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收藏词条   编辑词条 回转窑

创建时间:2008-08-02

圆筒形的按一定斜度安装且低速旋转的连续煅烧耐火原料的热工设备。回转窑的优点:生产能力大,机械化、自动化程度高,劳动生产率较高,能煅烧碎料,可充分利用矿山资源,较适宜煅烧难烧结和易结坨的原料,燃料杂质污染小,产品质量较稳定。缺点:与其他窑炉相比能耗高,但随着预热装置与冷却装置的改进以及筒体内衬砌筑衬绝热耐火材料的广泛采用,能耗高的缺点在一定程度上有所克服。

20世纪50年代以来中国着手对旧有的煅烧镁砂回转窑进行改造,并陆续建成煅烧粘土、铝矾土、高纯镁砂、镁铝尖晶石、高铁镁砂等合成镁质原料,轻烧氧化镁及活性石灰的回转窑。中国制造的高温回转窑在不用富氧条件下,烧成温度已高达1850℃。回转窑的燃料有煤粉、高炉与焦炉混合煤气、焦炉煤气、液化石油气和重油等。

工作原理        

经预热装置或直接进入回转窑简体的物料与窑头的燃烧气体按逆流方式进行热交换。物料从窑尾至出料端经过干燥、预热、分解、煅烧及冷却等段带。燃烧装置设在窑头,喷入燃料,燃烧的烟气受排烟装置(烟囱或排烟机)造成的负压的影响沿筒体上升流动,与物料逆向相遇进行热交换,并从窑尾排出。回转窑简体呈3%~3.5%的斜度安装,并以1~2r/min慢速旋转,自窑尾端加入的物料沿窑体以翻滚及滑动的方式朝窑头出料端移动,最后从出料端卸出。窑内各段带的分配及其长度随加入物料的性质及其在加热过程中的物理化学变化不同而有所差异。煅烧带以辐射传热为主,预热带则以对流和传导传热为主。从窑尾排出的烟气温度较高,一般可达900~1100℃。为了有效地利用余热,可在窑的加料端设置各种原料预热装置或余热锅炉。出窑的熟料温度有的高达1000~1300℃。在窑的出料端设置熟料冷却装置,以便回收余热。熟料冷却至250℃以下时进入下一工序。

设备组成         

主要由筒体、滚圈、支承装置、传动装置、窑头罩、密封装置、集尘室、燃烧装置及热烟室等

部分构成。(见图)

(1)简体。回转窑的筒体由钢板卷成,从铆接已发展为全部焊接。筒体应具有足够的刚度和强度,以保证在安装和运转中轴线的直线性和截面的圆度。筒体内衬耐火材料,起保护简体和减少散热的作用,简体衬砖应能满足操作条件的要求。预热带一般采用粘土砖,烧成带根据煅烧温度、化学侵蚀等因素选择。煅烧粘土的回转窑一般采用粘土砖或3等高铝砖砌筑;高铝矾土回转窑一般采用高铝砖砌筑;镁质、镁质合成砂、白云石砂、活性石灰回转窑则采用碱性砖砌筑。筒体两端设有窑口护板,防止筒体因受灼热物料或高温烟气作用而变形开裂以及导致筒体的窑衬脱落。由于窑口工作温度有时高达1000~1300℃,故窑口护板应由可以更换的耐热、耐磨材料制成,必要时还采用风冷或水冷措施。

(2)滚圈。简体上装有若干个滚圈(轮带),将筒体分成数跨。简体、窑衬、物料及窑皮等所有回转部分的重量均通过滚圈传递到支承装置上。滚圈由耐磨性好,接触疲劳强度高的碳钢、合金钢铸成或锻造。滚圈截面形状有矩形和箱形两种,当前多数采用矩形截面滚圈。滚圈与筒体之间留有适度的间隙,既可增强筒体刚度,又不致使筒体和滚圈产生较大的热应力。

(3)支承装置。承受着回转设备的全部重量。对简体起着轴向与径向定位作用,使其能安全平稳的运转。支承装置由托轮、托轮轴、托轮轴承、挡轮及底座等部分构成。托轮直接与滚圈接触。各组托轮轴线必须与简体中心线平行,且两组托轮中心与筒体断面中心的三点连线应形成等边三角形。托轮宽度略宽于滚圈,由耐磨铸钢制成,托轮断面有单轮幅、双轮幅及三轮幅等3种结构,安装方式有心轴式和转轴式2种。转轴式托轮轴一般是热配合装配。托轮轴承结构形式分滑动轴承、滚动轴承及滑动一滚动轴承等,大多采用滑动轴承。滑动轴承的瓦衬镶在球面瓦上,形成球面接触,能自动调心,油勺带油润滑,球面瓦窜水冷却,轴端设有止推盘,轴肩有止推环以承受轴向推力。轴承固定在型钢底座上,并有调整托轮位置用的顶丝。滚动轴承虽具有结构简单,摩擦阻力小,电耗低等优点,但大型轴承的一次性投资大,寿命较滑动轴承低。除前苏联在大直径回转窑的支承装置上采用滚动轴承外,美国、丹麦和日本等国的回转窑均采用滑动轴承,中国仅在中小型回转窑上有的采用滚动轴承。挡轮的作用是限制或控制筒体轴向窜动。窑体支承装置的组数称为窑的档数。可在一档或数档支承装置上装有挡轮,称为带挡轮支承装置,除液压挡轮外,一般只在靠大齿圈附近的滚圈两旁装一组挡轮。挡轮按其功能分为“信号挡轮”,“推力挡轮”及“液压挡轮”。“信号挡轮”多数用在旧式窑上,它不是防止窑体轴向窜动的止挡装置,只起信号作用。“推力挡轮”承受窑体下滑力,限制筒体轴向窜动。“液压挡轮”是通过液压装置推动挡轮,迫使简体作轴向运动,保证滚圈和托轮在全宽度上均匀磨损及简体直线性以减少动力消耗。这种装置可同时采用几个小型液压挡轮,共同承受窑体轴向窜动力,特别适用于大直径多挡数的回转窑。

(4)传动装置。通过减速机构将动力传递给用弹簧板固定在简体上的大齿圈,使筒体作慢速回转。由于运输和安装的要求,齿圈为两半剖分式,其齿数均为偶数。弹簧板有切向和纵向两种。窑传动装置特点是传动比大,要求平滑无级调速,起动力矩大。分为主传动和辅助传动两个系统。主传动系统多数由主电动机、主减速机、齿轮和大齿圈组成,亦可中间再加一级半敞开齿轮或皮带传动,或采用两套电动机和减速机构的双传动方式。主电动机应有调速功能。

辅助传动系统的作用是当主电动机或主电源发生故障时定期转动窑体,避免筒体产生变形与弯曲,在窑体砌砖或检修时亦使用。由辅助电动机带动辅助减速机,通过离合器与主减速机的高速轴相连。辅助电动机与主电动机分别用不同电源供电。辅助电动机也可用柴油发动机代替。

(5)窑头罩。连接筒体窑头端与冷却装置,罩内砌有粘土砖,并设有监视窑内燃料和物料燃烧情况的看火孔和检修门。窑头罩有固定式和移动式2种。大型回转窑多数采用固定式。

(6)密封装置。防止从窑的回转部件与固定装置间隙处吸入空气或窑内携尘的气体外泄。有窑头,窑尾密封之分,窑头罩与简体间的密封称窑头密封;集尘室与简体间的密封称窑尾密封。密封装置的基本要求首先是密封性能好,能适应运转时简体圆度公差值和轴向窜动幅度;此外是结构简单,维修方便,耐磨损且不影响窑的热工制度。密封装置有迷宫式(曲径式),接触式(摩擦式)和气封式等3种。也可将上述两种或3种综合应用。

(7)集尘室。设于窑尾端,由红砖砌筑,内砌筑粘土砖,外部用钢骨架加强。其顶部设加料管将物料直接喂入窑内,烟气自窑尾进入集尘室,因流速降低,一部分粉尘在室内沉降,侧墙装有烟气排出管,室下部设有粉尘清理门或机械运灰装置。当窑尾采用预热装置时,则不设集尘室。

(8)燃烧装置。根据燃料不同,燃烧装置有喷煤管、燃油烧嘴及燃气烧嘴。燃烧装置装设在支架上,从窑头以悬臂形式伸入窑内,支承架上装有烧嘴调节机构,可调节火焰的位置。

(9)热烟室。设于窑头罩下部,由红砖砌筑,内衬粘土砖,外部用钢骨架加强,其中部一侧设有下料口,将回转窑煅烧好的料溜至冷却装置。进入冷却装置的冷空气经与回转窑煅烧好的物料进行热交换后,温度可达500℃左右,被排烟装置吸引至窑内作为二次空气使用。热烟室侧墙装有小门,供观察及处理结砣的物料用。

设计计算    

根据成品量,按所需窑体衬砖内表面积确定窑的规格。

                               

式中F为窑体衬砖内表面积,m2;G为每年要求提供的耐火熟料成品量,t/a;g0为单位面积产量指标,kg/(m2•h);J为出窑综合合格率,%;Z为窑的年工作日数,d。

根据已求得的F,与生产中同类型的窑进行比较,选择合适的回转窑长径比L/D,即可确定窑的直径D和长度上。

维护要求      

除要求对机械设备作一般的日常维护外,应特别注意调整托轮和维护窑的筒体。正确及时调整托轮,便可维持窑轴线的直线性,使窑体能沿轴向正常地往复窜动及各档托轮均匀地承担简体载荷。如发生托轮调整不当,基础不均匀沉陷和机件磨损造成窑体轴线弯曲时,需根据窑的运转情况及时对窑体轴线进行测量和找正。当主电动机或主电源发生故障而停窑时,应定时转动窑体,避免窑的同一断面上下有温差而使窑体发生弯曲。

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