回轉窯結構及密封裝置的論述

李博　郭海峰

摘 要：回轉窯回轉部的自重和軸線與水平面間的斜度，以及筒體熱漲，使回轉部在擋輪的行程范圍內產生軸向位移，筒體由于安裝誤差和熱漲系數的存在，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構設計上解決了漏風的問題。

關鍵詞：回轉窯；密封；結構

1 工作原理

球團礦的焙燒、固結過程在回轉窯中完成。經過鏈篦機預熱后的球團通過鏟料板和給料溜槽給入回轉窯中，并隨回轉窯沿周邊翻滾的同時，沿軸向朝窯頭移動。在窯頭裝有專門設計的雙調節伸縮式天然氣燒嘴，通過調節空氣煤氣比例來調節火焰長度，控制煤氣量。

同時將環冷機一冷段近1100℃熱廢氣引入窯頭罩，作為補充二次風。以保證窯內所需焙燒溫度及起到降低能耗的作用。礦物在窯內主要受熱輻射作用，邊翻滾邊焙燒，使礦物焙燒均勻。

2 回轉窯結構

回轉窯由筒體部、傳動裝置、支承裝置、液壓擋輪裝置、窯頭窯尾密封罩、結構冷卻裝置、窯位控制裝置、測溫系統、固定篩部、液壓系統、干油集中潤滑系統等主要部分組成。

2.1 傳動裝置

傳動裝置用于驅動筒體回轉，由于功率較大，采用兩側同時驅動方式。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、液壓泵和液壓站等組成。大齒輪與筒體采用彈簧板切向聯結，能減少由于高溫輻射對大齒輪精度的影響。

2.2 筒體部

球團回轉窯筒體屬短窯，各段按強度要求，由不同厚度的鋼板卷制成筒節后，經自動焊接組成。在筒體的兩端，均裝有能防止筒口高溫變形的護口。護口材質通常選用耐熱鑄鋼。

2.3 支承裝置和液壓擋輪裝置

支承裝置用于支承回轉窯筒體部，從窯頭（排料端）到窯尾（進料端）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生的軸向力，限制筒體的軸向竄動，并實時通過液壓缸調整筒體的縱向位置，以實現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窯和鏈篦機的聯結，內設耐火層，帶有觀察門及檢修門。窯頭密封罩用于回轉窯與環冷機的聯結，內部同樣有耐火層，并帶有煤粉噴槍。

回轉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，物料由進料端（窯尾）進入窯內，按照工藝流程在筒體內部完成反應，物料由出料端（窯頭）排出，經過篩分，合格的球體進入下一段工藝。由于回轉窯回轉部的自重和軸線與水平面間的斜度，以及筒體熱漲，使回轉部在擋輪的行程范圍內產生軸向位移，筒體由于安裝誤差和熱漲系數的存在，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構設計上解決了由于位移導致漏風的問題。

設備在正常運轉過程中，窯內應為微負壓，但同時也存在窯內瞬時正壓的情況，為防止在高壓氣體排出后，密封鱗片發生塑性變形導致密封失效，所以對密封鱗片的選材上彈性要求較高。球團窯窯頭溫度普遍在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。在整機里，頭尾密封裝置分別與窯頭罩和窯尾罩進行焊接，作為固定件，通過鱗片與回轉部進行柔性連接達到密封效果，長時間磨損，更要求鱗片耐磨性好。

現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，現場安裝密封裝置非常便捷，將回轉部與兩端的頭尾密封罩間隙調整好后，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，進行第二層鱗片的安裝，為安裝考慮，鱗片上設計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。雙層鱗片安裝調整合格后，安裝壓板，壓板作用在于使鱗片受力點發生變化，保證密封鱗片時刻在彈性范圍內，以一定的角度和壓力壓緊筒體上的摩擦板，達到預期的密封效果。

2.5 結構冷卻裝置

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有風冷式結構冷卻裝置。

2.6 窯位控制裝置

為保證設備安全運行，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，供操作者監測和調整。

2.7 固定篩部

固定篩位于窯頭密封罩內回轉筒體的排料處，此裝置用來篩分來自窯內的礦物，保證進入環冷機的物料粒度均勻。

2.8 液壓系統

該部分為主傳動裝置的液壓馬達供油。液壓站位于設備附近，有獨立的電控系統，能在中控室的控制下開機和關機。為了管理設備工作狀態，同時有油流的油壓、油溫和油流信號傳至中控室，如有異常，可實現報警和停機。

液壓站供油系統中有輔助泵，可實現軟啟動和滿足筒體的低速檢修要求，以便于回轉窯的安裝、調試和維修。

2.9 干油集中潤滑系統

該部分主要負責為托輥軸承、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 回轉窯主要零部件的設計驗算

3.1 筒體的載荷計算

3.1.1 總均布載荷q=qs+qc+qu

3.1.2 筒體單位長度載荷qs：

在計算筒體單位載荷的時候，可先把筒體凈重計算出來，在這個筒體凈重的基礎上增加15%～30%的重量。結合實際項目的不同，取不同的安全數值，由于球團回轉窯為兩檔支撐。所以在球團回轉窯，通常取15%進行計算。

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為筒體內經，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

Di0襯后內徑，單位

3.4 齒圈質量載荷Fc=Gc·g

Gc為齒圈質量，單位kg

g為重力加速度，單位

4 結束語

通過對6.1×40m、6.96×54m球團回轉窯的設計研究，具備了設計開發球團回轉窯的能力。在國內60萬噸、120萬噸、240萬噸和500萬噸的成型球團回轉窯設備中，我們已經全部具備設計生產能力，并在此基礎上還能衍生出類似規格的球團回轉窯。

在日后的工作中，要通過理論與實踐的結合，不斷改進現有規格的回轉窯設備，以滿足市場需求。

參考文獻

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