水泥回转窑设备安装及调试分析

摘　要：随着我国经济的快速发展，水泥的生产总量越来越大，我国新型水泥干法旋转窑的总数量已经达到一千五百条，水泥设备的发展也达到了国际较为先进的水平，但是很多企业对水泥设备的管理和维护跟国际先进水平有很大差距，影响了设备的运转率，有很大潜力可挖。水泥设备的安装、调试及在使用过程中，合理维护等内容都是我国水泥设备管理中需要加强的方面，如何能够在设备管理中真正做到“精”“细”，挖潜增效，是当前摆在我们每一位水泥设备从业者面前的问题。本文通过对水泥回转窑的安装、调试过程中抓点分析，阐述回转窑正常运转一些注意事项。

关键词：水泥设备 ； 精细管理
一、回转窑设备的结构
　　水泥生产过程中，煅烧窑是心脏设备，煅烧窑的煅烧质量决定了水泥质量和品位，煅烧窑目前有立窑、湿法回转窑、中空干法窑、立波尔窑、以及目前普遍使用的带预热分解器的新型干法回转窑等类型。回转窑的安装调试质量决定了回转窑的运转率，相应回转窑的安装调试质量决定了企业经济效益。
　　当前回转窑已向大型化发展，单台窑的日产量已达15000吨以上，单台设备空载总重量达1500吨以上，是水泥厂设备安装要求精度高、工期长的设备。回转窑设备主要由以下部件组成：窑筒体、支撑转动托轮、挡轮、传动机构、窑头罩、窑尾烟室、窑头窑尾密封、煤粉燃烧装置、烧成带冷却装置等。
　　窑筒体是用厚钢板卷制而成，内砌耐火砖，呈3~4%的倾角，安放在托轮组上慢速旋转，正常旋转速度一般第每分钟3~5转。窑筒体首尾都设有耐热钢材质的护口砖，在托轮部位设有轮带，传动部位装有大齿轮，与窑头罩、窑尾烟室接口部位分别设有密封装置。
　　支撑窑筒体是托轮，托轮转轮与支撑座用铜合金轴瓦接触，配以润滑油和水冷却系统。由于窑的大型化，使窑因斜度产生的轴向推力增大，通过调整托轮的角度来抵消轴向力已不能满足要求，现在基本都是改用有液压系统控制的液压挡轮，除承受窑的全部轴向推力外，并维持窑沿轴线作缓慢往复运动。
　　回转窑的传动装置主要有大齿轮、小齿轮、变速箱、主传动高压直流调速电机、输助传动电机等，这里小齿轮的定位十分重要。
　　窑头罩、窑尾烟室是回转窑跟前后装置设备过渡衔接的静态设备；煤粉燃烧装置通过燃烧煤粉，把热量传递给水泥生料，达到煅烧烧成的目的；目前回转窑增加了安全和控制自动控制系统，在窑头罩、窑尾烟室、轮带部件及窑筒体烧成带处增加了自动往复扫瞄温度监视仪，当温度超过正常范围时，监测仪通过DCS自动控制，调整窑运转控制参数，或指令窑停车、检修。
　　二、回转窑设备煅烧的工作原理
　　回转窑煅烧过程，是把通过配料达到一定品位的石灰石矿石煅烧分解的过程，是一个复杂的物理化学反应过程。按物料物理化学反应过程，回转窑筒体内可分为预热带、分解带、烧成带。物料从窑尾的预热分解器进入回转窑，此时物料已处于熔融状态，温度达850℃以上，通过预热分解器的作用，把进窑物料的温度提到一定高度，从而减短回转窑内预热过程，把预热带缩短，较早进入分解带，从而提高回转窑的煅烧效率及产量，实际在预热分解器内，部分物料已进入分解状态。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动，进入烧成带，在回转窑内高温烟气的作用下，温度达1200℃以上，充分煅烧成水泥熟料，最后从窑头罩下口落入篦冷机。窑头煤粉通过烧烧器燃烧，产生大量的热量烟气，在窑尾风机的作用下，在回转窑内与物料充分接触，完成物理化学反应，进入预热分解器。
　　回转窑作为上述复杂物理化学反应过程的承载体，一方面是燃烧设备，煤粉在其中燃烧产生热量；同时也是煅烧设备，原料吸收气体的热量进行煅烧；燃料燃烧、煅烧及物料运动三者间必须合理配合，只有保证回转窑的正常运转率，才能保证上述过程高效、持续运行，以到达高产、优质、低消耗的目的。
　　三、回转窑的安装和调试分析
　　回转窑由于外形体积大、重量大、精度要求高等特点，一般都是分段、分部件半成品运到安装现场，通过现场的磨合安装， 最终进行调试运转。回转窑的安装调试，是周期较长，且需多工种配合的过程，安装调试质量直接影响到回转窑的正常运转率，甚至使用寿命。现根据我公司及本人多年的从业经验，从回转窑的安装、调试过程抓点阐述：
　　1.托轮座轴瓦的安装和油温的控制：
　　回转窑筒体通过轮带支撑在托轮组上转动，每个托轮两端轴颈分别支撑在托轮座内，轴颈与托轮座内的铜合金瓦作滚动磨擦运动，铜合金瓦固定在托轮座内的球面瓦上，球面瓦与钢底座作滑动平衡调整运动。正常情况下，上述托轮座内装填一定高度的润滑脂(24号饱和汽缸油)，冷态时24号饱和汽缸油呈粘稠状，热态时，随着操作环境温度的升高，及托轮轴与铜合金的滚动磨擦发热，油逐渐稀释。在上述球面瓦和固定托轮座内设有冷却循环水管，在托轮座油腔下部设有热电偶，随时将油温传送到DCS系统，油正常运转情况下，油温在30~40℃，如超过50℃时，控制室DCS系统将自动报警，甚至指令停窑，造成操作不正常，所有托轮座轴瓦的安装与油温的控制有很大的关联，即安装各项指标控制到位，就能有效控制油温，保证回转窑的运转率。
　　正常运转时，轴颈端部回油勺把润滑油从托轮座内下部舀至上部，倒在布油盘上，布油盘沿轴向均匀把油撒在轴颈表面，随着轴颈的转动，轴颈表面形成一层油膜，轴颈带着油膜与铜合金瓦滚动磨擦运动，油膜作用主要是润滑，减少磨擦系数，二是冷却散热作用。轴颈与铜合金瓦的磨合是安装调试过程中重要的工作，是回转窑正常运转的关键因素之一。《水泥机械设备安装工程施工及验收规范》(JCJ03-90)要求铜合金瓦与轴颈的侧间隙(每侧)为0.001~0.0015D(D为轴颈的直径)，顶间隙为0.0015~0.002D，实践证明，此间隙在安装时可以设为0.003D，因为在铜合金瓦逐渐磨损后，此处间隙会逐渐减小，会造成轴颈与铜合金瓦的接触圆周角度过大，油膜遭破坏，造铜合金瓦烧瓦。轴颈与铜合金瓦的接触圆周角度，《水泥机械设备安装工程施工及验收规范》(JCJ03-90)要求为60~75°，实践证明此角度宜取下限60°，甚至更小至50°，因在此接触圆周角度内，轴颈与铜合金瓦带1~2点/CM2的接触斑点接触运动，如圆周角度略小，可以减少油膜受上述接触运动影响的破坏时间，同时能承受住回转窑设备、负载重量

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，可有效保证铜合金瓦受损、发热的机率。在实践过程中发现有单位把接触圆周角度定为30°，这也是不可取的，虽然从理论上满足油膜减少受破坏、减少发热的机率，但因回转窑设备、负载重量过大，分担到每个铜合金瓦的重量过大，会造成磨损严重，过程中，设备运转初期可能不会有大问题，但不久就会出现铜合金瓦磨损过快，造成接触圆周角度以内满接触，从而在接触圆周角度内油膜完全破坏，从而发热烧瓦。
　　2.筒体中心调正
　　随着单窑生产能力的增加，回转窑的直径、长度也在逐步加大，受运输高度限制等原因，回窑转筒体现在都是单节筒体(长度约2~3米)运输到安装现场，在安装现场进行分节组对，最后在找正好的托轮组上，把分段筒体吊装组对成一个整体回转窑筒体。无论分段组对还是整体组对，回转窑筒体所有各段、节的中心必须同心，这样才能保证回转窑平稳运转。即将各段、节的筒体纵向中心线调成一直线，筒体错口调齐，俗称调窑。如调窑不到位，后果很严重：各段、节的筒体中心不一致，造成筒体动态不平衡，运转跳动过大，运转负载加大，造成整个设备不能正常运转；托轮、轮带磨损不均，磨损加快，托轮油温居高不下，甚至窑筒体受不平衡负载的原因，造成筒体焊接、母材撕裂，严重影响回转窑的使用寿命。
　　调窑的方法有外圆定心法、灯光法、红外线法等常用方法。外圆定心法即在窑筒体接口处的外圆处，固定一个标针，让筒体转动，测量标针至筒体距离的方法，这种方法可以起到一定作用，但窑筒体椭圆度也包括在摆动量之内，因此结果不准确，误差较大，一般在调窑初期作为粗调方法使用。灯光法、红外线法基本原理相近，只是找正光源有区别，红外线具有亮度高、方向性强和单色性好等优点，目前在安装中广泛使用。各节筒体在制造厂已充分调圆，且加了“米字撑”运达安装现场，调窑前，首先确定以进料端的轮带支点处作为红外线调窑起始点，把准备联接的各接口分别用找近似圆心的方法找出圆心；调窑起始点圆心处钻直径2MM圆孔，其它接口圆心处分别开直径50~80MM的圆孔，作为红外线起始通道，其它接口处分别加装带铰链的金属插板式覆板，以检测各接口的圆心在调窑前偏离的尺寸及方向。现场在调窑过程中，测出不同心时，用压板螺栓进行调节，把筒体中心偏差控制在要求范围内。特别是分节筒体组对时，是先期调节，必须调节到位，否则会影响到分段调节质量。分段组对时，可以利用分段筒体重量和吊车起吊来调节。《水泥机械设备安装工程施工及验收规范》(JCJ03-90)要求：筒体 中 心的径向圆跳动不得大于如下数值：大齿圈及轮带处筒体中心为4MM，其余部位筒体中心为12MM ，窑头及窑尾处为5MM，调整合格后，方能焊接。实际操作过程中，调窑完成后还有焊接操作，焊接肯定有焊接变形，为保证焊接完成后，各处跳动满足上述验收规范要求，所以在调窑时必须提高要求。在调窑实际操作时，各筒体接口中心跳动按以下要求控制：大齿轮、轮带、窑头及窑尾的不同心度控制在2MM以内，其它所有接口不同心度控制在6MM以内。在焊接过程中必须充分考虑到焊接对中心同心度的影响，相应采取有效控制措施。
　　在调窑过程中，必须把窑筒体多次转动，让窑筒体停止在不同角度(可按圆周平均分成八等份)多次精找，以保证调窑最终质量。同时在调窑过程中，必须要考虑到外界影响因素，尤其是气温的影响(特别是夏季)，所以一般调窑工作都选在夜间或日初进行，以有效消除由于气温使窑筒体变形的因素。
　　3.大小齿轮安装找正
　　为保证回转窑正常运转，大小齿轮等传动装置安装也是关键因素之一。大齿轮与窑筒体的连接采用弹性弹簧板连接，以减少筒体弯曲、停车、开车时的冲击，目前大型回转窑采用切向弹簧板连接较多。弹簧板与窑筒体联接有三种式：一是用铆钉联接，二是用带过渡配合螺杆联系，三是焊接联接，目前用焊接联接方法较普遍。
　　大齿轮安装关键控制点就是装大齿轮的圆心与窑筒体的圆心精找一致，并且要求齿面与筒体纵向中心线平行。《水泥机械设备安装工程施工及验收规范》(JCJ03-90)对回转窑大齿轮找正要求：(1)径向摆动偏差不得大于1.5MM；(2)端 面 摆动偏差不得大于1MM；(3)大齿圈与相邻轮带的横向中心线偏差不得大于3MM。这里值得注意是，弹簧板焊接后，必须再次对大齿轮的径向摆动、端面摆动、横向中心线进行检测，如检测超标，必须再次调校，可千斤顶来和加焊来实施调整。
　　小齿轮安装，除了常规齿顶间隙、平行度等控制外，这里需要特别说明的是小齿轮径向中心线的定位，小齿轮宽度比大齿轮大，正常运转过程中，随着窑筒体的膨胀、上、下挡轮间串动，大齿轮必须全时间与小齿轮满接触，实践中发现部分大齿轮边端超过小齿轮边端而落空的现象，造成大、小齿轮轴向半边磨损严重，影响回转窑的正常运转。避免上述现象的发生，在安装时必须精确计算好大齿轮串动上、下极限位置，根据上述上、下极限位置定位小齿轮的中心线。具体操作时，可以让窑筒体传动处的轮带紧靠挡轮的一端，然后测量轮带串动的行程，推算大齿轮上下串动的极限位置。
　　四、结束语
　　回转窑的安装和调试过程，还有基础验收、托轮找正、筒体吊装、轮带套装、筒体焊接、窑头窑尾密封安装、烧成带冷却装置安装、煤粉燃烧装置安装、耐火材料砌筑、冷却循环水系统安装、单机试运转等操作过程，每个过程都是需精细操作的过程，只有通过全面实施，从各个方面抓起，才能有效提高回转窑的完好运转率，从而也将促进微利时代的水泥企业持续、稳定的发展。

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