徐培勛

（淄博翔瑞能源設(shè)備科技有限公司 山東 淄博 255030）

傳統(tǒng)的陶瓷化工粉料采用的焙燒爐是隧道窯、梭式窯、輥道窯或推板窯等，原料是裝在匣缽或料盤里的，或是壓成預(yù)制塊狀，進(jìn)行焙燒，業(yè)內(nèi)人士稱為“靜態(tài)焙燒”。其缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)、能耗大、匣缽或料盤使用壽命短，尤其是產(chǎn)品受熱不均勻，容易出現(xiàn)夾心、燒不透等缺陷。

我公司成功開發(fā)了專門用于焙燒陶瓷化工粉料的“外加熱式旋轉(zhuǎn)爐”。粉料通過給料器輸送到不銹鋼轉(zhuǎn)筒里，轉(zhuǎn)筒采用耐熱不銹鋼板焊接成形，內(nèi)設(shè)刮料板等附屬裝置，通過變頻電機(jī)、減速機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，以1～5r／min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而推動(dòng)料層源源不斷地向出料端移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化、機(jī)械化生產(chǎn)。改變轉(zhuǎn)筒的傾角和轉(zhuǎn)速，就可以靈活地調(diào)節(jié)產(chǎn)量。轉(zhuǎn)筒外采用燃煤或者燃?xì)饣蛘唠娂訜岱绞?，加熱轉(zhuǎn)筒外壁，避免了煙氣對(duì)產(chǎn)品的污染。通過轉(zhuǎn)筒壁的傳熱，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加熱。在刮料板的攪翻作用下，粉料在轉(zhuǎn)筒內(nèi)充分翻滾，受熱非常均勻，并能極大地縮短生產(chǎn)周期。下面以筆者為江蘇某公司設(shè)計(jì)安裝的一座16.0m長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)爐為例做一詳細(xì)介紹。

1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

焙燒產(chǎn)品：陶瓷化工粉料、顆粒料、催化劑等；筒體規(guī)格：直徑0.9m，長(zhǎng)度16.0m；筒體材質(zhì)：310S＃不銹鋼板；筒體加熱段長(zhǎng)度：12.0m；筒體轉(zhuǎn)速：1～10r／min（可調(diào)）；焙燒溫度：900℃；焙燒周期：1～3h（可調(diào)）；燃料：液化石油氣；燒嘴數(shù)量：12只；溫度控制區(qū)：4個(gè)溫區(qū)；控制方式：溫度壓力自動(dòng)控制；排煙風(fēng)機(jī)：1臺(tái)，不銹鋼耐溫500℃；助燃風(fēng)機(jī)：1臺(tái)，9－19系列高壓離心風(fēng)機(jī)；進(jìn)出料方式：連續(xù)進(jìn)出料、螺旋給料器（變頻調(diào)速）。窯爐配置：轉(zhuǎn)筒及轉(zhuǎn)筒內(nèi)附屬裝置、轉(zhuǎn)筒傳動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)筒兩端密封裝置、螺旋給料器及進(jìn)料料斗、進(jìn)風(fēng)裝置、濕氣及廢氣排出管路、窯爐框架、耐火保溫材料砌體、燃燒系統(tǒng)及溫度壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2 設(shè)備

該窯爐由窯爐框架、耐火保溫材料砌體、轉(zhuǎn)筒及轉(zhuǎn)筒內(nèi)附屬裝置、轉(zhuǎn)筒傳動(dòng)裝置、進(jìn)料出料系統(tǒng)、排廢氣系統(tǒng)、燃燒排煙系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)等部分組成。具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2.1 窯爐框架

窯爐框架由型鋼鋼板焊接而成，鋼板噴漆，結(jié)構(gòu)牢固，維修方便，外形美觀。

2.2 耐火保溫材料砌體

爐體選用蓄散熱量低的耐火保溫材料砌筑而成，該材料具有極好的保溫效果，最大限度地減少了窯爐的散熱量，降低了能耗。

圖1 外加熱旋轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 轉(zhuǎn)筒及轉(zhuǎn)筒內(nèi)附屬裝置

轉(zhuǎn)筒總長(zhǎng)16.0m，其中加熱段長(zhǎng)12.0m，用310S＃不銹鋼板卷制；進(jìn)料段長(zhǎng)2.0m，出料段長(zhǎng)2.0m。轉(zhuǎn)筒與水平面成一定角度的傾斜度。

滾筒內(nèi)壁焊接有刮料板、中心測(cè)溫管、防物料逆行結(jié)構(gòu)等，其材質(zhì)均為310S＃不銹鋼。

在轉(zhuǎn)筒進(jìn)料端，布置防物料逆行結(jié)構(gòu)，將進(jìn)入的物料推向窯尾方向，防止物料逆行。

對(duì)于焙燒粉體，在轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中爐內(nèi)易產(chǎn)生揚(yáng)塵現(xiàn)象。為了降低揚(yáng)塵，該爐在轉(zhuǎn)筒的防物料逆行結(jié)構(gòu)后面，焊接有刮料板，刮料板與筒體切線成一定角度傾斜，當(dāng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)到一定角度后，刮料板上的物料會(huì)以滑動(dòng)方式落下，不會(huì)產(chǎn)生自由落體下落，避免物料產(chǎn)生沖擊，減小揚(yáng)塵量。

在轉(zhuǎn)筒出料密封箱后端，設(shè)置有配風(fēng)閥門，可以調(diào)節(jié)進(jìn)入窯內(nèi)的空氣量。

超細(xì)微粉在轉(zhuǎn)爐內(nèi)焙燒時(shí)，有時(shí)容易產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象。另外，為了克服這一問題，我們?cè)谵D(zhuǎn)筒上還配有能消除物料粘壁現(xiàn)象的特殊機(jī)構(gòu)。

轉(zhuǎn)筒進(jìn)出料兩端設(shè)有密封端蓋，端蓋與轉(zhuǎn)筒的密封措施采用彈性密封，密封效果優(yōu)于傳統(tǒng)密封形式。

2.4 轉(zhuǎn)筒傳動(dòng)裝置

轉(zhuǎn)筒傳動(dòng)裝置安裝于進(jìn)料端，傳動(dòng)形式采用鏈輪鏈條或齒輪嚙合，帶動(dòng)筒體平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

傳動(dòng)電機(jī)采用變頻控制，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以使轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，從而調(diào)節(jié)物料在轉(zhuǎn)筒的運(yùn)行時(shí)間。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為1～10r／min。

在進(jìn)料端轉(zhuǎn)筒下方，安裝有槽形支撐托輪，轉(zhuǎn)筒上的滾圈（也俗稱胎環(huán)）卡在槽形托輪的槽內(nèi)，可以保證轉(zhuǎn)筒在進(jìn)料端不會(huì)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，從而保證傳動(dòng)系統(tǒng)的嚙合準(zhǔn)確。

在出料端轉(zhuǎn)筒下方，安裝有平型托輪，轉(zhuǎn)筒上的滾圈與托輪平行接觸，筒體升溫后就會(huì)沿著平型托輪的表面，往出料方向自由伸長(zhǎng)，不會(huì)造成轉(zhuǎn)筒的變形。

本轉(zhuǎn)爐還配有人工轉(zhuǎn)動(dòng)簡(jiǎn)易裝置，當(dāng)出現(xiàn)突然停電情況時(shí)，由人工轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)筒，防止轉(zhuǎn)筒熱彎變形。

2.5 進(jìn)料、出料系統(tǒng)

旋轉(zhuǎn)爐的進(jìn)料裝置由提升設(shè)備、料斗、螺旋給料器或星型給料器組成。物料通過機(jī)械或人工加到料斗中，經(jīng)螺旋給料器或星型給料器進(jìn)入轉(zhuǎn)筒中。螺旋給料器或星型給料器轉(zhuǎn)速變頻可調(diào)，可以調(diào)節(jié)進(jìn)料量。

根據(jù)物料的特性，有些物料不宜采用螺旋給料器或星型給料器，而改用其它進(jìn)料方式。

出料裝置由套于筒體上的出料密封端蓋下部的收集口流出。

2.6 排廢氣系統(tǒng)

由于物料在焙燒過程中，會(huì)產(chǎn)生水氣或廢氣，有的廢氣甚至具有一定的腐蝕性，所以在轉(zhuǎn)筒材質(zhì)選擇上要合理。在轉(zhuǎn)筒進(jìn)料端設(shè)有排廢氣口，物料在加熱過程中產(chǎn)生的水氣和廢氣由排廢氣口進(jìn)入不銹鋼排廢氣管路，自然排空或經(jīng)風(fēng)機(jī)送入指定地點(diǎn)進(jìn)行環(huán)保處理。

轉(zhuǎn)筒內(nèi)的壓力通過調(diào)節(jié)排廢氣管路閘板或用變頻風(fēng)機(jī)來控制。

2.7 燃燒排煙系統(tǒng)

外加熱旋轉(zhuǎn)爐的燃料有柴油、煤、煤氣、天然氣、液化石油氣和電，目前采用較多的是煤、天然氣和電。用煤加熱溫度不穩(wěn)定，加之環(huán)保要求越來越嚴(yán)，許多廠家改用天然氣或電。用天然氣加熱，由于出窯煙氣溫度較高，能耗也較高。用電加熱，不產(chǎn)生煙氣帶走熱量，故能耗較低。我們做過比較，由于天然氣和電的單價(jià)差別較大，能耗成本基本接近，這要根據(jù)各個(gè)地區(qū)的實(shí)際情況來合理選擇加熱能源。

該旋轉(zhuǎn)爐熱源為液化石油氣。因?yàn)橛脩羲诘貐^(qū)無管道天然氣供應(yīng)，電力供應(yīng)也緊張，經(jīng)常限電。

燒嘴布置于加熱箱內(nèi)轉(zhuǎn)筒下方。選用12只高速燃?xì)鉄?，每個(gè)燒嘴均配有燃?xì)忾y門和助燃風(fēng)閥門，可根據(jù)產(chǎn)品燒成曲線確定點(diǎn)燃的燒嘴數(shù)量和調(diào)節(jié)每個(gè)燒嘴的燃燒能力，以達(dá)到理想的燒成溫度。

助燃風(fēng)由1臺(tái)高壓普通風(fēng)機(jī)供給，液化石油氣由液化氣罐經(jīng)減壓后供至燒嘴前。每只燒嘴對(duì)面設(shè)有觀火孔，方便人工觀火。

由于液化石油氣在燃燒過程中產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔?，要及時(shí)排走，送至指定地點(diǎn)余熱利用，為此，在轉(zhuǎn)爐箱體靠近進(jìn)料端部位設(shè)有煙氣排出管道，并配有調(diào)節(jié)閥，排出的煙氣由1臺(tái)不銹鋼高溫風(fēng)機(jī)抽走。

2.8 自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)包括測(cè)溫系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)。

1）測(cè)溫系統(tǒng)。轉(zhuǎn)筒外加熱箱體內(nèi)設(shè)置4支熱電偶檢測(cè)加熱溫度，轉(zhuǎn)筒內(nèi)安裝1支熱電偶用于直接檢測(cè)物料溫度。

2）溫度控制。溫度控制分4區(qū)，每區(qū)3個(gè)燒嘴。控制原理：每一區(qū)的AI人工智能儀表接收熱電偶的測(cè)量溫度信號(hào)值，與溫度曲線設(shè)定值進(jìn)行比較，若實(shí)測(cè)值小于設(shè)定值，AI人工智能儀表輸出0～20mA信號(hào)，通過電動(dòng)執(zhí)行器，增大液化氣管閥門的開度，使窯內(nèi)溫度升高；若實(shí)測(cè)值大于設(shè)定值，AI人工智能儀表則進(jìn)行反向調(diào)節(jié)，以保證窯溫曲線按照設(shè)定的燒成曲線進(jìn)行。

3）壓力控制系統(tǒng)。其分為加熱箱體內(nèi)壓力控制、轉(zhuǎn)筒內(nèi)腔壓力控制和助燃風(fēng)壓力控制。加熱箱體內(nèi)壓力控制是通過變頻排煙風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，即從加熱箱體內(nèi)測(cè)壓點(diǎn)取出窯壓信號(hào)，經(jīng)壓力傳感器將信號(hào)送至AI人工智能儀表，與窯壓設(shè)定值進(jìn)行比較，輸出信號(hào)，通過變頻排煙風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)抽力，使箱體內(nèi)壓力按照設(shè)定的窯壓曲線進(jìn)行。轉(zhuǎn)筒內(nèi)腔壓力控制是通過變頻排廢氣風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的；助燃風(fēng)壓力控制是通過變頻助燃風(fēng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，其控制原理與加熱箱體內(nèi)壓力控制相同。

4）安全保護(hù)系統(tǒng)由燒嘴控制器和燃?xì)饪傠姶砰y構(gòu)成。由于該窯爐燃料為液化石油氣且要求焙燒溫度低，對(duì)于使用燃?xì)獾陌踩詰?yīng)引起足夠重視。為此我們?cè)诿恐烨霸O(shè)有火焰檢測(cè)／自動(dòng)點(diǎn)火裝置，燒嘴一旦有熄火發(fā)生，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)轉(zhuǎn)入自動(dòng)點(diǎn)火運(yùn)行程序。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)點(diǎn)火失敗，燒嘴前的燃?xì)怆姶砰y自動(dòng)關(guān)閉，切斷燃?xì)夤?yīng)，并提示人工處理。燃?xì)饪偣苈飞显O(shè)有高低壓開關(guān)和緊急切斷電磁閥，當(dāng)燃?xì)鈮毫^高、過低或遇突然停電時(shí)，可立即關(guān)閉燃?xì)夤?yīng)，確保窯爐安全。

轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速和給料機(jī)進(jìn)料速度控制采用變頻調(diào)速電機(jī)手動(dòng)控制。

所有控制系統(tǒng)由2個(gè)控制柜集中控制，并配有觸摸屏處理器。

3 結(jié)語

外加熱旋轉(zhuǎn)爐點(diǎn)火調(diào)試一次成功，并投入正常運(yùn)行，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。我公司設(shè)計(jì)的外加熱旋轉(zhuǎn)爐，具有以下獨(dú)到之處：

1）能直接檢測(cè)轉(zhuǎn)筒內(nèi)物料的溫度；

2）配有消除物料粘壁現(xiàn)象的裝置；

3）轉(zhuǎn)筒兩端采用彈性壓緊密封；

4）配備適合粉料特點(diǎn)的刮板，既能滿足攪翻物料的作用，又能最大限度地減輕粉料在轉(zhuǎn)筒內(nèi)的揚(yáng)塵現(xiàn)象。