新型超短摩擦传动水泥回转窑分析研究

刘星安 王文煜 王 凯 尤 立

(洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 417039)

新型超短摩擦传动水泥回转窑分析研究

刘星安 王文煜 王 凯 尤 立

(洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 河南洛阳 417039)

本文阐述了一种采用两档支承的小长径比水泥回转窑。回转窑受力状况从三挡静不定到两挡静定，受力状态明显改善，有利于降低回转窑筒体的变形影响。超短新型回转窑采用摩擦传动，彻底消除齿轮的安装，偏摆、啮合和跳动等问题，使得用户在设备维护简单、方便。设备重量和土建费用均大幅降低。同时，产品热耗降低，单位容积产量提高，这对用户节能降耗也非常有利。

小长径比；摩擦传动；回转窑

旋风预热器的改进，使得入窑物料分解率已达到 95%以上；高效多风道煤粉燃烧器技术的发展以及更高的进窑风温，大大缩短了物料在回转以内的停留时间；煅烧试验证明物料在回转窑内的煅烧时间只需要5～8分钟即可完成。综合以上因素，就可使水泥回转窑预热段的长度大大缩短，开发长径比在10～12.5左右的水泥回转窑势在必行。本文以传统日产5000吨Φ4.8X74m水泥回转窑作比较，提出了规格为Φ5X60m新型超短摩擦传动回转窑在结构形式和使用效果上的优势。

1 新型超短摩擦传动水泥回转窑参数计算和窑型及结构确定

1) 超短摩擦传动回转窑规格的估算：

2) 物料的停留时间：

物料堆角35°，转速3.8r/min，β为2°，则停留时间t=19分钟。在此停留时间内，物料完全可以充分完成煅烧过程。

3) 按物料流通能力估算产能

2 新型超短摩擦传动水泥回转窑在结构上的特点

新型超短摩擦传动水泥回转窑在结构上有下列特点：

1) 采用两挡支承装置，长径比较小

传统5000t/d水泥回转窑由筒体装置、大齿圈装置，三挡支承装置，传动装置等部分组成，长径比较大，表现为细而长；本文提出的两档超短摩擦传动水泥回转窑由两挡支承装置，筒体装置及传动装置组成，长径比小，表现为短而粗。新型超短摩擦传动水泥回转窑长径比一般为 10.5～12.5，远小于传统水泥回转窑的14～17。分别如图1、图2所示。

图1 三挡回转窑示意图

图2 两挡回转窑示意图

2) 摩擦传动代替大小齿轮副传动。

新型超短摩擦传动回转窑采用托轮和轮带的摩擦传动代替传统的大小齿轮副传动，通过支承托轮和轮带的摩擦驱动回转窑。该回转窑使用了适应摩擦传动回转窑的带键轮带结构，该结构由带键轮带的带键通过拉紧装置和限位装置，调整轮带周向位置。带键轮带键传递着窑转动所需要的扭矩，可有效的保证轮带带动筒体正常运行。该装置与传统的轮带装置相比，方便轮带现场安装调整，X型块则是为了减轻电机启动、载荷变化造成轮带对筒体带来冲击、震动。延长了衬砖的使用寿命，提高了回转窑的运转率。

图3 摩擦传动轮带装置示意图

3) 采用自校准支承装置

为了减缓传统结构中托轮和轮带受力不均匀导致的表面产生破坏的问题，新型超短摩擦传动水泥回转窑采用一种可自调整的摇杆叉架支承装置。自校准支承装置通过允许托轮倾斜并随着轮带倾斜，允许托轮随着轮带移动，可保证托轮和轮带表面的完全线接触，平衡了各支承轴承上的载荷，保证了托轮、轮带和轴承不受应力集中的破坏。自动调整托轮装置结构见图4。

图4 自动调整托轮装置

3 新型超短摩擦传动水泥回转窑的设备重量和制造周期

由于Φ5X60m新型超短摩擦传动水泥回转窑窑长短，大齿圈传动装置被摩擦传动装置代替，重量比Φ4.8X74m水泥回转窑比传统水泥回转窑减轻约120吨。

根据制造经验，回转窑各零部件中，大齿圈制造加工的周期最长，工期约为5～6个月；其次为轮带和托轮加工周期，时长约为3～4个月。由于新型超短窑采用摩擦传动，不再需要加工制造大小齿轮，因此制造工期比传统的5000t/d水泥回转窑加工时间缩短约两个月时间。同时减少大量制造传动装置的人力物力和工艺工装，这对提高生产效率，加快交货期进度，具有显著的经济效益。

4 新型超短摩擦传动水泥回转窑的能耗

设煤粉发热量23290kJ/kg煤粉，则每天节省煤粉量

每条产量为5000t/d的Φ5X60m回转窑每年节省煤粉量(按每年工作330天)

即Φ5X60m回转窑一年比Φ4.8X74m回转窑节省燃煤2617.9吨。采用新型摩擦传动超短窑在单位容积产量，热耗和热效率方面占有较大优势。Φ5X60m回转窑单位容积产量为5.15，比传统的Φ4.8X74m回转窑的4.57增加约13%；热耗每千克熟料降低约20kca，热效率提高约5%，具有显著的节能效果。

5 总结

新型超短摩擦传动水泥回转窑受力状态明显改善，有利于降低回转窑筒体的变形影响。该新型回转窑彻底消除了齿轮的安装及运行中的系列问题，使得用户在设备维护简单、方便。新结构使得托轮和轮带使用寿命可有效延长。同时，新型超短摩擦传动水泥回转窑在设备重量、土建费用方面均大幅降低，产品热耗降低，单位容积产量提高，这对用户节能降耗也非常有利。该新型超短摩擦水泥回转窑的具有显著的经济效益和社会效益，其推广使用有广阔的市场空间。

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[4]张冠军5000t/d烧成系统热工标定与工艺分析，中国水泥 2008.

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刘星安(1979-)，男，河南封丘县人， 硕士，工程师。研究方向：回转窑设计和研发。

TQ172

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1007-6344（2016）03-0004-02

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