回轉窯設備傳動及支承系統技術改造分析

巨占海

摘 要：在回轉窯運行的過程中，設備傳動和支承系統能否穩定運行，將直接影響回轉窯生產安全。基于此，對回轉窯設備傳動及支承系統展開了分析，并結合實例提出了改造方案。從技術升級角度出發，對不同的方案進行比選，最終選定同時兼具經濟性和可行性的方案，能夠為類似工作開展提供參考。

關鍵詞：回轉窯;設備傳動;支承系統;技術改造

在水泥、冶金等工業領域，回轉窯都是核心設備，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窯，都需要依靠設備傳動和支承系統等關鍵部件正常運轉。而隨著生產工藝的變化，為保證回轉窯依然能夠滿足生產需求，需要對關鍵部件進行升級改造，從而充分體現設備的經濟價值。

1回轉窯設備傳動及支承系統分析

在典型的回轉窯中，由于本體重量能夠達到上千噸，運行系統具有大扭矩、靜不定等特點，設備通常需要設置2～9檔支承組提供多個支點，確保回轉窯能夠穩定運轉[1]。而窯筒體作為受熱回轉部件，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。通過滾圈結構，筒體及內部物料等重量都將施加在托輪組上，在支承結構不可靠的情況下，長期受連續循環沖擊載荷作用，支承系統的壽命將會縮短。在筒體中部設置齒圈，并配備減速機、電動機、制動器等傳動裝置，能夠使筒體按照設計轉速回轉。為滿足設備安裝、維修等需求，需要配備輔助傳動裝置，確保筒體能夠以低轉速回轉。從總體來看，回轉窯需要配備較多的齒圈、齒輪、電動機和減速機等傳動裝置，導致回轉窯運行狀態復雜。長時間在高溫、振動等惡劣條件下運行，各部分結構容易因磨損等原因持續惡化，還應結合生產需要及時進行技術改造，有效預防故障發生的同時，確保回轉窯維持較高運轉率，并且有效延長設備使用壽命。

2回轉窯設備傳動及支承系統技術改造

2.1案例分析

某干法中空窯設計產能為700t/d，調速范圍在0.5～1.66r/min范圍內，額定功率為160kW。隨著產線產能擴大，回轉窯已經無法滿足新型干法生產工藝要求，需要通過技術改造達到3300t/d產能。通過分析可以發現，回轉窯齒輪齒數和模數分別為178/21和36，設置4擋支承系統，在第3擋和第4擋中間位置布置傳動裝置，設備距離第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，需要配置旋風預熱器帶分解爐，要求新回轉窯長徑比在11～15范圍內，直徑達到4.3m。在窯長隨之減小的情況下，需要對設備傳動及支承系統進行改造，確保可以滿足新設備的使用要求。

2.2改造方案

根據新的窯長，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，將導致設備處于窯尾10～12m長的懸臂上，引發結構大幅度擺動，給設備傳動嚙合帶來不良影響，導致整個回轉窯傳動效率下降。針對這一情況，需要將傳動裝置調整到第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，確保支承結構的位置不變，做到充分利用原位置的地腳螺栓。但由于需要大幅度調整傳動裝置位置，需要新建窯墩布置小齒輪底座等結構。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擋支承結構位置不變，確保底座螺栓孔能夠避開土建結構，通過穿孔固定保證結構穩固。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，同時規格較小，原支承系統的雙頭螺栓不適用，因此需要增設膜片聯軸器，有效避開設備和底座間的位置。在設備傳動基礎能夠從窯墩伸出的情況下，能夠對結構進行加固，只需要新建較少的基礎結構。

按照將第1擋支承拆除的思路進行技術改造，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結構進行利用，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，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。通過對筒體截面彎曲應力展開分析，可知在筒體表面達到400℃時，使用的鋼板厚約32mm，產生的彎曲應力達到23MPa。隨著鋼板厚度增加至36mm，彎曲應力能夠減小至20mm。彎曲應力處于燒成帶位置，為保證結構安全，需要使鋼板達到36mm厚。

2.3技術分析

對三種方案進行比較，能夠發現采取方案1時能夠使回轉窯結構保持均勻受力，有效減小筒體鋼板厚度，同時無需采用過大的支承裝置，能夠使設備達到較輕重量。但與此同時，位于窯尾的預熱器塔架距離第3擋支承的基礎結構過近，將給土建施工帶來較大困難，因此需要全部重新建設傳動裝置的基礎結構，導致施工成本較高。采取方案2，在窯長有所延長的情況下，能夠明顯提高回轉窯的產能，同時也只需要新建少量基礎結構。在第4檔支承結構無法拆除的情況下，可以直接新建塔架，降低系統投資。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，以免結構承受過大應力。在支承載荷較大的情況下，需采用大規格的托輪支承組，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，減少設備寬度，提高設備運行效率，同時可以輕松完成塔架建設。但隨著筒體鋼板厚度的增加，也將導致設備重量過大。而新建傳動基礎，也將產生較多施工費用。在綜合比較的過程中，能夠發現方案3中增厚鋼板位置處于燒成帶，將給設備長期運行帶來不利影響。而方案2中預熱器塔架和第3擋窯墩過近，將導致結構穩定性受到影響，同時土建費用過高。方案1只需要在分解帶加厚筒體，設備增加重量較少，同時建設費用較少，從經濟性、可靠性、穩定性等多角度進行考量，最終需要選擇方案1進行技術改造。

3 結論

通過綜合分析可知，回轉窯設備受運行環境、狀態等因素的影響，其設備傳動及支承系統容易出現問題。在設備升級改造的過程中，需要在盡可能節約投資費用的同時，采取有效技術措施延長設備傳動及支承系統使用壽命，確保回轉窯能夠長期、可靠運行，從而為企業帶來更多生產效益。

參考文獻：

[1]李強生，趙春竹.煤系針狀焦煅燒回轉窯內襯結構改造設計及應用[J].工業爐，2021，43（04）：53-56.

[2]湯躍，王衛德.淺析燒成系統技術改造理論依據與具體措施[J].新世紀水泥導報，2021，27（01）：51-56.