一种用于高海拔的回转窑装置的制作方法

本实用新型涉及回转窑设备技术领域，具有涉及一种用于高海拔的新型回转窑装置。

背景技术：

回转窑是煅烧工艺的主要设备，是对散料或浆料状物料进行热处理的高温热工设备，其广泛应用于冶金、耐火材料、水泥、化工、造纸等行业。在干法生产中，回转窑是主机设备。如果回转窑出现问题，轻则减速、减产；重则停窑、停产，增加了生产成本，给企业带来较大的损失。所以回转窑是非常重要的机械设备。

我国幅员辽阔，地形起伏相差很大。东南沿海地势较低，其平均海拔高度不超过200m；而西部海拔有明显的差别，其海拔高度一般在1000m以上；青藏高原更是高达3000～5000m。由于地心引力的作用，地球表面大气层的分子密度是随着海拔高度而变化，海拔升高后，大气温度、压力、密度均有所降低，由于空气密度的降低，其氧含量也成比例地降低，其降低幅度与空气密度相同，这将降低回转窑的使用效果。本设计用于高海拔的回转窑装置，希望能有效地利用西部资源，改善东西部发展的不平衡状态，促进建材行业良好发展。

技术实现要素：

发明目的：本实用新型目的在于提供一种用于高海拔的回转窑结构，以解决高海拔氧气不足、场地受限等影响选矿生产的问题，以充分利用我国高海拔地区资源。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于高海拔的回转窑装置，包括窑筒体、传动装置、大齿圈、齿轮罩、液压挡轮装置、窑头密封装置、窑尾密封装置、窑头罩及从窑头罩喷射的煤粉燃烧器；所述窑头密封装置处设有冷却风管装置，所述窑筒体与地面成3.5～4.5％的斜度，筒体直径为3.8～4.5m，长径比为13.5～14，筒体下面从窑头至窑尾设有第一支承装置、第二支承装置和液压挡轮支承装置；所述传动装置包括主电机、梅花联轴器、制动器、对轮罩、主减速器、膜片联轴节、漏油接管、小齿轮底座和小齿轮，所述主电机功率为386～576KW，额定转速为990～1200r/min，励磁功率为4200～4600W；所述主电机配有管道通风冷却装置，进风口风量不小于5200m³/h，静压不小于1600Pa；所述大齿圈齿数为160～220的偶数，小齿轮齿数为21～29的奇数。

作为优选，所述窑筒体与地面成4.0％的斜度，筒体长度62m，直径4.5m，所述液压挡轮支承装置位于距窑尾10m位置处，所述第二支承装置位于距液压挡轮支承装置24m处，所述第一支承装置位于距窑头6m位置处；所述传动装置位于距液压挡轮装置4.5m位置处。

作为优选，所述第一支承装置和液压挡轮支承装置的支承托轮轴直径500mm,第二支承装置的支承托轮轴直径560mm。

作为优选，所述第一支承装置、第二支承装置和液压挡轮支承装置的支承托轮采用矩形实心结构，轴衬瓦材料采用锌合金铸钢。

作为优选，所述煤粉燃烧器为带行走小车和轨道的四通道煤粉燃烧器，喷煤量为10t/h。

作为优选，所述齿轮罩上设有喷射润滑装置，保证不间断大齿圈和小齿轮的润滑。

作为优选，所述窑筒体采用焊接结构，由钢板卷制分段焊接，筒体进、出料端装有耐热钢护板，以保护回转窑筒体。

作为优选，所述第一支承装置、第二支承装置和液压挡轮支承装置的轴承座上盖和端盖上分别装有测温装置，在轴承座与端盖之间设有调整垫片。

有益效果：本实用新型的新型回转窑装置适合高海拔4000t/d～4500t/d产量的生产线，通过采用合适的回转窑电动机、窑头冷却装置、煤粉燃烧器、支承装置、齿轮润滑装置，以及不同于常规长径比的筒体，能最大限度地应用于高海拔地区，能节约场地，节约成本，以充分利用我国高海拔地区资源，加快西部建设。

附图说明

图1为本实用新型实施例回转窑整体布置图。

图中：1-窑头密封装置，2-冷却风管装置，3-第一支承装置，4-筒体，5-传动装置，6-大齿圈，7-齿轮罩，8-液压挡轮支承装置，9-窑尾密封装置，10-挡轮管路系统，11-挡轮油泵站，12-第二支承装置，13-窑尾密封加油泵。

图2为图1中回转窑传动装置结构示意图。

图中：51-主电机，52-梅花联轴器，53-制动器，54-对轮罩，55-主减速器，56-膜片联轴节，57-漏油接管，58-小齿轮底座，59-小齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型方案做进一步说明。

由于高海拔状态下大气温度、压力、密度均有降低，而回转窑内煤粉燃烧速度与气流中的氧浓度大小成正比，就会影响煤粉燃烧速度；另外由于气体密度降低，其输送物料能力会有所降低，但窑内气体体积增大、风速提高，因此窑尾冒灰会比平原地区多。冒灰增多，对回转窑后续设备的运行有影响；需设计密封效果好的窑头、窑尾密封装置，同时高海拔对电气设备及元件也有不利影响，因为高原地区空气密度降低，电气设备会产生电晕放电和电气间隙放电等现象，为保证电气设备的安全运行，故主要电气设备要选用高原型。由于海拔因素的关系，通过烟室的烟气量，比相同产量平原生产线增加了很多，同时系统的热耗也相应的增加。因此在回转窑设计时，我们要控制窑内的断面风速，窑断面热负荷，以提升回转窑的使用效果。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种高海拔的回转窑装置，适用于4000t/d规格的生产线，主要由窑筒体4、窑冷却风管装置2、传动装置5、大齿圈6、齿轮罩7、第一支承装置3、第二支承装置12、液压挡轮装置(图中未示出)、液压挡轮支承装置8、挡轮管路系统10、挡轮油泵站11、窑头密封装置1、窑尾密封装置9、窑尾密封加油泵13、窑头罩及从窑头罩喷射的煤粉燃烧器(图中未示出)等组成。

如图2所示，传动装置5包括主电机51、梅花联轴器52、制动器53、对轮罩54、主减速器55、膜片联轴节56、漏油接管57、小齿轮底座58和小齿轮59。回转窑装置由主电机51传输动力经连接梅花弹性联轴节；经主减速器55，主减速器55配套强制润滑的稀油站，经可承受大扭矩的膜片联轴节56，连接小齿轮59，带动大齿圈6传动，大齿圈6上设计有渐扩式弹簧板以带动窑筒体4连续旋转。

高海拔气候特性对热力设备系统、液压系统、风机、电动机、减速机、燃烧器等机械的性能均会产生较大的影响，如果设计不严谨就会影响设备能力的发挥，不能达标、达产；如果安全系数考虑过大又会增加工程的建设成本，降低企业的经济效益，所以设计要准确、合理、节能、安全。

主电机参数的确定：高海拔对电动机的不利影响，是单位时间内通过的空气重量减少，从而使冷却作用降低，故采取降低电动机的输出力矩，保持电机的温升不变。电动机的效率比在海平面时要小，同时生产设备的单位产量降低，所以，单位综合电耗也比常规的4000t/d生产系统的电耗要高。通过经验公式、理论公式、简易公式，经计算、比较，设计确定主电机功率为560KW；设计主电机额定转速为1000r/min；设计主电机额定电压为660V；设计主电机励磁功率为4500W。

为减少高海拔对减速机使用效率的影响，设计减速机速比为31.5，设计减速机齿轮箱额定功率为896KW,校核减速机热平衡功率安全、可靠。设计采用内冷藏冷却，即强制润滑冷却，选配稀油站，稀油站冷却用水量11.25立方米/小时，压力为0.3MPa。

考虑高海拔对电动机效率的影响，设计大齿圈齿数为178，小齿轮齿数为23，校核大齿圈强度，校核小齿轮、小齿轮轴、小齿轮轴上受力键的疲劳强度，校核小齿轮轴承、轴承底座的强度，轴承寿命等，计算所有零件强度足够，安全、可靠。这样设计可使回转窑最高转速达4.01r/min。

由于预分解窑大部分燃料是在分解炉内燃烧的，窑内燃烧所需空气量大大下降，分解炉燃烧所用空气相当多的部分由三次风管而来，并不经过窑内，因而预分解窑与湿法窑有相当大的区别。窑内风速不应该成为高海拔地区对窑径的制约因素，不能照搬窑的产量反比于地区气压的关系。考虑同样规格的回转窑，其产量为平原地区的83.95％，确定回转窑直径为φ4.5m。以往常规回转窑长径比为14～15.5,为节约场地，节约成本，在保证产量的前提下确定回转窑长径比为13.8，即确定回转窑筒体长度为62m。

为保证生产操作的稳定性和对工况变化的适应性，筒体采用三挡支承装置，如何布置使筒体所受应力最小，设计比较了5种筒体跨距方案，计算了该5种轮带所受应力，以窑尾10m处设计液压挡轮支承装置，依次24m处设计第二支承装置,再次22m处设计第一支承装置,筒体所受应力为最小，最后一段离窑头为6m。这样定位跨距方案为(从窑尾)：10m-24m-22m-6m。

为改善高海拔氧含量较低对煤粉燃烧速度的影响，该回转窑采用高效、大推力的煤粉燃烧器设备，同时提高煤粉细度，能有效改善窑内的燃烧温度和燃烧速率，并确保入窑二次风温度，从而有效提高窑内的烧成温度，本次设计采用带行走小车和轨道的四通道煤粉燃烧器，喷煤量为10t/h。

为减少高海拔对液压系统的影响，设计液压挡轮装置采用3组轴承，使轮带给挡轮的压力点合理分配于挡轮上部及上、中轴承之间，使挡轮轴及轴承受力稳定、合理。具体设计挡轮下面与主轴的上部设计一个大调心滚子轴承,在此轴承的下面设有一个小调心滚子轴承,再下设有一个推力调心滚子轴承,可使轴颈处自动调位。这样上面两组轴承能承受较大的径向载荷,下面推力轴承承受较大的轴向载荷,可大幅提高轴承的使用寿命。校核计算挡轮接触应力、挡轮轴强度、挡轮轴承应力等均安全、可靠，计算轴承使用寿命15年以上。

三挡支承装置的设计：计算筒体三挡支承处轮带所受应力为3530KN；4879KN,3274KN,设计窑头、窑尾两档支承托轮轴直径500mm,计算其许用应力可达4100KN；设计中间档支承托轮轴直径560mm,计算其许用应力可达5100KN；校核三挡支承托轮、托轮轴、轴承、轴承座等部件强度足够安全、可靠。

综上，本实施例的回转窑总体配置为：回转窑的筒体与地面成4.0％的斜度；回转窑筒体长度62m；直径4.5m；长径比L/D为：13.8；筒体出料端悬臂长6m靠窑头处配置第一支承装置；进料端悬臂长10m靠窑尾处挡轮配置支承装置；以避开筒体的高温工作区，保证筒体在工作状态下变形最小为基准；靠窑尾挡轮4.5m处配置传动装置。

为避开筒体的高温区，传动装置设置在靠近窑尾挡轮处，并配有辅助传动装置以供检修或主电机有故障或断电时短暂使用，以使生产得以继续不至于停窑停产造成损失。辅助传动电动机的辅助减速器与主电机的主减速器之间用斜齿离合器连接，再经主减速器、小齿轮装置，来带动大齿圈传动。斜齿离合器是在主传动电动机与辅助传动电动机的连锁装置，其作用是当主传动电动机电源接通时辅助传动电动机电源就断开，反之亦然，两个电源不得同时接通。

回转窑筒体采用焊接结构，由钢板卷制分段焊接，筒体进、出料端装有耐热钢护板，以保护回转窑筒体。筒体三挡支承的托轮采用矩形实心结构，轴衬瓦材料选择锌合金铸钢。

主减速器与小齿轮之间采用可承受大转矩的膜片联轴节，校核计算该联轴节转矩，其强度足够，安全、可靠。大、小齿轮润滑如果采用以往带油轮润滑方式，由于高海拔温度较低，油箱里的油易冷凝，而一旦润滑不好即会加重大、小齿轮点蚀现象影响寿命，所以采用喷射润滑方式,在齿轮罩装置处设计喷射润滑装置，保证不间断大齿圈和小齿轮的润滑。

由于高海拔温度较低，设计本回转窑支承设备带测温检测装置,在轴承座上盖和端盖上分别设计装有测温装置,在所述的轴承座与所述的端盖之间设有调整垫片。这样可监控轴承的温升状况,从而得知轴承座内润滑状态以及轴承的受力状况,保证轴承不被损坏,降低设备维修成本。

窑头密封采用弹簧片和迷宫组合式密封装置。相互联接的耐热弹簧钢片适度压紧于风冷套的筒体上，以钢丝重锤拉紧弹簧钢片，以钢丝绳的柔软性补偿筒体运转时的偏摆，设计迷宫组合式密封，可加强密封效果，并可防止由于窑头出现正压而喷射出熟料细颗粒而引起钢片卡住而不能贴紧的现象，为防止积存熟料细颗粒，将灰斗下端接入篦冷机或拉链机中。

靠窑头密封处配有冷却风管装置，风机通过喇叭口吹入适量的冷空气冷却窑口护板以减少高温对回转窑护板的热辐射，考虑高海拔的影响，设计风机风量为20000立方米/小时，风压为2000Pa。同时，主电机采用管道通风冷却，进风口风量5200立方米/小时，静压1600Pa。

窑尾密封采用径向弹簧压紧式石墨块密封装置。安装在预热器上的固定套筒的外圆面作为与石墨块的接触密封面。石墨块在轴向和周向上受到限制，在径向上通过弹簧力始终与套筒外圆面紧密接触，自动补偿窑运转时的偏摆和运转中沿轴向的往复窜动，并自动径向补偿运行中的磨损，此种密封效果良好，结构简洁，更换方便。

安装石墨前,必须仔细检查与石墨块接触的附近区域的焊缝是否打平、磨光。安装过程中石墨块应轻拿轻放，以免碰坏影响密封效果。

安装时要注意图纸给出的回转窑中心线是筒体与轮带中心线重合时的理论中心线，是回转窑在常温下的设计尺寸，安装时要根据筒体实物测量所得的实际尺寸进行修正。

本实施例采用确定的筒体跨距、传动方案、支承装置、冷却方式、燃烧器喷煤设计参数等，均设计合理，安全可靠，节约场地，较好地满足了高海拔的特殊性，满足生产，实用性较高。使用本实施例的新型回转窑装置，用于4000t/d高海拔生产线，投产后，产量可达4200t/d，效果极佳。上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。