石灰窯旋轉(zhuǎn)布料器的設(shè)計(jì)

郭智華,韓 宇,楊瑭春,顏 彬

(1.江蘇蘇鹽井神股份有限公司,江蘇淮安 223000;2.淮陰工學(xué)院,江蘇 淮安 223003)

1 石灰窯工藝流程

目前石灰窯的生產(chǎn)工藝流程為大塊的石灰石通過(guò)破碎系統(tǒng)粉碎成小顆粒的石灰石,再將破碎過(guò)成小顆粒的石灰石,通過(guò)進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入煅燒系統(tǒng),可以通過(guò)皮帶或者提升裝置輸送進(jìn)入到預(yù)熱器中,等到預(yù)熱器內(nèi)部的溫度達(dá)到要求后,在石灰窯內(nèi),將石灰石進(jìn)行充分的鍛燒后就可以得到石灰。生石灰從窯內(nèi)出來(lái)后,進(jìn)入到冷卻裝置中,當(dāng)生石灰從冷卻裝置里出來(lái)時(shí)溫度可以少于100 ℃,這時(shí)可以通過(guò)皮帶輸送至石灰?guī)?合格的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)皮帶輸送,進(jìn)入到倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)。

2 石灰窯布料現(xiàn)有問(wèn)題

石灰窯正常工作的重要條件之一是由焦炭和石灰石組成的混合物料在整個(gè)石灰窯體截面上均勻分布,這一重要條件要通過(guò)窯頂布料器來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。均勻合理的布料,可以使石灰窯內(nèi)部形成優(yōu)良的溫度氣流等分布。

傳統(tǒng)的布料器通常采用的是四點(diǎn)布料,這樣的方法會(huì)導(dǎo)致布料不夠均勻。有可能會(huì)出現(xiàn)偏燒的現(xiàn)象,從而影響石灰窯的產(chǎn)量和使用壽命[1]。

一般在石灰石布料的過(guò)程中,很多大顆粒的石灰石物料會(huì)偏重于中心部分,而中小顆粒物料會(huì)靠近邊緣部分。這時(shí)就會(huì)導(dǎo)致中心部分和邊緣部分的石灰石鍛燒不夠均勻,當(dāng)中心部分的石灰石鍛燒完成后,而邊緣部分的石灰石鍛燒質(zhì)量就不夠好。如果加大鍛燒時(shí)間,把邊緣部分的石灰石鍛燒好,就會(huì)導(dǎo)致中間部分的石灰石局部過(guò)燒等現(xiàn)象。

3 方案設(shè)計(jì)

為了防止石灰窯產(chǎn)生不均勻煅燒石灰石的現(xiàn)象,布料器的設(shè)計(jì)要保證能使物料均勻分布在石灰窯內(nèi),為此本文提出了一種裝置通過(guò)旋轉(zhuǎn)與內(nèi)外圈分別布料來(lái)解決上述問(wèn)題。

3.1 旋轉(zhuǎn)布料器結(jié)構(gòu)

石灰窯的旋轉(zhuǎn)布料器是由料斗、旋轉(zhuǎn)外殼以及內(nèi)部升降擋板組成。其運(yùn)作原理是在石灰窯生產(chǎn)過(guò)程中,物料通過(guò)布料器上方的料斗進(jìn)入到布料器內(nèi)部,落入的物料會(huì)直接通過(guò)料斗進(jìn)入下方的旋轉(zhuǎn)外殼,通過(guò)旋轉(zhuǎn)外殼進(jìn)行均勻布料。

料斗下方的旋轉(zhuǎn)外殼下部設(shè)計(jì)有兩層布料管道,這兩層布料管道組成部件為兩組圓形的管道,上層的圓形管道設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度比下層的圓形管道長(zhǎng)一些,并且每層布料管道下方都會(huì)開(kāi)口,物料會(huì)通過(guò)這兩層圓形管道下方的開(kāi)口處進(jìn)行布料。上層較為長(zhǎng)一些的圓形管道,可以使物料均勻地撒在半徑較大的外圈,而下層短一些的布料管道可以進(jìn)行半徑較小的內(nèi)圈布料。

同時(shí),在上料斗的周邊安裝有四個(gè)支柱用于連接下方的一塊環(huán)板,并且旋轉(zhuǎn)外殼上方的圓柱上部分開(kāi)有一道槽,環(huán)板和旋轉(zhuǎn)外殼上的槽進(jìn)行相互配合,這樣可以軸向固定住旋轉(zhuǎn)外殼。通過(guò)這樣的方法,就實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)外殼進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的同時(shí)不會(huì)進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)。

圖1 旋轉(zhuǎn)布料器總圖

3.2 旋轉(zhuǎn)外殼和升降擋板的設(shè)計(jì)

如圖2,旋轉(zhuǎn)外殼內(nèi)壁開(kāi)設(shè)有一道滑槽,滑槽設(shè)計(jì)為平滑的曲線,曲線的最高處和最低處相距0.4 m。內(nèi)部為兩層結(jié)構(gòu)的升降擋板,上層為一塊環(huán)形板,用于阻擋物料運(yùn)動(dòng),下層則是四個(gè)支柱,為開(kāi)放的一層,用于使物料運(yùn)動(dòng)。升降擋板上層環(huán)形板的頂部的邊上焊接有一塊圓柱形卡扣,該圓柱形卡扣用于和旋轉(zhuǎn)外殼內(nèi)壁的滑槽進(jìn)行配合,這樣在旋轉(zhuǎn)外殼工作過(guò)程中,旋轉(zhuǎn)外殼旋轉(zhuǎn)時(shí)可以通過(guò)滑槽和卡扣的配合運(yùn)動(dòng),來(lái)使內(nèi)部升降擋板進(jìn)行上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),而內(nèi)部的升降擋板中心的較長(zhǎng)的支柱是六邊形穿過(guò)上料斗并且與上料斗其中的六邊形孔配合,這樣內(nèi)部升降裝置只可以進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng),而不可以旋轉(zhuǎn),同時(shí)在旋轉(zhuǎn)外殼旋轉(zhuǎn)一周時(shí),內(nèi)部升降擋板可以進(jìn)行一次上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),初始位置升降擋板堵住下層布料管道同時(shí)開(kāi)放上層布料管道,這時(shí)可以使物料流入上層布料管道,進(jìn)行外圈布料,之后,通過(guò)升降擋板下降,這時(shí)可以封閉上層布料,開(kāi)放下層布料,這時(shí)進(jìn)行內(nèi)圈布料,一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中內(nèi)外圈交替布料,通過(guò)這樣的方式可以使布料更加均勻。

圖2 旋轉(zhuǎn)外殼和升降擋板的配合

3.3 裝置的工作過(guò)程

本文所提供的旋轉(zhuǎn)布料器的工作流程為物料通過(guò)上料斗進(jìn)入,然后落入旋轉(zhuǎn)外殼內(nèi),通過(guò)旋轉(zhuǎn)外殼的旋轉(zhuǎn),使內(nèi)部升降擋板進(jìn)行升降往復(fù)運(yùn)動(dòng),從而可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)上下兩層布料管道進(jìn)行交替的內(nèi)圈和外圈布料,這樣可以使得內(nèi)外圈布料交錯(cuò)進(jìn)行,從而達(dá)到布料均勻的效果。

如圖3,內(nèi)部升降擋板打開(kāi)了第一層布料管道,物料從上方料斗進(jìn)入,隨后一部分物料從第一層布料管道撒出,還有一部分物料從內(nèi)部升降擋板下方漏出,實(shí)現(xiàn)外圈布料。如圖4,內(nèi)部升降擋板堵住了第一層布料管道,打開(kāi)了第二層布料管道,物料從料斗進(jìn)入,隨后一部分物料從第二層布料管道撒出,還有一部分物料從內(nèi)部升降擋板下方漏出。

圖3 外圈布料示意圖

圖4 內(nèi)圈布料示意圖

3.4 模擬驗(yàn)證

為了證明本文的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)均勻布料。本文利用edem軟件對(duì)布料裝置進(jìn)行分析,研究物料在裝置內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。首先,確定布料器類的原材料為石灰石,用于仿真模擬的石灰石相關(guān)參數(shù)為泊松比0.25,石灰石密度2.715 g/cm3[3],彈性模量60 GPA,切變模量為24 GPa,設(shè)置模擬的石灰石為粒度60 mm。本文所設(shè)計(jì)的布料器進(jìn)料量為100 t/h,旋轉(zhuǎn)外殼為5 s旋轉(zhuǎn)一周。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)布料器進(jìn)行內(nèi)圈布料時(shí),利用仿真軟件模擬出物料,通過(guò)布料器后的運(yùn)動(dòng)軌跡,利用edem軟件的后處理功能可以得出進(jìn)行內(nèi)圈布料時(shí),通過(guò)截取物料中的兩顆顆粒,這兩顆顆粒的距離為3.21 m,可以得出第二層布料管道的物料軌跡的直徑大約為3 m多。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)布料器進(jìn)行外圈布料時(shí),利用相同的方法。選取物料中的兩顆顆粒,這兩顆顆粒的距離為4.58 m。

通過(guò)仿真模擬可以得出本文所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)布料器可以通過(guò)對(duì)內(nèi)外圈分別進(jìn)行布料來(lái)實(shí)現(xiàn)均勻布料。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前,已有的石灰窯布料器很多采用傳統(tǒng)的四點(diǎn)布料,這樣的方法會(huì)導(dǎo)致布料不夠均勻,從而引發(fā)偏燒的現(xiàn)象,降低設(shè)備的生產(chǎn)效率以及設(shè)備的使用壽命。

本文設(shè)計(jì)的石灰窯旋轉(zhuǎn)布料器可以通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)利用上下移動(dòng)的升降擋板和旋轉(zhuǎn)外殼,實(shí)現(xiàn)對(duì)石灰窯同時(shí)進(jìn)行外圈和內(nèi)圈布料,從而達(dá)到均勻布料的效果。通過(guò)旋轉(zhuǎn)外殼升降擋板以及上料斗共同配合,通過(guò)兩層布料管道來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)石灰窯物料的分流,實(shí)現(xiàn)內(nèi)圈和外圈共同布料。達(dá)成均勻布料的效果,并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可以有效的提高石灰窯的生產(chǎn)效率,避免偏燒的現(xiàn)象。