤滑脂。

3 回轉(zhuǎn)窯主要零部件的設(shè)計驗算

3.1 筒體的載荷計算

3.1.1 總均布載荷q=qs+qc+qu

3.1.2 筒體單位長度載荷qs：

在計算筒體單位載荷的時候，可先把筒體凈重計算出來，在這個筒體凈重的基礎(chǔ)上增加15%～30%的重量。結(jié)合實際項目的不同，取不同的安全數(shù)值，由于球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯為兩檔支撐。所以在球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯，通常取15%進(jìn)行計算。

3.2 窯襯單位長度載荷qc=3.081×10-5·？籽c（Di-h）h

？籽c為窯襯密度，單位kg/m3

Di為筒體內(nèi)經(jīng)，單位mm

h為襯層厚度，單位mm

3.3 物料單位長度載荷qu=7.705×10-6·？籽·fD■■

？籽為物料密度，單位kg/m3

f為填充系數(shù)

Di0襯后內(nèi)徑，單位

3.4 齒圈質(zhì)量載荷Fc=Gc·g

Gc為齒圈質(zhì)量，單位kg

g為重力加速度，單位

4 結(jié)束語

通過對6.1×40m、6.96×54m球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯的設(shè)計研究，具備了設(shè)計開發(fā)球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯的能力。在國內(nèi)60萬噸、120萬噸、240萬噸和500萬噸的成型球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯設(shè)備中，我們已經(jīng)全部具備設(shè)計生產(chǎn)能力，并在此基礎(chǔ)上還能衍生出類似規(guī)格的球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯。

在日后的工作中，要通過理論與實踐的結(jié)合，不斷改進(jìn)現(xiàn)有規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯設(shè)備，以滿足市場需求。

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