回轉窯筒體的改造與更換

孟俊杰

(南京西普重型機械有限公司,南京 211200)

在生產中，經常接到回轉窯筒體的備件訂單，這涉及到對回轉窯提產改造而進行的筒體改造，以及為了更換輪帶、墊板或者筒體嚴重銹蝕、筒體裂紋等問題需要更換等。但也經常遇到業主提出的方案不是最佳方案，而需要對所定備件進行調整。為了更好地指導筒體備件定制及更換，根據不同的筒體更換目的及需求，提出更換中所需面臨的問題以及對應的處理方案。

在回轉窯筒體的更換中，根據更換目的，可以大致分為兩類，一類是為了提產改造進行的筒體改造，另一類是為了替換銹蝕、損壞的筒體而進行的備件更換。這兩類筒體更換，為了達到更好的使用效果，需要考慮不同方面的影響因素，以提出更優質的備件需求。

1 提產改造

涉及到回轉窯筒體的改造，一般是提產類型的改造，其中涉及窯頭位置擴徑或者窯尾位置擴徑，在新型干法水泥的改造中，絕大多數集中在窯尾部分的擴徑改造。窯尾的擴徑，可以有效提高窯尾通風截面，降低風速，從而減少回轉窯產量高時風速過高導致的回帶現象，進一步地提高產量[1]。但是筒體擴徑也會遇到一個比較棘手的問題，那就是窯內物料流動的問題。由于回轉窯一般是按照3.5%或4%斜度安裝[2]，轉換成角度即2.006°與2.292°。在這個斜度情況下，增加一段擴徑便形成了錐部，該錐部位置的傾斜角度相較原筒體角度較低，即錐段的下部母線更加地接近水平。生產過程中，若繼續沿用改造前的工藝參數進行操作，則容易造成物料下滑速度降低，從而出現物料的堆積，甚至會出現物料從窯尾密封處漏出，尤其是當物料黏度較高時，窯中部形成結圈，漏料的狀況會更加惡化。

為了使回轉窯的擴徑改造能夠成功實施，在做擴徑時需從以下三個方面進行調整或改進。

1.1 備件設計方面

1)在窯尾護板的選用方面，可以先增加護板高度，然后再根據實際生產情況，逐步降低護板高度，直到達到一個平衡，即盡量限制系統提產的情況下，縮小窯尾截面直徑，增強窯尾護板的擋料能力，減少漏料情況的發生。但這種方法需要在檢修期間逐次切割護板，并且一般水泥廠會盡量減少停窯檢修次數，那么尋找平衡點的時間會比較長，并且該段時間內也會損失一部分產量。

2)在尾部擴徑的錐部設計上，可以盡量延長錐部的長度，增大錐部下方母線的角度，減輕堆積狀況，可以有效減少漏料。但錐部筒體的加工難度較大，并且該處耐火磚為異型磚，價格較高。

1.2 配料方面

在尾部擴徑后，為了防止窯尾漏料，對燒成工藝操作人員的要求會有較大提高。由于窯內結皮過厚，窯的凈空直徑下降，同樣產量下，會提升窯內物料填充率[3]，造成尾部物料的堆積。當窯內出現結圈時，結圈處就像攔截壩一樣，阻礙了物料的順暢下行，加劇了窯尾物料的堆積。因此為了減少物料在窯尾堆積的狀況，需要盡量控制物料黏度，避免窯內結皮過厚，尤其是不能出現結圈。

1.3 工藝操作方面

由于回轉窯物料通過能力與窯轉速成正比，因此提高窯速，可以有效縮短物料通過時間，減少回轉窯的填充率，改善窯尾的物料堆積狀態，減少漏料狀況。但是提高窯轉速同時會影響工藝的操作，提高了入窯分解率和煤質的要求。

2 筒體備件更換

筒體備件的更換一般需要注意三點：1)焊縫同一部位返修次數不應超過兩次；2)筒體小段節的最短長度不應小于1 m，同一跨度內長度小于1.5 m的段件不應多于1節；3)不等厚鋼板對接時，當兩板厚度差大于薄板厚度的30%或超過5 mm時，應在段節外壁按L≥5(S1-S2)[4]要求將厚板加工成過渡圓錐面(見圖1)，S1代表厚鋼板厚度，S2代表薄鋼板厚度，L代表厚鋼板削薄寬度。

對于第1條和第2條，根據鋼板布置情況綜合考慮，為了躲避焊接影響區域，一般需要與原焊縫錯開200～300 mm長度進行切割，并且回轉窯筒體鋼板寬度設置一般在2 m以上，1.8 m以下寬度較少使用，因此第1條較少觸及，如果遇到則需特事特辦；對于對3條，為了降低鋼板不等厚造成的應力集中顯現，需要對筒體進行削薄處理，但是削薄處理只能在新備件上進行，而原回轉窯筒體則難以進行削薄處理，因此設計備件時需要同時考慮。下面根據實際情況舉例說明。

如圖2所示，為回轉窯的窯口及Ⅰ、Ⅱ檔支承位置，從窯口位置對鋼板進行編號，其中鋼板3和鋼板9為輪帶下鋼板，厚度最厚；鋼板5、鋼板6、鋼板7為Ⅰ、Ⅱ檔之間跨距鋼板；鋼板11和鋼板12為Ⅱ、Ⅲ檔之間跨距鋼板；鋼板2、鋼板4、鋼板8及鋼板10為過渡鋼板；鋼板1為窯口段。

1)跨距間鋼板更換——更換鋼板6

跨距之間的鋼板，一般在紅窯燒穿，或者出現裂紋時進行更換。由于鋼板6與鋼板5和鋼板7等厚，那么一般需要兩端各加寬200 mm，即鋼板7和鋼板5均被切除200 mm，然后刨出新的焊縫即可。

2)窯口鋼板更換——更換鋼板1

由于鋼板1位于窯口，該處有窯頭密封進行包裹，致使該處散熱條件較差，如果出現窯頭冷卻風機故障或者窯口護板燒損等問題，容易造成窯口筒體變形的問題，從而需要進行更換。

由于鋼板1與鋼板2不等厚，并且鋼板1厚度大于鋼板2，因此在更換時，需要將鋼板2切除200 mm，新的鋼板1加寬200 mm，并在新的備件上做削薄處理即可。

3)輪帶下鋼板更換——更換鋼板3

在使用過程中，輪帶墊板磨損速度較快，需要經常更換，輪帶的磨損速度較慢，更換頻率較低。但一般輪帶的使用壽命在8～10年，在輪帶磨損較為嚴重時，依然需要進行更換。由于更換輪帶需要割斷回轉窯才能取出，因此一般情況下需要將輪帶下墊板、筒體一起更換，以達到更好的使用效果。

在切除鋼板3時，需要兩端各加寬200 mm，即序號2和序號4均被切除200 mm。雖然鋼板3的厚度與過渡鋼板不等厚，但新加工的鋼板3可以做削薄處理，因此處理起來較為方便。

4)過渡鋼板更換——更換鋼板4

在回轉窯使用過程中，如果過渡鋼板出現了裂紋等損壞，處理起來是比較復雜的。此處以更換鋼板4為例，根據裂紋位置的不同，又存在兩種不同的處理辦法。

如果過渡鋼板4上的裂紋位置在靠近鋼板5的位置，并且切除裂紋位置后，鋼板4剩余寬度依然在1 m以上(1.5 m以上更佳)，那么便切除左半邊鋼板4、整塊的鋼板5、以及200 mm寬的鋼板6，然后采用與過渡鋼板4等厚的鋼板制作新的鋼板4與鋼板6及剩余的鋼板4進行焊接。由于新的鋼板4左側可以削薄處理，因此便可以滿足筒體更換的3條要求。

如果過渡鋼板4的裂紋靠近鋼板3位置，并且切除裂紋位置后，鋼板4的寬度不能滿足1 m以上的要求，那么便需要確定鋼板3剩余的可切除寬度。如果鋼板3上擋塊的外沿距離焊縫位置較遠，已經達到了200 mm以上，那么可以采用與鋼板3等厚的鋼板更換鋼板4；如果擋塊外沿距離焊縫位置較近，不足200 mm，那么便需要鋼板4連同鋼板3一起更換。因為鋼板4和鋼板3一起更換的成本較高，如果業主愿意承擔一部分風險，并且鋼板3上擋塊的外沿距離焊縫位置在100～200 mm之間，那么可以將焊縫躲避距離縮短至100～200 mm，但該方案容易造成焊接裂紋，因此需要提高焊工技術水平，并且一次焊接成功。該方案存在施工的風險和不確定性，因此不建議采用。

3 結 語

筒體的改造中，由于擴大直徑后，存在著窯尾漏料加劇的風險，因此需要業主提前做好各種改進準備，減少漏料。在筒體備件更換中，大部分更換方案確定起來是比較簡單便捷的，只需要根據文中各種條件進行比對，便可得出實際所需更換筒體的長度，也更有利于業主提前計算更換成本、施工周期等。只是在過渡鋼板的處理中較為復雜，牽涉到了三條要求中的每一條，并且存在著更換成本較高的可能性，這便需要更詳細的溝通與方案編制，以盡可能降低成本，減少風險。