新型超短摩擦傳動水泥回轉窯分析研究

劉星安 王文煜 王 凱 尤 立

(洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 417039)

新型超短摩擦傳動水泥回轉窯分析研究

劉星安 王文煜 王 凱 尤 立

(洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 417039)

本文闡述了一種采用兩檔支承的小長徑比水泥回轉窯。回轉窯受力狀況從三擋靜不定到兩擋靜定，受力狀態明顯改善，有利于降低回轉窯筒體的變形影響。超短新型回轉窯采用摩擦傳動，徹底消除齒輪的安裝，偏擺、嚙合和跳動等問題，使得用戶在設備維護簡單、方便。設備重量和土建費用均大幅降低。同時，產品熱耗降低，單位容積產量提高，這對用戶節能降耗也非常有利。

小長徑比；摩擦傳動；回轉窯

旋風預熱器的改進，使得入窯物料分解率已達到 95%以上；高效多風道煤粉燃燒器技術的發展以及更高的進窯風溫，大大縮短了物料在回轉以內的停留時間；煅燒試驗證明物料在回轉窯內的煅燒時間只需要5～8分鐘即可完成。綜合以上因素，就可使水泥回轉窯預熱段的長度大大縮短，開發長徑比在10～12.5左右的水泥回轉窯勢在必行。本文以傳統日產5000噸Φ4.8X74m水泥回轉窯作比較，提出了規格為Φ5X60m新型超短摩擦傳動回轉窯在結構形式和使用效果上的優勢。

1 新型超短摩擦傳動水泥回轉窯參數計算和窯型及結構確定

1) 超短摩擦傳動回轉窯規格的估算：

2) 物料的停留時間：

物料堆角35°，轉速3.8r/min，β為2°，則停留時間t=19分鐘。在此停留時間內，物料完全可以充分完成煅燒過程。

3) 按物料流通能力估算產能

2 新型超短摩擦傳動水泥回轉窯在結構上的特點

新型超短摩擦傳動水泥回轉窯在結構上有下列特點：

1) 采用兩擋支承裝置，長徑比較小

傳統5000t/d水泥回轉窯由筒體裝置、大齒圈裝置，三擋支承裝置，傳動裝置等部分組成，長徑比較大，表現為細而長；本文提出的兩檔超短摩擦傳動水泥回轉窯由兩擋支承裝置，筒體裝置及傳動裝置組成，長徑比小，表現為短而粗。新型超短摩擦傳動水泥回轉窯長徑比一般為 10.5～12.5，遠小于傳統水泥回轉窯的14～17。分別如圖1、圖2所示。

圖1 三擋回轉窯示意圖

圖2 兩擋回轉窯示意圖

2) 摩擦傳動代替大小齒輪副傳動。

新型超短摩擦傳動回轉窯采用托輪和輪帶的摩擦傳動代替傳統的大小齒輪副傳動，通過支承托輪和輪帶的摩擦驅動回轉窯。該回轉窯使用了適應摩擦傳動回轉窯的帶鍵輪帶結構，該結構由帶鍵輪帶的帶鍵通過拉緊裝置和限位裝置，調整輪帶周向位置。帶鍵輪帶鍵傳遞著窯轉動所需要的扭矩，可有效的保證輪帶帶動筒體正常運行。該裝置與傳統的輪帶裝置相比，方便輪帶現場安裝調整，X型塊則是為了減輕電機啟動、載荷變化造成輪帶對筒體帶來沖擊、震動。延長了襯磚的使用壽命，提高了回轉窯的運轉率。

圖3 摩擦傳動輪帶裝置示意圖

3) 采用自校準支承裝置

為了減緩傳統結構中托輪和輪帶受力不均勻導致的表面產生破壞的問題，新型超短摩擦傳動水泥回轉窯采用一種可自調整的搖桿叉架支承裝置。自校準支承裝置通過允許托輪傾斜并隨著輪帶傾斜，允許托輪隨著輪帶移動，可保證托輪和輪帶表面的完全線接觸，平衡了各支承軸承上的載荷，保證了托輪、輪帶和軸承不受應力集中的破壞。自動調整托輪裝置結構見圖4。

圖4 自動調整托輪裝置

3 新型超短摩擦傳動水泥回轉窯的設備重量和制造周期

由于Φ5X60m新型超短摩擦傳動水泥回轉窯窯長短，大齒圈傳動裝置被摩擦傳動裝置代替，重量比Φ4.8X74m水泥回轉窯比傳統水泥回轉窯減輕約120噸。

根據制造經驗，回轉窯各零部件中，大齒圈制造加工的周期最長，工期約為5～6個月；其次為輪帶和托輪加工周期，時長約為3～4個月。由于新型超短窯采用摩擦傳動，不再需要加工制造大小齒輪，因此制造工期比傳統的5000t/d水泥回轉窯加工時間縮短約兩個月時間。同時減少大量制造傳動裝置的人力物力和工藝工裝，這對提高生產效率，加快交貨期進度，具有顯著的經濟效益。

4 新型超短摩擦傳動水泥回轉窯的能耗

設煤粉發熱量23290kJ/kg煤粉，則每天節省煤粉量

每條產量為5000t/d的Φ5X60m回轉窯每年節省煤粉量(按每年工作330天)

即Φ5X60m回轉窯一年比Φ4.8X74m回轉窯節省燃煤2617.9噸。采用新型摩擦傳動超短窯在單位容積產量，熱耗和熱效率方面占有較大優勢。Φ5X60m回轉窯單位容積產量為5.15，比傳統的Φ4.8X74m回轉窯的4.57增加約13%；熱耗每千克熟料降低約20kca，熱效率提高約5%，具有顯著的節能效果。

5 總結

新型超短摩擦傳動水泥回轉窯受力狀態明顯改善，有利于降低回轉窯筒體的變形影響。該新型回轉窯徹底消除了齒輪的安裝及運行中的系列問題，使得用戶在設備維護簡單、方便。新結構使得托輪和輪帶使用壽命可有效延長。同時，新型超短摩擦傳動水泥回轉窯在設備重量、土建費用方面均大幅降低，產品熱耗降低，單位容積產量提高，這對用戶節能降耗也非常有利。該新型超短摩擦水泥回轉窯的具有顯著的經濟效益和社會效益，其推廣使用有廣闊的市場空間。

[1]俞為民等.水泥工廠節能技術和設計方案[J]. 水泥技術，1998.

[2]江旭昌.論新型超短窯的應用及在我國的發展前景[J]. 水泥工程 2001.

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[4]張冠軍5000t/d燒成系統熱工標定與工藝分析，中國水泥 2008.

[5]賈宜朝..摩擦與摩擦系數的分析，運城學院學報 2006.

劉星安(1979-)，男，河南封丘縣人， 碩士，工程師。研究方向：回轉窯設計和研發。

TQ172

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1007-6344（2016）03-0004-02

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