回转窑滚圈间隙的控制及其原理

THE METHOD AND PRINCIPLE FOR CONTROLLING THE ROLLING RING SPACE OF ROTARY KILN 字串4

Yao Yuwen and Qiao Guozhen
(Lanzhou Carbon Co Ltd,Lanzhou 730084)

1　前言

　　煅烧用回转窑是大多炭素生产厂家使用的主要煅烧设备之一。它是一种热工设备，在高温和重负荷下工作，加上本身的倾斜和各处的温度不均匀及热膨胀量的不同，会发生变形，并且变形具有正负不断和多次反复的特征，一转中就有6次。窑筒体的耐火砖，是靠拱的作用随筒体的转动而转动，中性面的曲率是随着筒体的转动而做周期增减，变化幅度随筒体横向变形的增大而加剧。筒体横截面的变形与回转窑的3个支点有关，且受滚圈与筒体的间隙影响。
　　筒体与滚圈间隙的大小直接影响着回转窑筒体的横向变形量〔1〕。大的间隙会使筒体变形加大，垫板与筒体的焊缝应力增高，产生断裂，缩短耐火砖的使用寿命，同时还会使滚圈与筒体垫板间的相对滑动增大，加剧两者的磨损，使间隙进一步增大。然而，间隙过小，筒体膨胀又会出现过盈，引起缩颈现象的产生，也会使筒体出现大的变形，同时使滚圈的应力增大，严重时能造成滚圈断裂。
　　不论是哪种变形，都会引起耐火砖的松动，排列扭曲和断裂，从而发生掉砖红窑事故，更严重时筒体出现裂纹，甚至断裂，造成整个筒体的损坏。因此，掌握滚圈与筒体间隙的变化规律及其控制技术，对回转窑的日常管理维护，有着十分重要的作用。本文将国内外有关的间隙控制方法及原理在此作简介，以期起到借鉴作用。

2　间隙控制方法及原理

　　回转窑滚圈与筒体的间隙(如图1所示)、滚圈及其滚圈处的筒体强度在设计时很关键，但炭素生产厂家为提高产品质量，大多提高煅烧温度(一般设计为1250℃，实际达到1350～1400℃)，又由于制造、运行等原因，导致实际运行中滚圈与筒体间隙处于不合理失控状态。 

2.1滚圈间隙仪法〔2〕

    滚圈间隙仪如图2所示。

图2　滚圈间隙仪示意图
1—筒体；2—筒体磁座；3—支架；4—画笔；
5—图形板；6—滚圈磁座；7—滚圈；8—垫板

　　　在回转窑运转时，将装有图形板的滚圈磁座先吸附在滚圈的侧面上，图形板随滚圈转动。在固定图形板时，应注意图形板方位的准确。然后将用弹簧支撑的画笔的笔尖对准图形板的合适位置，通过筒体磁座吸在垫板或筒体上，随筒体转动。当窑体转动一圈时，画笔就会在图形板的纸上画出一个半波形曲线。高度H即是滚圈的实际间隙值，长度L即是筒体转动一圈时与滚圈的相对滑移值。
　　滚圈间隙仪结构简单，体积小，价格便宜。但是操作环境艰苦，且不能连续记录。改进措施是用滚圈间隙仪和窑侧设置的喷雾风机可以对滚圈间隙进行人工控制。具体做法是：当发现窑筒体温度升高，滚圈间隙接近于零时，就可用间隙仪准确地测出滚圈间隙。如果滚圈间隙已过2mm(参考)就应起动喷雾风机，这时不喷水，如果窑筒体温度继续升高，表明仅用风冷不够用，再开动水路，呈雾状喷到筒体上，对筒体进行冷却。如果这时筒体温度下降，就可停水，只用风冷。若是筒体温度继续下降，滚圈间隙增大到3～4mm(参考)时，把风机也停开。用这种方法虽然可以控制滚圈间隙，但其操作烦杂难掌握，稍有不慎，间隙就会失控，造成不应有的损失。国内外出现的自动冷却装置，能够连续准确地控制滚圈间隙，使其处于合理的范围之内。

2.2自动冷却法

　　自动冷却法主要用于回转窑中档和头档来控制滚圈间隙，以免滚圈下筒体温度过高而产生缩颈。其原理如下：

　　假定滚圈与垫板间在接触时无滑动，由图3可见，有如下等式：

U=πdl－πds=π(dl－ds)=πC (1)
 

　　U——滚圈相对筒体每转的滑动量，mm；
　　dl——滚圈的理论内圆直径，mm；
　　ds——筒体垫板的理论外圆直径，mm；
　　C——滚圈与垫板之间的理论间隙，mm。

　　由(1)C=U/π (2)

　　(1)和(2)式还可用两者的转速表示为：
　　U=πds(ns－nl)/ns
　　C=(ns－nl)ds/ns
　　ns和nl分别为筒体和滚圈的转速，这就把滚圈与垫板的理论间隙值通过两者的滑动量和转速表示出来。
　　自动冷却法有风冷式、水冷式、风水混合式3种冷却方法，以下分别介绍。
 

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