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(jì)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(jī)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(jì)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(jī)一冷段近1100℃熱廢氣引入窯頭罩,作為補(bǔ)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(qiáng)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(shí)時通過液壓缸調(diào)整筒體的縱向位置,以實(shí)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(jī)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(jī)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(jì)上解決了由于位移導(dǎo)致漏風(fēng)的問題。
設(shè)備在正常運(yùn)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(qiáng)。在整機(jī)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(jì)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(diǎn)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(yùn)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(jī)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(dú)立的電控系統(tǒng),能在中控室的控制下開機(jī)和關(guān)機(jī)。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(shí)現(xiàn)報(bào)警和停機(jī)。
液壓站供油系統(tǒng)中有輔助泵,可實(shí)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(jì)驗(yàn)算
3.1 筒體的載荷計(jì)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(jì)算筒體單位載荷的時候,可先把筒體凈重計(jì)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(shí)際項(xiàng)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(jì)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(jì)研究,具備了設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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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