回转窑设备传动及支承系统技术改造分析

巨占海

摘 要：在回转窑运行的过程中，设备传动和支承系统能否稳定运行，将直接影响回转窑生产安全。基于此，对回转窑设备传动及支承系统展开了分析，并结合实例提出了改造方案。从技术升级角度出发，对不同的方案进行比选，最终选定同时兼具经济性和可行性的方案，能够为类似工作开展提供参考。

关键词：回转窑;设备传动;支承系统;技术改造

在水泥、冶金等工业领域，回转窑都是核心设备，可以划分为湿法长窑、干法中空窑等多种类型。无论哪种类型的回转窑，都需要依靠设备传动和支承系统等关键部件正常运转。而随着生产工艺的变化，为保证回转窑依然能够满足生产需求，需要对关键部件进行升级改造，从而充分体现设备的经济价值。

1回转窑设备传动及支承系统分析

在典型的回转窑中，由于本体重量能够达到上千吨，运行系统具有大扭矩、静不定等特点，设备通常需要设置2～9档支承组提供多个支点，确保回转窑能够稳定运转[1]。而窑筒体作为受热回转部件，使用钢板卷焊得到，需要在多档滑动轴承上配置轮带支承，并在部分支承装置上布置挡轮，达到控制筒体轴向窜动的目标。通过滚圈结构，筒体及内部物料等重量都将施加在托轮组上，在支承结构不可靠的情况下，长期受连续循环冲击载荷作用，支承系统的寿命将会缩短。在筒体中部设置齿圈，并配备减速机、电动机、制动器等传动装置，能够使筒体按照设计转速回转。为满足设备安装、维修等需求，需要配备辅助传动装置，确保筒体能够以低转速回转。从总体来看，回转窑需要配备较多的齿圈、齿轮、电动机和减速机等传动装置，导致回转窑运行状态复杂。长时间在高温、振动等恶劣条件下运行，各部分结构容易因磨损等原因持续恶化，还应结合生产需要及时进行技术改造，有效预防故障发生的同时，确保回转窑维持较高运转率，并且有效延长设备使用寿命。

2回转窑设备传动及支承系统技术改造

2.1案例分析

某干法中空窑设计产能为700t/d，调速范围在0.5～1.66r/min范围内，额定功率为160kW。随着产线产能扩大，回转窑已经无法满足新型干法生产工艺要求，需要通过技术改造达到3300t/d产能。通过分析可以发现，回转窑齿轮齿数和模数分别为178/21和36，设置4挡支承系统，在第3挡和第4挡中间位置布置传动装置，设备距离第3挡轮带保持3.5m距离。而采用的轮带外径达到4.8m，托轮为1.4m，跨距分别为5、10.5、18.5、22.5、23.5m。按照改造要求，需要配置旋风预热器带分解炉，要求新回转窑长径比在11～15范围内，直径达到4.3m。在窑长随之减小的情况下，需要对设备传动及支承系统进行改造，确保可以满足新设备的使用要求。

2.2改造方案

根据新的窑长，确定只需要3个支承档，因此需要去掉第1个或第4个支承档，并对传动装置的位置进行调整。

按照去掉第1个支承档的思路，考虑到原传动装置位于第3挡墩窑位置，不改变原本传动装置的位置，将导致设备处于窑尾10～12m长的悬臂上，引发结构大幅度摆动，给设备传动啮合带来不良影响，导致整个回转窑传动效率下降。针对这一情况，需要将传动装置调整到第2挡和第3挡之间。具体来讲，可以采取两种方案。首先，采取方案1就是对原本的跨距进行保留，分别为6、12、18.5和23.5m。在总长达到60m的条件下，能够达到13.95的长径比，确保支承结构的位置不变，做到充分利用原位置的地脚螺栓。但由于需要大幅度调整传动装置位置，需要新建窑墩布置小齿轮底座等结构。采取方案2，需要将第2档和第3档之间跨距增加3.5m，得到6、11.5、18.5和27m的数值。在总长达到63m的情况下，长径比能够达到14.65，保持第3挡支承结构位置不变，确保底座螺栓孔能够避开土建结构，通过穿孔固定保证结构稳固。而在第3挡支承位置布置传动装置，能够直接利用装置地脚螺栓固定小齿轮底座。在固定减速器和电动机时，考虑到地脚螺栓密集，同时规格较小，原支承系统的双头螺栓不适用，因此需要增设膜片联轴器，有效避开设备和底座间的位置。在设备传动基础能够从窑墩伸出的情况下，能够对结构进行加固，只需要新建较少的基础结构。

按照将第1挡支承拆除的思路进行技术改造，需要重新布置冷却机，拆除原本的平面。按照方案3，对剩余支承档的基础结构进行利用，可以获得6.5、10.5、22.5和23.5m的跨距。而新窑长能够达到63m，可以在第3挡和第4档间布置传动基础，但要求更接近第4挡位置。就实际情况来看，第4挡的窑墩较小，需要重新增加传动基础。通过对筒体截面弯曲应力展开分析，可知在筒体表面达到400℃时，使用的钢板厚约32mm，产生的弯曲应力达到23MPa。随着钢板厚度增加至36mm，弯曲应力能够减小至20mm。弯曲应力处于烧成带位置，为保证结构安全，需要使钢板达到36mm厚。

2.3技术分析

对三种方案进行比较，能够发现采取方案1时能够使回转窑结构保持均匀受力，有效减小筒体钢板厚度，同时无需采用过大的支承装置，能够使设备达到较轻重量。但与此同时，位于窑尾的预热器塔架距离第3挡支承的基础结构过近，将给土建施工带来较大困难，因此需要全部重新建设传动装置的基础结构，导致施工成本较高。采取方案2，在窑长有所延长的情况下，能够明显提高回转窑的产能，同时也只需要新建少量基础结构。在第4档支承结构无法拆除的情况下，可以直接新建塔架，降低系统投资。但与此同时，由于第2挡和第3挡支承间的窑距有所增加，需增厚该位置的筒体钢板，以免结构承受过大应力。在支承载荷較大的情况下，需采用大规格的托轮支承组，与原本支承部件存在差异，将给备件管理带来困难[2]。采用方案3，能够利用大空间布置冷却机，减少设备宽度，提高设备运行效率，同时可以轻松完成塔架建设。但随着筒体钢板厚度的增加，也将导致设备重量过大。而新建传动基础，也将产生较多施工费用。在综合比较的过程中，能够发现方案3中增厚钢板位置处于烧成带，将给设备长期运行带来不利影响。而方案2中预热器塔架和第3挡窑墩过近，将导致结构稳定性受到影响，同时土建费用过高。方案1只需要在分解带加厚筒体，设备增加重量较少，同时建设费用较少，从经济性、可靠性、稳定性等多角度进行考量，最终需要选择方案1进行技术改造。

3 结论

通过综合分析可知，回转窑设备受运行环境、状态等因素的影响，其设备传动及支承系统容易出现问题。在设备升级改造的过程中，需要在尽可能节约投资费用的同时，采取有效技术措施延长设备传动及支承系统使用寿命，确保回转窑能够长期、可靠运行，从而为企业带来更多生产效益。

参考文献：

[1]李强生，赵春竹.煤系针状焦煅烧回转窑内衬结构改造设计及应用[J].工业炉，2021，43（04）：53-56.

[2]汤跃，王卫德.浅析烧成系统技术改造理论依据与具体措施[J].新世纪水泥导报，2021，27（01）：51-56.