巨占海

摘 要：在回轉(zhuǎn)窯運行的過程中，設(shè)備傳動和支承系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行，將直接影響回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)安全?；诖耍瑢剞D(zhuǎn)窯設(shè)備傳動及支承系統(tǒng)展開了分析，并結(jié)合實例提出了改造方案。從技術(shù)升級角度出發(fā)，對不同的方案進行比選，最終選定同時兼具經(jīng)濟性和可行性的方案，能夠為類似工作開展提供參考。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)窯;設(shè)備傳動;支承系統(tǒng);技術(shù)改造

在水泥、冶金等工業(yè)領(lǐng)域，回轉(zhuǎn)窯都是核心設(shè)備，可以劃分為濕法長窯、干法中空窯等多種類型。無論哪種類型的回轉(zhuǎn)窯，都需要依靠設(shè)備傳動和支承系統(tǒng)等關(guān)鍵部件正常運轉(zhuǎn)。而隨著生產(chǎn)工藝的變化，為保證回轉(zhuǎn)窯依然能夠滿足生產(chǎn)需求，需要對關(guān)鍵部件進行升級改造，從而充分體現(xiàn)設(shè)備的經(jīng)濟價值。

1回轉(zhuǎn)窯設(shè)備傳動及支承系統(tǒng)分析

在典型的回轉(zhuǎn)窯中，由于本體重量能夠達到上千噸，運行系統(tǒng)具有大扭矩、靜不定等特點，設(shè)備通常需要設(shè)置2～9檔支承組提供多個支點，確?；剞D(zhuǎn)窯能夠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)[1]。而窯筒體作為受熱回轉(zhuǎn)部件，使用鋼板卷焊得到，需要在多檔滑動軸承上配置輪帶支承，并在部分支承裝置上布置擋輪，達到控制筒體軸向竄動的目標(biāo)。通過滾圈結(jié)構(gòu)，筒體及內(nèi)部物料等重量都將施加在托輪組上，在支承結(jié)構(gòu)不可靠的情況下，長期受連續(xù)循環(huán)沖擊載荷作用，支承系統(tǒng)的壽命將會縮短。在筒體中部設(shè)置齒圈，并配備減速機、電動機、制動器等傳動裝置，能夠使筒體按照設(shè)計轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)。為滿足設(shè)備安裝、維修等需求，需要配備輔助傳動裝置，確保筒體能夠以低轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)。從總體來看，回轉(zhuǎn)窯需要配備較多的齒圈、齒輪、電動機和減速機等傳動裝置，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯運行狀態(tài)復(fù)雜。長時間在高溫、振動等惡劣條件下運行，各部分結(jié)構(gòu)容易因磨損等原因持續(xù)惡化，還應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)需要及時進行技術(shù)改造，有效預(yù)防故障發(fā)生的同時，確?；剞D(zhuǎn)窯維持較高運轉(zhuǎn)率，并且有效延長設(shè)備使用壽命。

2回轉(zhuǎn)窯設(shè)備傳動及支承系統(tǒng)技術(shù)改造

2.1案例分析

某干法中空窯設(shè)計產(chǎn)能為700t/d，調(diào)速范圍在0.5～1.66r/min范圍內(nèi)，額定功率為160kW。隨著產(chǎn)線產(chǎn)能擴大，回轉(zhuǎn)窯已經(jīng)無法滿足新型干法生產(chǎn)工藝要求，需要通過技術(shù)改造達到3300t/d產(chǎn)能。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，回轉(zhuǎn)窯齒輪齒數(shù)和模數(shù)分別為178/21和36，設(shè)置4擋支承系統(tǒng)，在第3擋和第4擋中間位置布置傳動裝置，設(shè)備距離第3擋輪帶保持3.5m距離。而采用的輪帶外徑達到4.8m，托輪為1.4m，跨距分別為5、10.5、18.5、22.5、23.5m。按照改造要求，需要配置旋風(fēng)預(yù)熱器帶分解爐，要求新回轉(zhuǎn)窯長徑比在11～15范圍內(nèi)，直徑達到4.3m。在窯長隨之減小的情況下，需要對設(shè)備傳動及支承系統(tǒng)進行改造，確?？梢詽M足新設(shè)備的使用要求。

2.2改造方案

根據(jù)新的窯長，確定只需要3個支承檔，因此需要去掉第1個或第4個支承檔，并對傳動裝置的位置進行調(diào)整。

按照去掉第1個支承檔的思路，考慮到原傳動裝置位于第3擋墩窯位置，不改變原本傳動裝置的位置，將導(dǎo)致設(shè)備處于窯尾10～12m長的懸臂上，引發(fā)結(jié)構(gòu)大幅度擺動，給設(shè)備傳動嚙合帶來不良影響，導(dǎo)致整個回轉(zhuǎn)窯傳動效率下降。針對這一情況，需要將傳動裝置調(diào)整到第2擋和第3擋之間。具體來講，可以采取兩種方案。首先，采取方案1就是對原本的跨距進行保留，分別為6、12、18.5和23.5m。在總長達到60m的條件下，能夠達到13.95的長徑比，確保支承結(jié)構(gòu)的位置不變，做到充分利用原位置的地腳螺栓。但由于需要大幅度調(diào)整傳動裝置位置，需要新建窯墩布置小齒輪底座等結(jié)構(gòu)。采取方案2，需要將第2檔和第3檔之間跨距增加3.5m，得到6、11.5、18.5和27m的數(shù)值。在總長達到63m的情況下，長徑比能夠達到14.65，保持第3擋支承結(jié)構(gòu)位置不變，確保底座螺栓孔能夠避開土建結(jié)構(gòu)，通過穿孔固定保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。而在第3擋支承位置布置傳動裝置，能夠直接利用裝置地腳螺栓固定小齒輪底座。在固定減速器和電動機時，考慮到地腳螺栓密集，同時規(guī)格較小，原支承系統(tǒng)的雙頭螺栓不適用，因此需要增設(shè)膜片聯(lián)軸器，有效避開設(shè)備和底座間的位置。在設(shè)備傳動基礎(chǔ)能夠從窯墩伸出的情況下，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進行加固，只需要新建較少的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

按照將第1擋支承拆除的思路進行技術(shù)改造，需要重新布置冷卻機，拆除原本的平面。按照方案3，對剩余支承檔的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行利用，可以獲得6.5、10.5、22.5和23.5m的跨距。而新窯長能夠達到63m，可以在第3擋和第4檔間布置傳動基礎(chǔ)，但要求更接近第4擋位置。就實際情況來看，第4擋的窯墩較小，需要重新增加傳動基礎(chǔ)。通過對筒體截面彎曲應(yīng)力展開分析，可知在筒體表面達到400℃時，使用的鋼板厚約32mm，產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力達到23MPa。隨著鋼板厚度增加至36mm，彎曲應(yīng)力能夠減小至20mm。彎曲應(yīng)力處于燒成帶位置，為保證結(jié)構(gòu)安全，需要使鋼板達到36mm厚。

2.3技術(shù)分析

對三種方案進行比較，能夠發(fā)現(xiàn)采取方案1時能夠使回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)保持均勻受力，有效減小筒體鋼板厚度，同時無需采用過大的支承裝置，能夠使設(shè)備達到較輕重量。但與此同時，位于窯尾的預(yù)熱器塔架距離第3擋支承的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)過近，將給土建施工帶來較大困難，因此需要全部重新建設(shè)傳動裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致施工成本較高。采取方案2，在窯長有所延長的情況下，能夠明顯提高回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)能，同時也只需要新建少量基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在第4檔支承結(jié)構(gòu)無法拆除的情況下，可以直接新建塔架，降低系統(tǒng)投資。但與此同時，由于第2擋和第3擋支承間的窯距有所增加，需增厚該位置的筒體鋼板，以免結(jié)構(gòu)承受過大應(yīng)力。在支承載荷較大的情況下，需采用大規(guī)格的托輪支承組，與原本支承部件存在差異，將給備件管理帶來困難[2]。采用方案3，能夠利用大空間布置冷卻機，減少設(shè)備寬度，提高設(shè)備運行效率，同時可以輕松完成塔架建設(shè)。但隨著筒體鋼板厚度的增加，也將導(dǎo)致設(shè)備重量過大。而新建傳動基礎(chǔ)，也將產(chǎn)生較多施工費用。在綜合比較的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)方案3中增厚鋼板位置處于燒成帶，將給設(shè)備長期運行帶來不利影響。而方案2中預(yù)熱器塔架和第3擋窯墩過近，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響，同時土建費用過高。方案1只需要在分解帶加厚筒體，設(shè)備增加重量較少，同時建設(shè)費用較少，從經(jīng)濟性、可靠性、穩(wěn)定性等多角度進行考量，最終需要選擇方案1進行技術(shù)改造。

3 結(jié)論

通過綜合分析可知，回轉(zhuǎn)窯設(shè)備受運行環(huán)境、狀態(tài)等因素的影響，其設(shè)備傳動及支承系統(tǒng)容易出現(xiàn)問題。在設(shè)備升級改造的過程中，需要在盡可能節(jié)約投資費用的同時，采取有效技術(shù)措施延長設(shè)備傳動及支承系統(tǒng)使用壽命，確保回轉(zhuǎn)窯能夠長期、可靠運行，從而為企業(yè)帶來更多生產(chǎn)效益。

參考文獻：

[1]李強生，趙春竹.煤系針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯結(jié)構(gòu)改造設(shè)計及應(yīng)用[J].工業(yè)爐，2021，43（04）：53-56.

[2]湯躍，王衛(wèi)德.淺析燒成系統(tǒng)技術(shù)改造理論依據(jù)與具體措施[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報，2021，27（01）：51-56.