回轉窯是水泥生產的關鍵設備,如何管理維護好回轉窯、提高窯的運轉率,是各大中型水泥廠普遍關心的問題。特別是窯外分解窯,人們更為關注。目前,我國已有大小不同的窯外分解窯近百套,其中只有冀東水泥廠回轉窯運轉率1992年能達到89%的較高水平,其它各廠大都達不到設計的運轉率指標,尤其是采用以國產設備為主的新型干法水泥廠運轉率均在70%左右,有的只到50%。為此,國內外一些專家都圍繞著回轉窯進行研究每個細節問題。本文談的主要是輪帶與筒體的間隙對回轉窯運轉率的影響。

回轉窯在人們的想象中應該是一個斜放的平直正圓筒體。其實,它是熱工設備,在高溫和重負荷下工作,再加上本身的傾斜和各處的溫度不均勻及熱膨脹量的不同,它的變形是一個很復雜的過程。從某一截面上看,可以認為是一個橢圓形。它的變化具有正負不斷和多次反復的特征,一轉中就有六次。筒體內的耐火磚是靠拱的作用隨筒體的轉動而轉動,它中性面的曲率是隨著筒體的轉動而做周期性的交替增減。它的變化幅度是隨筒體橫向變形的增大而加劇。筒體橫截面的變形是與回轉窯的三個支點有關,并通過輪帶反映到筒體上。筒體與輪帶的間隙大小直接影響著筒體的變形量,大的間隙有大的變形量。然而,間隙過小筒體膨脹又會出現過盈,引起縮頸現象的發生,也會使筒體出現大的變形。不論是哪種變形,都會引起耐火磚的松動、排列扭曲和斷裂,從而發生掉磚紅窯事故。更嚴重時會導致筒體出現裂紋,甚至斷裂,造成整個筒體的損壞。

根據以上的分析,為減少事故的發生,筆者認為,從設計上應重視輪帶處筒體的剛度和輪帶與筒體的間隙。在增加剛度方面,設計上都相應地采取了措施,如我廠Φ3×48m回轉窯,輪帶下的筒體厚度為40mm,比一般段厚的22mm多18mm。而冀東水泥廠Φ4.7×74m回轉窯輪帶下最厚的一擋筒體為95mm,比一般段的28mm厚67mm。這在國內外回轉窯的設計上都普遍予以重視。然而,輪帶與筒體的間隙在設計中采用的理論間隙計算公式為:

δ=D窯(t1-t)α-D輪(t2-t)α

式中:D窯——回轉窯的外徑,我廠700t/d窯外分解窯為3166mm;

D輪——輪帶的內徑為3170mm;

α——鋼的線膨脹系數為0.000012;

t1——輪帶處筒體溫度:

tⅠ=200～300℃,

tⅡ=200～350℃,tⅢ=150～200℃;

t2——輪帶溫度:

t2Ⅰ=100～200℃,

t2Ⅱ=150～250℃,t2Ⅲ=80～150℃;

t——環境溫度,20℃。

各擋輪帶取平均溫度計算省略。以實測工況溫度計算間隙為第一擋5mm;第二擋6mm;第三擋4mm。

我廠的回轉窯是上海新建機器廠制造,如果各擋的間隙按以上的數據選取比較理想,正常運轉中輪帶和筒體的間隙為零。實際制造的各擋的間隙完全相等,均為5mm。所以在運轉中,第二擋實際間隙小于理論間隙,常出現吱吱的響聲,原因是此處正處燒成高溫未端,內部無窯皮保護,筒體溫度較高,發生縮頸現象,使筒體內的耐火磚松動,還出現過幾次掉磚紅窯的事故。

第三擋的實際間隙比理論間隙大,常出現輪帶和筒體滑動現象。隨著滑動而產生相互摩擦,使磨損嚴重。繼之間隙加大,如不加強管理與維護,就會出現大間隙引起大變形——大滑動——大磨損,直致更大磨損的惡性循環。不言而喻,掉磚紅窯的事故將不斷發生,直接影響著回轉窯的運轉率。

筆者認為應采取下列措施,可以提高窯外分解窯的運轉率及延長回轉窯筒體的壽命。

(1)在設計和制造方面,各擋的輪帶和筒體間隙應區別對待,應根據正常生產時的實際工作溫度,預留好冷態時的合理間隙。

(2)點火初期緩慢升溫。降低輪帶和筒體的相對溫差,減少間隙。

(3)點火初期減少轉窯的次數。因為冷態時每擋的間隙都很大,回轉窯轉動時滑動和磨損都比較嚴重,所以,應定時翻窯和慢速轉動。盡量地減輕磨損。

(4)及時涂抹耐熱潤滑脂。當出現相對滑動時,托輪工應及時涂抹含石墨的耐熱潤滑脂,使接觸面光滑,減少拉傷及磨損。

(5)嚴禁過載強燒。平時不要盲目追求高產量而長時間的過載生產,臺時產量不應超過設計能力的10%。特別是燒成帶窯皮不好時,更不能高產強燒。筒體溫度不應超過350℃。

(6)當輪帶與筒體間隙過大時,應及時的增加墊板,調整間隙。

【作者：李廣宇】