1、回转窑工作原理回转窑工作原理一. 回转窑设备（旋窑）的工作原理 水泥烧成设备有竖窑、湿法回转窑（旋窑）、普通中空干法窑、立波尔窑、预热机窑(SP)以及目前普遍使用的新型干法回转窑（旋窑）。 回转窑设备（旋窑）是一个有一定斜度的圆筒状物，斜度为33.5%，借助窑的转动来促进料在回转窑（旋窑）内搅拌，使料互相混合、接触进行反应。窑头喷煤燃烧产生大量的热，热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖(窑皮)传导等方式传给物料。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。（1）回转窑设备（旋窑）一方面是燃烧设备，煤粉在其中燃烧产生热量；同时也是传热设备，原料吸收气体的热量进行煅烧。另外有时输送设备，将原料从进
2、料端输送到出料端。而燃料燃烧、传热及原料运动三者间必须合理配合，才能使燃料燃烧所产生的热量能在原料通过回转窑（旋窑）的时间内及时传给原料，已到达高产、优质、低消耗的目的。 （2）原料颗粒在回转窑设备（旋窑）内运动情况是比较复杂的。如果假定原料颗粒在窑壁上及原料层内部没有滑动现象时，通常认为原料运动是这样：原料在摩擦力的作用下与窑壁一起像一个整体一样慢慢升起，当转到一定的高度时，即原料层表面与水平面形成的角度等于原料的堆积角时，则原料颗粒在重力的作用下，沿料层滑落下来。由于回转窑（旋窑）有一定倾斜度，而原料颗粒滚动时，沿着斜度的最大方向下降，因此向前移动了一定的距离。 当原料在窑内运动时，原料颗
3、粒的运动方式有周期性的变化，或埋在料层里面与窑一起向上运动，或到料层表面上而降落下来。但只有在原料颗粒沿表面层降落的过程中，它才能沿着窑长方向前进。 原料在窑内运动的情况将影响到原料在窑内的停留时间（即原料受热时间）；原料在窑内的填充系数（即原料受热面积）；原料粒度翻动情况，也影响到原料的均匀性（即影响到燃烧产物与原料的表面温度）。 各种运动条件对中心角的影响，也就是对原料颗粒填充系数的影响，必须加以注意。如果要在窑内保持一定的填充系数，就需使窑的转速和喂料速度互相配合，并保持一定比例；这也是提高产量、质量，稳定热力制度，克服结团等的工艺条件。二. 回转窑（旋窑）的结构 窑体的主要结构包括有:
4、 1. 窑壳，它是回转窑（旋窑）的主体，窑壳钢板厚度在40mm左右的钢板，胎环的附近，因为承重比较大，此处的窑壳钢板要厚一些。窑壳的内部砌有一层200mm左右的耐火砖。窑壳在运转的时候，由于高温及承重的关系，窑壳会有椭园型的变形，这样就会对窑砖产生压力，影响窑砖的寿命。在窑尾大约有一米长的地方为锥形，使从预热机进料室来的料能较为顺畅地进入到窑内。 2. 胎环、支持滚轮、轴承、胎环与支持滚轮都是用来支撑窑的重量用。胎环是套在窑壳上，它与窑壳间并没有固定，窑壳与胎还之间是加有一块铁板隔开，使胎环与窑壳间保留一定间隙，不能太大也不能过小。如果间隙太小，窑壳的膨胀受到胎环的限制，窑砖容易破坏。如果间隙
5、太大，窑壳与胎环间相对移动、磨擦更加利害，也会使窑壳的椭圆变形更加严重。通常要在二者间加润滑油。我门可以通过窑壳与胎环间的相对运动来凭估计窑壳的椭圆变形程度。窑壳与胎环之间存在着热传导率的差异，必需借助外部的风车来帮助窑壳散热，平衡减小两者间的温差。否则窑壳的膨胀会受到胎环的限制。在开窑时，窑壳的升温速率高于胎环，窑工必须控制回转窑（旋窑）的升温速率在50/h，这样有利保护窑砖。 通常托轮要比轮带宽50-100mm毫米左右，滚轮轴承是采用巴氏合金，如果轴承失去润滑，会使轴承因温度过高而烧坏。在轴承处都有冷却水进行循环冷却。为减少窑壳对胎环的热辐射，造成托轮温度过高，在二者之间都加有隔热板来减少
6、热辐射。 回转窑（旋窑），一般有2组到3组托轮。 3. 止推滚轮 止推滚轮就是限制回转窑（旋窑）吃下或吃上时的极限开关。因为支持滚轮要比窑胎宽一些，为使托轮与轮带能够上下移动，磨损均匀。在胎环的端面设有止推滚轮。 止推滚轮只是起到阻挡的作用，滚轮本身并没有动力。窑体的吃上吃下是靠滚轮的偏位，将托轮与窑的中心线有一定角度，让托轮给窑体有向上的力，使窑壳上移。有时撒一些生料粉或将托轮擦干净，增大其磨擦系数，也可使窑体上移。窑体吃下时，只要在托轮与轮带之间撒上石墨粉，减小两者间的磨擦力既可。当回转窑（旋窑）吃下触及到Y1开关时，液压系统开始吃上动作，液压系统吃上1分钟，停止4分钟，然后重复吃上1分钟
7、停4分钟的动作，直到窑胎环触及到Y5位置。此时窑体开始吃下，液压系统泄压2分钟，停4分钟，然后重复动作。直到窑体触及到Y1位置又进行吃上。不断重复以上的过程既可。在液压系统停止动作时，内部的压力不变。 液压系统还有三到极限开关。吃上时，如果Y1开关有故障时，窑体会触及到Y第二道开关，系统就会警报(此时窑体已超出吃上范围30mm)，若又触及到第三道开关，则系统会跳车(此时以超出吃上的范围50mm)。回转窑（旋窑）吃下时，如果第一道开关有故障，则回转窑（旋窑）在触及到第二到开关时，系统就会警报，但不会跳车，因为有止推滚轮的限制窑壳的吃下极限。三. 止推滚轮液压系统 窑体的吃上吃下主要是要使支持滚轮
8、与胎环磨损均匀。每8小时吃上吃下各一次，这都是靠液压挡轮来控制。液压挡轮的工作原理与滚压机的液压原理较为相近。止推滚轮的液压系统位于窑基座的下部，这样可以使现场的布置合理，液压设备的工作温度更低。 液压油经油泵浦从油缸中抽出，经过一个单向阀被分成两路，其中一路经过三向开关进入到液压缸中，在常态下该阀门是关闭不工作，它是作为另一个三向开关的备用。另一油路经过一个三向开关，当开关的在左边的位置时，油可以通过阀门。在右边的位置时油会回到油缸中。中间的位置油路不通。在三向开关的入口处并连有油压表，在三向开关的入口处与回油管串连有一个泄压阀，用于过载保护。正常的情况下，液压油经过三向阀以后，进入到一个桥
9、式整流油路。整流油路利用单向阀作为导路原件，对面的两个单向阀方向是一至的，中间用一油路接有一个过滤器与阀门。不管是加压进油或是退油都会都要使油进行过滤。在三向开关的回油管上也设有单向阀，然后又经过由单向阀、过滤器组成的并连油路，回油进入油缸前都进行过滤，其中单向阀只是在过滤器阻力较大或堵塞时才会用到。在并连油路的侧边设有一个压力表用于测压力。 液压油从过滤器出来以后，油经过一个电动双向开关与手动阀门后便可进入到液压缸中，在手动阀门边上加有一个手动开关，手动开关阀门在放油泄压才会用到。液压油进入液压缸的管路也并连有两跟油管。其中一条油路上接有一个信号转化器，将油压信号转化成电信号传到中控室。 另
10、一根经过一个手动阀门被分成三条油路，一条与油压表相连，主要用于测量入液压缸油压的大小(该油压表位于楼下)。一条连有一个较小的氮气囊进行缓冲。另一条油路上设有一个手动开关)与泄压阀所组成的并连油路，必要时可将其打开让油回到油缸中。液压缸入口处设有一个油压表，用于测量油压大小(位于现场)，现场可以方便观测油压。氮气囊在窑体吃上时要将其进油阀门打开，缓冲油压。在窑吃下时要将进油阀门关闭，液压缸的工作压力在60bar左右。四.窑系统的传动 窑是慢速转动的设备，窑系统传动装置主要由以下几个部份组成: 1. 动力马达 回转窑载何的特点为: a. 恒力矩 b. 起动力矩大 c. 要求均匀地进行无级变速。 回
11、转窑窑可采用单边传动，多数采用双边同步马达。采用双边传动便于布置，也节省投资，比较适合于较为大形的回转窑（旋窑）。一般窑内填充率在20-25%左右，如果出现结圈或堵料，窑的主马达功率会上升。有的厂家也利用液压系统进行传动。 2. 辅助引擎 辅助引擎主要是为防止突然断电，窑体在高温、重载(窑内有较多的余料)的情况下发生变形，目前回转窑中都设有余热发电及重油发电设备，停电后自发的电还可以利供窑系统工作用，停电对窑内生产的影响小一些。在砌砖或检修时要用辅助引擎进行带动。开窑时也要用辅助马达来帮助起动，这样可以减少开窑起动时的能耗。辅助马达与主减速机之间还设有一个辅助减速机。回转窑系统一般布置了一到两
12、台汽油引擎的寸步电机。 3. 减速机 马达的转速都比较高，窑的转速一般都在3rpm左右。两者间需要有减速机进行减速传动。有的窑利用三角皮带进行减速，我个人认为三角皮带在高温环境下工作，很容易老化，传动比也不是很衡定。目前广泛所用的是普通的齿轮减速机。 4. 小齿轮 为了适应窑体的串动，小齿轮要与大齿轮之间留有一定的间隙，新窑更要注意。两者间隙小，两者很容易造成咬合、磨损加快等现象。小齿轮可以安装在大齿轮的正下方，也可以在大齿轮的斜下方。前者会使小齿轮的地脚螺栓完全受水平力作用，比较容易损坏。后者小齿轮受水平与垂直两个方向上的力，这样基座受的水平力就小些。 5. 环齿轮 大齿轮都尺寸比较大，一般
13、都由两半(或者更多块)经螺栓联接组成，环齿轮通过弹簧片与窑壳连接，这样具有一定的弹性，可以减少因开、停窑时对大小齿轮的冲激。有的厂家也有利用固定式的螺栓与窑壳进行连接，这种连接方式不具有缓冲的作用，齿轮也容易受窑壳热膨胀的影响。 6. 润滑冷却系统 在大小齿轮间设有自动喷油装置，对齿轮进行润滑。每班的现场人员要检查齿轮零件及润滑情况，齿轮的润滑情况。齿轮处的冷却是靠润滑油来冷却。 7. 密封装置 回转窑（旋窑）系统都是在负压下工作，在回转窑（旋窑）的转动与静止两个部份间的连接处(在窑头与窑尾两个地方)，不可避免地有缝隙，为防止外界冷空气的进入，均设有密封装置。在窑头的Seal Air 与止封圈
14、并不冲突，它只是将清除窑头附近的一些粉尘吹干净而以。 如果是在窑头有漏冷风，会降低窑内的烧成温度。在窑尾有漏冷风，会减少二次空气量，影响窑内通风与烧成，增大废气排放量，增大风车与电收尘的负何等一系列的问题。对于密封装置的主要要求有: 1. 密封性要好 窑头的负压低一些，要求可以不要那样高，在窑尾的负压大则要求就严格一些。 2. 能适应于窑体的吃上吃下，窑体温度变化时长度的伸缩，窑体直径的变化以及悬臂端轻微弯曲等的要求。 3. 耐高温、耐磨、结构简单，便于维修。 密封装置的主要类型有: 1. 迷宫式密封， 它可以分为轴向式密封与径向式密封两种。 2. 带有石棉绳的端面磨擦式密封 3. 石墨块(铸
15、铁、铜)磨擦式密封 4. 第三重金属磨擦式的密封装置，它借助支架与弹簧将金属紧压在筒体之上进行对气流的密封。五. 大齿轮传动及其润滑 在窑体的大齿处，它是靠双边同步马达进行传动，共有两个小齿轮与大齿轮齿合。这样的传力点较多，运转平稳，齿的受力减小一半，齿轮的模数与宽度都可以大为减小，有利于设备的布置。双边传动也会造成零部件过多，安装与维修工作量增加。两边齿面都有自动喷油嘴进行喷油润滑。 润滑后的废油经过泵浦加压输送到冷却机，冷却机主要将熟料冷却，不希望有热量的进入，将废油加到冷却机中燃烧会提高冷却机中的温度，影响到熟料的冷却效率。而应该将废油引入到需要热量的地放去燃烧，如预热机、窑等地方。 润
16、滑油与泵都在窑基座下的房子内，这样布置使现场更干净，润滑设备的环境温度也更低一些。泵是利用空压机为动力，从空压机过来的压缩空气首先经过一个过滤器将水份过滤去除。然后分成两路。其中一路通向上面齿轮的喷嘴处，在管路上并连接有一个电磁油压控制阀。另一路是进入到油桶内的泵浦，在管路上串连有一个压力表、一个油槽及一个泄压阀。压缩空气经过油槽后，可以使空气带上一部份油入泵中，对泵润滑。泄压阀的工作是靠进喷嘴处的电磁阀来控制，当油路上压力高于8bar电磁阀会感应一个信号让泄压阀泄压，此时压缩空气不能进入到油桶中加压工作，空压机就停止工作。当油压低于6bar时，空压机又会重新工作。油从油桶中出来后经过一个压力
17、表，在管路上设有一个过载保护的阀门。最后才进入到喷油嘴处，利用气管中的空气将油喷出，多余的油会从喷嘴处经回油管中回到油桶中。一个齿面有四组平行的喷嘴，每次喷油只喷其中的一个油嘴，然后进行轮流喷油。六. 窑头煤粉燃烧器 预分解以后的生料进入到窑内，需要继续吸热升温至1400度左右才能烧成熟料。回转窑（旋窑）内热量主要是由窑内的煤粉燃烧装置提供，它是由喷煤管、喷煤嘴与燃烧带三部份所组成。其中喷煤嘴是最为重要的组成部份。 喷煤嘴位于窑头，煤粉随空气以一定的流速从喷煤嘴喷出，与周围的热空气接触后进行燃烧，形成一定的火焰形状，将热量传给生料。煤粉的燃烧空气可以分为两个部份，一部份是输送煤粉、将煤粉与空气
18、混合均匀及供挥发份燃烧所用的一次空气。另一部份是依靠预热机风车从冷却机中抽上来的高温高氧的二次空气，二次空气主要是供固定碳进行燃烧。 传统的喷煤嘴只是用一次空气与煤粉混合后再一起喷出，所形成的火焰风煤混合不是很好，在火焰的中心通风不良，不便调节。在开窑点火时非常的不方便。目前普遍所用的是较为先进的多风道喷煤嘴。 喷煤嘴分为四部份组成，由外到内分别为: 外圈一次空气，煤粉圈，内圈一次空气，以及最内圈的喷油管(喷油管只在点火或者没有煤时才使用)。各风道都有各自的动力系统、阀门调节系统等，调节火焰非常的方便。其中一次风管外圈的作用为: 1. 冷却喷煤嘴 2. 帮助煤粉燃烧，提供挥发份燃烧所需的氧 3
19、. 控制轴向的火焰形状 一次风管内圈的作用为: 1. 帮助火焰扩散，在喷嘴中心形成低压区 2. 帮助煤粉燃烧，提供挥发份燃烧所需的氧 3. 控制径向的火焰形状 正常工作时，煤粉夹在内外圈的气体之间，在内圈空气的内部中形成一个低压区，使空气与煤粉在此回旋能充份混合。在外圈空气的外部也形成一个低压区，带动高温的二次空气与煤粉进行混合，供氧供热进行燃烧。 一般增大内圈空气压力，降低外圈空气压力，会使煤粉与空气混合更快，使所形成的火焰缩短。如果内圈压力减小，外圈压力提高，会使火焰伸长。七. 窑皮的作用 依照温度与化学反应的不同，可以将整个窑分为四个带，它们分别是锻烧带、过渡带、烧成带及部分的冷却带。一
20、般烧成带位于从窑头到5倍的窑直径处，在这段区域内有一层比较稳定的窑皮存在，窑皮对延长窑砖寿命及有非常关键的作用，回转窑（旋窑）的维护成本中，耐火砖所占的比例特别大，如果掉窑砖造成停窑，火砖的费用不算，产量的损失更大。由此可见保护窑皮对延长耐火砖寿命有重要作用。但如果窑皮过厚也会造成窑的有效空间减小，不利于烧成的进行，甚至会造成结圈。 窑皮是由熟料或粉尘自液相或半液相变成固体，它的主要作用有: 1. 保护耐火砖，使耐火砖不直接受高温及化学侵蚀。 2. 储存热能，减少窑壳向周围的热损失，提高回转窑（旋窑）的热效率。 3. 充当传热介质，在窑皮暴露于空气中，与高温的空气接触时，通过辐射或者是对流的方
21、式吸收热量，当窑皮在下部与料接触时，以传导的方式传热给生料。 4. 窑皮的表面粗糙，它可以降低粉料流动速度，延长料在窑内反应时间。 影响窑皮生成的主要因素有: （1）生料的化学成份 窑皮是由液相变成固相的过程的产物。铝质与铁质的成份比较多，液相量就多，容易形成窑皮。铝质与铁质的成份比较少，液相量少，形成窑皮比较困难。原料中铝质较多，液相的粘度大，形成窑皮比较困难，但一旦形成就比较坚固。原料中铁质原料多，液相的粘度就比较小，窑皮容易形成，但形成的窑皮也容易掉落。 （2）火焰的温度 火焰温度低，料所形成的液相就比较少，不易形成窑皮，火焰温度过高，会使窑皮温度高过液相的凝固温度，窑皮容易脱落。 （3
22、）火焰的形状 窑皮的温度受火焰形状、以及窑壳筒体散热等情况的影响。一般来说，太短、太急、太粗阔的火焰对窑皮的侵蚀比较历害，长火焰对窑皮较为有利，但会使窑的热量分散，对烧成不好。因此在操作时，一定要保持一定合理的火焰形状与位置，严格控制熟料的结粒，防止结大块冲刷窑皮，稳定窑内的热工制度，防止结圈，发现有大块或者是结圈要及时处理。 窑皮的脱落与发红 窑皮会因为温度超过本身的固态化温度而掉落，有时也会因为受热不均匀随火砖一起掉落，掉落的主要原因有: 1. 饲料成份与喂料量不稳定，导至窑温不稳定 如果喂入的料一时好烧则窑内温度就高，不好烧时则温度就低。当料量较多时其温度就低，料量少时，多于的热就没有料
23、来吸收。这样温度忽高忽低，造成窑皮热胀冷缩不均匀，容易脱落。 2. 错误的操作程序 主要是火焰的形状调整不恰当所至。 当发现有掉窑皮时，在中控室可以通过查看窑壳温度去进行判断，一般窑壳的温度在200-300度左右，如果有温度过高的地方，就有可能发生掉窑皮，此时要马上要进行补救窑皮的措施，马上降低喷煤量，或改变火焰形状及位置，在现场可以利用鼓风机或压缩空气对掉窑皮的窑壳进行冷却，风机应该放在四点或者是八点的位置(此处正是料流的位置)，离掉窑皮的地方越近越好。 各种挡板可以靠气动或者是电动来控制，两者都可进行管路挡板的自动控制。电动挡板主要使用在气流管线上，它可以调节开度的大小，并且它具有过载保护
24、，如果挡被卡住时会使电流增大而跳车。气动挡板一般只有开与关两种状态而已，它不可以调节其挡板的开度（建材机械设备网） 附1：回转窑由筒体、传动装置，托、挡轮支承装置，窑头、窑尾密封，窑头罩及燃烧装置等部分组成，如下图所示。窑筒体是受热的回转部件，采用优质镇静钢板卷焊制成，筒体通过轮带支承在27挡滑动轴承的支承装置上，并在其中一挡或几挡支承装置上设有机械或液压挡轮，以控制筒体的轴向窜动；传动装置通过设在筒体中部的齿圈使筒体按要求的转速回转；由于安装和维修的需要，较大的窑设有使筒体以很低转速回转的辅助传动装置；为防止冷空气进入和烟气粉尘溢出筒体，在筒体的进料端（尾部）和出料端（头部）设有可靠的窑尾和窑头密封装置。附2：用途 回转窑是指旋转煅烧窑（俗称旋窑），属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧；铬、镍铁矿氧化焙烧；耐火材料厂焙烧高铝钒土矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝；化工厂焙烧重晶石、天青石、铬矿砂和铬矿粉等类矿物。
