周智勇

（安徽海螺集團(tuán)（安徽海螺川崎裝備制造有限公司），安徽 蕪湖 241000）

回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)核心熱工設(shè)備。由于回轉(zhuǎn)窯筒體經(jīng)常出現(xiàn)高溫，導(dǎo)致發(fā)生窯“縮頸”“紅窯”和“燒瓦”設(shè)備事故，分析事故與窯輪帶冷熱態(tài)間隙管控、工藝操作、熱工制度和設(shè)備管理關(guān)系很大，因此，研究回轉(zhuǎn)窯輪帶冷熱態(tài)間隙、窯筒體隔熱保溫、生產(chǎn)工藝和設(shè)備管理，避免設(shè)備事故發(fā)生，降低熟料綜合能耗和提高窯運(yùn)行周期尤為重要。

本文研究了“回轉(zhuǎn)窯輪帶與筒體滑移量、冷熱態(tài)間隙控制”“輪帶與筒體墊板調(diào)整”“窯筒體與墊板更換標(biāo)準(zhǔn)與方案”“窯筒體內(nèi)表面隔熱保溫措施”與“回轉(zhuǎn)窯中心線(xiàn)檢測(cè)與調(diào)整”等技術(shù)措施與方案，保障回轉(zhuǎn)窯安全穩(wěn)定高效運(yùn)行，具有一定指導(dǎo)意義。

1 回轉(zhuǎn)窯輪帶與筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 輪帶在窯筒體上的安裝方式

回轉(zhuǎn)窯一般由窯筒體、三檔輪帶及托輪支撐，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)和減速機(jī)傳動(dòng)熱工設(shè)備。筒體與輪帶采用活套式，減少了輪帶上的溫度應(yīng)力。當(dāng)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，墊板起到保護(hù)筒體的作用。為了保證輪帶與筒體的良好接觸，則輪帶的內(nèi)圓和墊板的外圓均需進(jìn)行機(jī)械加工。墊板與筒體的固定，采取在墊板一端連續(xù)焊接，其余部位點(diǎn)焊或間斷焊，如圖1所示。

圖1 活套式輪帶的墊板與擋板形式

1.2 輪帶與筒體墊板間隙的理論測(cè)算

設(shè)輪帶的設(shè)計(jì)內(nèi)徑為dr，筒體墊板外徑為Ds，則輪帶與筒體墊板的直徑方向間隙為：2δ1=dr-Ds（2δ1也稱(chēng)冷態(tài)間隙）。在回轉(zhuǎn)窯工作時(shí)，由于溫度的影響，筒體和輪帶均要產(chǎn)生徑向膨脹，且筒體膨脹量窯大于輪帶膨脹量，兩者膨脹量差為：

式中，λ為鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)，λ=12×10-61/℃； Ts為筒體墊板外徑處的溫度，℃；Tro為輪帶的平均溫度，℃；T1為安裝時(shí)的環(huán)境溫度，℃。

窯工作狀態(tài)下（即熱態(tài)下），輪帶內(nèi)圓與筒體墊板外圓在直徑方向上的實(shí)際間隙為：

設(shè)計(jì)時(shí)，在理想狀態(tài)下，應(yīng)有Δ熱=2δ1-2δ2=0，即δ1=δ2?？紤]安裝方便和窯內(nèi)熱工制度，要求熱態(tài)下留有2～3mm間隙。即：實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證：Δ熱=2δ1-2δ2=（2-3）mm，即2δ1=2δ2+（2-3）mm。

設(shè)計(jì)院在冷態(tài)下設(shè)計(jì)預(yù)留間隙為8mm，考慮熱態(tài)間隙2～3mm，一般設(shè)計(jì)日產(chǎn)5000t/d回轉(zhuǎn)窯Ⅰ擋、Ⅱ擋、Ⅲ擋輪帶冷態(tài)間隙分別為12mm、12mm和10mm。

在窯的運(yùn)行中，可采用實(shí)測(cè)法精準(zhǔn)測(cè)定輪帶間隙的大?。河靡粋€(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)量輪帶間隙的裝置。它由兩個(gè)磁鐵組成，一個(gè)磁鐵固定在筒體上，其上面帶彈簧的記錄筆壓向用另一個(gè)磁鐵固定在輪帶上的記錄板上。當(dāng)窯回轉(zhuǎn)時(shí)，在記錄板上記錄下曲線(xiàn)。如圖2所示。

圖2 簡(jiǎn)易間隙測(cè)量?jī)x

由于熱態(tài)間隙對(duì)筒體的剛度起著很大作用，根據(jù)前面的理論分析，要求熱態(tài)下應(yīng)留有間隙2～3mm，窯輪帶滑移量控制在6～18mm，熱態(tài)間隙控制在3～5mm較正常。當(dāng)滑移量L≤5mm，則表明可能會(huì)發(fā)生與“縮頸”現(xiàn)象，引起窯內(nèi)耐火磚脫落“紅窯”。

1.3 輪帶與筒體墊板間隙實(shí)際測(cè)算

輪帶與筒體墊板冷態(tài)間隙的測(cè)定

方法一，采用估算法，根據(jù)公式Ln=nπΔ，則Δ=Ln/nπ

實(shí)際上,可按照下式進(jìn)行估算：Δ‵=Ln/2n。

方法二，在回轉(zhuǎn)窯停窯筒體恢復(fù)到常溫時(shí)，用1m規(guī)格的塞尺在窯筒體的正上方測(cè)量每塊筒體墊板與輪帶之間最小徑向間隙Δn（每塊筒體墊板編號(hào)，并記錄好對(duì)應(yīng)的間隙）；在回轉(zhuǎn)窯的正上方測(cè)量，最后求出整圈墊板n塊的算術(shù)平均數(shù)，就是回轉(zhuǎn)窯的冷態(tài)間隙：

輪帶與筒體墊板熱態(tài)間隙的測(cè)定。

方法一，計(jì)算法，輪帶與筒體墊板間的直徑方向的間隙為：2δ1=dr-Ds（2δ1也稱(chēng)冷態(tài)間隙），回轉(zhuǎn)窯工作時(shí)，兩者的膨脹量差為：

2δ2=λ[(Ts-T1)Ds-(Tro-T1)dr]=λDs(Ts-Tro)，窯工作狀態(tài)下（即熱態(tài)下），輪帶內(nèi)圓與筒體墊板外圓在直徑方向上的實(shí)際間隙為：

考慮安裝時(shí)的方便和窯內(nèi)熱工制度，2δ1（冷態(tài)間隙）=2δ2（膨脹量）+（2-3）mm。

方法二，根據(jù)中央控制室操作畫(huà)面，查出回轉(zhuǎn)窯Ⅰ擋、Ⅱ擋和Ⅲ擋的滑移量，根據(jù)公式L=πΔ熱，得出輪帶與筒體墊板熱態(tài)間隙：

式中，L為輪帶（筒體）轉(zhuǎn)動(dòng)一周的滑移量，mm，可在24小時(shí)內(nèi)和一周內(nèi)測(cè)出n組數(shù)據(jù)，則熱態(tài)間隙平均值，即：

同時(shí)，要測(cè)出熱態(tài)間隙最小值Δ熱小，一般用最小值計(jì)算墊板厚度

2 輪帶與筒體墊板厚度的計(jì)算

假設(shè)原設(shè)計(jì)輪帶與筒體墊板的厚度為A(mm)，輪帶與筒體從冷態(tài)到熱態(tài)的最大膨脹量差為：2δ2=λ[(Ts-T1)Ds-(Tro-T1)dr]=λDs(Ts-Tro)，窯 工作狀態(tài)下（即熱態(tài)下），輪帶內(nèi)圓與筒體墊板外圓在直徑方向上的實(shí)際間隙為：Δ熱=2δ1-2δ2=（2-3）mm，冷態(tài)標(biāo)準(zhǔn)間隙：2δ1標(biāo)準(zhǔn)=2δ2+（2-3）mm，此數(shù)據(jù)可以查閱窯設(shè)計(jì)圖紙輪帶間隙驗(yàn)證。

根據(jù)方法二測(cè)量冷態(tài)時(shí)輪帶的頂部間隙，要轉(zhuǎn)窯測(cè)出若干次求出算術(shù)平均值，在冷態(tài)下頂部測(cè)出的間隙：Δ冷態(tài)平均=2δ1=（Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+---+Δn）/n，則墊板應(yīng)該增加的厚度為：A增加=（Δ冷態(tài)平均-2δ1標(biāo)準(zhǔn)）/2，字母代號(hào)見(jiàn)前面。

在輪帶內(nèi)圓與筒體墊板磨損情況下，筒體墊板總厚度：ΣA=A+A增加。優(yōu)先采取加厚的整體墊板（非標(biāo)準(zhǔn)）更換；也可考慮在窯筒體和原墊板之間墊薄墊鐵（A增加）。

3 窯筒體及筒體墊板的更換建議

（1）如果窯筒體出現(xiàn)“縮頸”和“紅窯”，加上輪帶與墊板的磨損，導(dǎo)致窯輪帶處滑移量超標(biāo)，當(dāng)滑移量超過(guò)26mm以上，則建議更換窯輪帶下縮頸處的窯筒體段節(jié)和窯筒體墊板（按照原設(shè)計(jì)墊板厚度），建議對(duì)輪帶墊板外圓精加工。

（2）當(dāng)間隙超過(guò)允許值（一般規(guī)定，筒體的相對(duì)橢圓度≤0.4%，也即輪帶間隙≤0.004D，D為筒體直徑）時(shí)，使筒體變形橢圓度太大，使窯內(nèi)耐火磚失穩(wěn)縮壽。務(wù)必更換窯筒體墊板和輪帶下窯筒體縮頸變形段節(jié)。

（3）透過(guò)澆注料耐火材料的腐蝕性煙氣在酸露點(diǎn)以下會(huì)對(duì)回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)表面造成低溫腐蝕，超過(guò)350℃會(huì)造成高溫腐蝕，加上窯筒體外圓面的銹蝕，可采用動(dòng)態(tài)測(cè)厚儀測(cè)出窯筒體厚度分布圖，當(dāng)厚度磨蝕的原設(shè)計(jì)厚度的70%～75%時(shí)，考慮更換相應(yīng)窯筒體段節(jié)。

（4）由于窯筒體墊板或窯筒體段節(jié)更換后，建議復(fù)核輪帶間隙，在窯運(yùn)轉(zhuǎn)后進(jìn)行窯筒體中心線(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)與調(diào)整。如史密斯公司、伯力鳩斯公司和海螺建安公司服務(wù)較好。

（5）回轉(zhuǎn)窯輪帶墊板更換，宜在回轉(zhuǎn)窯頂部更換墊板。對(duì)各個(gè)墊板相對(duì)筒體的位置做好標(biāo)記，采取“轉(zhuǎn)窯全對(duì)稱(chēng)方式”更換墊板。做好更換后間隙的實(shí)測(cè)記錄。

4 保溫隔熱涂料在回轉(zhuǎn)窯領(lǐng)域的應(yīng)用

回轉(zhuǎn)窯是一臺(tái)熱工設(shè)備，在窯頭燒成帶氣流溫度高達(dá)1600～1700℃以上，窯筒體厚度一般在40mm左右，而窯筒體表面溫度也達(dá)到300～330℃，由于窯熱工制度、物料的搭配、耐火磚失效和操作技能等因素，窯筒體表面掃描溫度高達(dá)380～420℃以上，因此，窯筒體的熱輻射和熱傳導(dǎo)散熱大，標(biāo)準(zhǔn)煤耗和熱耗上升，導(dǎo)致窯筒體“縮頸”和“紅窯”，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致窯筒體開(kāi)裂，窯托輪軸和瓦燒損。

透過(guò)澆注料耐火材料的腐蝕性煙氣在酸露點(diǎn)以下會(huì)對(duì)回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)表面造成低溫腐蝕，超過(guò)350℃會(huì)造成高溫腐蝕。因此，把窯筒體的隔熱保溫工作做好，阻止窯的熱輻射、熱傳導(dǎo)散熱和減少窯筒體腐蝕，對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成效顯著。

在回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)壁添加一層隔熱保溫材料，減少散熱損失,降低熟料熱耗，起到降低窯筒體溫度、保護(hù)窯筒體、促進(jìn)窯內(nèi)熱工制度穩(wěn)定的作用。如國(guó)內(nèi)志盛威華研發(fā)生產(chǎn)的ZS-1型涂料，是一款耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)低、隔熱保溫效果好的保溫隔熱涂料。為了控制回轉(zhuǎn)窯三擋輪帶窯筒體的傳導(dǎo)熱和輻射熱，建議在一、二、三擋輪帶下筒體內(nèi)表面（覆蓋窯托輪面積）按照規(guī)范噴涂耐溫1500～2000℃的隔熱保溫防腐涂料，然后，再砌筑相應(yīng)的耐火磚。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保，企業(yè)義不容辭。本文旨在推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，加強(qiáng)設(shè)備管理與生產(chǎn)管理，避免設(shè)備事故發(fā)生，降低綜合能耗指標(biāo)，提高回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行周期，提高生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做出貢獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)回轉(zhuǎn)窯的技術(shù)攻關(guān)研究，希望為我國(guó)建材行業(yè)發(fā)展做貢獻(xiàn)。