由天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)第一條5000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線已經(jīng)于2002年5月28日在安徽池州海螺水泥股份有限公司投入生產(chǎn)，并一直連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行在設(shè)計(jì)產(chǎn)量之上。
1、主要技術(shù)性能指標(biāo)
    單臺(tái)產(chǎn)能：5000t/d;
    規(guī)格：+4.8mx72m（筒體內(nèi)徑×長(zhǎng)度）；
    型式：?jiǎn)蝹鲃?dòng)、單液壓擋輪；
    窯支承：3檔；
    斜度：3.5%（正弦）；
    主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速：0.396—3.96r/min;
    輔助傳動(dòng)轉(zhuǎn)速：11.45r/h;
    傳動(dòng)功率：630kW;
    旋向：從窯頭向窯尾看窯為逆時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)。
2、回轉(zhuǎn)窯裝備設(shè)計(jì)優(yōu)化

    隨著水泥熟料生產(chǎn)線規(guī)模的不斷擴(kuò)大，裝備的規(guī)格尺寸也在不斷增加，帶來(lái)了一系列的制造、運(yùn)輸、安裝及使用的問(wèn)題。該生產(chǎn)線的回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為中4.8mx72m，見(jiàn)圖l。這是在總結(jié)國(guó)內(nèi)幾十條新型干法預(yù)分解窯的生產(chǎn)實(shí)踐
經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，并注意吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)制造能力的前提下確定的，并且著重在回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體、托輪軸承組、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)、窯頭及窯尾密封等部位進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，目的是提高裝備的可靠性，方便維護(hù)，提高裝備運(yùn)轉(zhuǎn)率，現(xiàn)分述如下。
2.1回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體優(yōu)化設(shè)計(jì)
    在回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，回轉(zhuǎn)窯的簡(jiǎn)體雖然有輪帶的支承，但由于簡(jiǎn)體、內(nèi)襯火磚、支承托輪的原因，筒體還是存在較大的變形，并且隨其本身的轉(zhuǎn)動(dòng)在不斷變化，見(jiàn)圖2�；剞D(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體規(guī)格增大引起窯簡(jiǎn)體變形增大，所帶來(lái)的直接問(wèn)題就是窯內(nèi)火磚壽命的降低。在回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體設(shè)計(jì)中所要遵循的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)就是要實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體的“橫剛縱柔”。具體說(shuō)，就是要保證回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體橫斷面具有較大的剛性，盡量減小橫斷面變形。
    回轉(zhuǎn)窯筒體徑向變形位置發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯支撐處，與簡(jiǎn)體支撐處的鋼板厚度成反比，并隨與支撐位置距離的加大而衰減，即在支承輪帶下簡(jiǎn)體變形最大，而離開(kāi)輪帶中心距離越大筒體徑向變形越小，見(jiàn)圖3。本次方案設(shè)計(jì)充分考慮了設(shè)備大型化所造成的簡(jiǎn)體橫向剛度降低的問(wèn)題，加厚了輪帶下鋼板厚度，使回轉(zhuǎn)窯的橫斷面在支承處的徑向變形盡量小，以延長(zhǎng)窯內(nèi)耐火磚壽命，提高窯運(yùn)轉(zhuǎn)率。表1為國(guó)內(nèi)相近規(guī)格回轉(zhuǎn)窯筒體鋼板參數(shù)表。
提高簡(jiǎn)體橫向剛度，降低簡(jiǎn)體徑向變形的另一個(gè)措施就是增加輪帶本身的剮度，同時(shí)控制輪帶與筒體之間，的間隙在合適的范圍內(nèi)，盡量發(fā)揮輪帶對(duì)回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體的支承作用，但又要防止由于輪帶與簡(jiǎn)體間隙過(guò)小而使簡(jiǎn)體產(chǎn)生縮頸。
    關(guān)于回轉(zhuǎn)窯筒體跨距的分布，主要考慮了簡(jiǎn)體表面溫度和附加彎曲應(yīng)力的因素。

    根據(jù)目前預(yù)分解窯入窯物料分解率≥90%的情況，一般燒成帶長(zhǎng)度約占回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)度的50010左右，出窯物料溫度一般在1370—1400C，窯筒體高溫區(qū)域長(zhǎng)。從實(shí)際生產(chǎn)情況看，窯皮的長(zhǎng)度約為5.5D—6D左右，窯皮之后的簡(jiǎn)體因失去了窯皮的保護(hù)作用而表面溫度增高，而且實(shí)際生產(chǎn)中，因?yàn)樵霎a(chǎn)而強(qiáng)化窯內(nèi)煅燒造成窯皮后的簡(jiǎn)體表面溫度經(jīng)常在400CC左右。若按照等支撐反力原則分配跨距，則第1、Ⅱ檔輪帶和支撐裝置都將處于高溫區(qū)域，容易因?yàn)檩啂�與墊板兩者的間隙不當(dāng)或即使有合適的間隙但因操作不當(dāng)，窯升溫速度太快產(chǎn)生筒體“縮頸”。而一旦產(chǎn)生“縮頸”后火磚很難砌牢，嚴(yán)重影響窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。
    回轉(zhuǎn)窯因安裝誤差、各窯墩基礎(chǔ)下沉不均、各檔輪帶、托輪、軸承磨損不同、運(yùn)轉(zhuǎn)中托輪調(diào)整誤差等原因會(huì)破壞窯中心線的直線度，造成各檔支反力發(fā)生很大變化，并在窯內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力�；剞D(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體的附加彎曲應(yīng)力的大小與回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體縱向剛度，及支承裝置間的跨度有關(guān)。我們可以根據(jù)公式1計(jì)算由于基礎(chǔ)沉陷所引起的附加應(yīng)力值：

  a為附加應(yīng)力
   M-基礎(chǔ)沉陷所引起的固端彎矩
    w——回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體斷面系數(shù)
    k——系數(shù)
    D-回轉(zhuǎn)窯筒體直徑
    L——回轉(zhuǎn)窯支承間跨度
    △——基礎(chǔ)沉陷量
    K-系數(shù)
    增大窯跨距可以使附加彎曲應(yīng)力迅速降低，但增大跨距也會(huì)引起撓度加大。公式(2)反映了跨間最大撓度與跨距之間的關(guān)系。由于跨間回轉(zhuǎn)窯筒體存在撓度，就會(huì)在支承處使簡(jiǎn)體產(chǎn)生一個(gè)偏轉(zhuǎn)角，實(shí)際造成托輪-s輪帶的接觸不勻。為此，曾有國(guó)外公司在安裝窯支承裝置時(shí)在窯斜度(3.5%或4%)的基礎(chǔ)上修正一個(gè)角度，以適應(yīng)窯簡(jiǎn)體的這一轉(zhuǎn)角。因此對(duì)于普通形式的三檔支承回轉(zhuǎn)窯而言，兩跨跨距存在一個(gè)合適的比例，使輪帶兩側(cè)的簡(jiǎn)體附加彎曲應(yīng)力較小。目前窯中兩跨的跨距值趨向于接近。

  K—系數(shù)
  q-回轉(zhuǎn)窯簡(jiǎn)體均布載荷
  L-回轉(zhuǎn)窯支承間跨度
  E-鋼的彈性模量
  I——窯簡(jiǎn)體截面慣性矩
   本次回轉(zhuǎn)窯方案設(shè)計(jì)充分考慮了窯筒體表面溫度的影響及筒體附加彎曲應(yīng)力的影響，力爭(zhēng)兼顧指標(biāo)先進(jìn)與技術(shù)可靠。表2為國(guó)內(nèi)相近規(guī)格回轉(zhuǎn)窯跨距比較。
 
    在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，回轉(zhuǎn)窯筒體采用保證6項(xiàng)機(jī)械性能（嘰、皿、8%、ak、A“和冷彎試驗(yàn)）的20g鋼板卷制而成，采用自動(dòng)焊接。簡(jiǎn)體壁厚一般為28mm，燒成帶處為32mm，輪帶下為75/80mm，由輪帶下到跨間有42/55mm厚的過(guò)渡段節(jié)，從而使簡(jiǎn)體的設(shè)計(jì)更為合理，既保證橫截面的剛性又改善了支承裝置的受力狀態(tài)。在筒體進(jìn)、出料端分別裝有耐高溫、耐磨損的窯口護(hù)板。其中，窯頭護(hù)板與冷風(fēng)套組成環(huán)形分隔的套筒空間，冷風(fēng)從冷風(fēng)套的喇叭形端口吹人并冷卻窯頭護(hù)板的非工作面，以保證該部件的長(zhǎng)期安全工作。為保證靠近窯頭溫度較高的兩檔支承裝置運(yùn)行可靠，在窯頭的兩檔輪帶下裝有特設(shè)的筒體風(fēng)冷裝置。
2.2  回轉(zhuǎn)窯支承托輪軸承組優(yōu)化設(shè)計(jì)
    支承裝置的核心是托輪軸承組。在本次回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)中，為增加可靠性，托輪軸承采用了大直徑，小長(zhǎng)徑比的軸承形式。由公式(3)可以看出托輪軸某一截面處的彎曲應(yīng)力與托輪軸承長(zhǎng)徑比(IJD)的關(guān)系。由公式3可知，在相同作用力的情況下，采用大直徑，小長(zhǎng)徑比的軸承其軸的安全性更高。

式中：
    a為托輪軸危險(xiǎn)截面處的彎曲應(yīng)力
    M-托輪軸危險(xiǎn)截面處的彎矩
  W為托輪軸危險(xiǎn)截面處的抗彎截面模量
    F托輪軸承處的支反力
    A-托輪軸危險(xiǎn)截面到軸承邊的距離
    L-托輪軸承的長(zhǎng)度
    d—托輪軸承的直徑
   為適應(yīng)裝備大型化的特點(diǎn)，將托輪軸承的止推環(huán)置于靠近托輪的內(nèi)側(cè)，改善了受力情況，提高了設(shè)備可靠性，見(jiàn)圖4。
 
2.3傳動(dòng)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)（圖5）
    傳動(dòng)裝置采用單傳動(dòng)形式。主電機(jī)選用新型變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)具有2.5倍啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，調(diào)速范圍100—1000r/min，尾部帶有測(cè)速發(fā)電機(jī)，可以指示窯體的實(shí)際轉(zhuǎn)速。與主電動(dòng)機(jī)配套使用的減速器為三級(jí)硬齒面圓柱齒輪減速器，設(shè)置了單獨(dú)的集中循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)并設(shè)有油用加熱器，從而保證了潤(rùn)滑油路長(zhǎng)期、穩(wěn)定的正常工作。窯的大齒輪通過(guò)切向彈簧板固定在簡(jiǎn)體上。大小齒輪由敞開(kāi)式齒輪罩予以密封。
    本傳動(dòng)裝置設(shè)有連接保安電源的輔助傳動(dòng)裝置和輔助傳動(dòng)電源，可保證在主電源中斷的情況下仍能盤(pán)窯操作，以防止筒體變形。輔助傳動(dòng)的設(shè)置同時(shí)也方便了檢修。
    本傳動(dòng)裝置中采用了撓性軸聯(lián)接，增加了傳動(dòng)的平穩(wěn)性，具有較大的檢修和操作空間。
    在開(kāi)式齒輪傳動(dòng)裝置的齒輪罩設(shè)計(jì)中，總結(jié)了以往的齒輪罩設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)化了密封的可靠性。
2.4窯頭和窯尾密封裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)
窯頭密封采用罩殼氣封，迷宮加彈簧片式的密封裝置，通過(guò)冷風(fēng)套的喇叭口吹人適量的冷風(fēng)以冷卻窯頭護(hù)板，受熱后的冷風(fēng)由密封罩頂部排出至大氣。交迭的耐熱鋼片適度壓緊于風(fēng)冷套的簡(jiǎn)體上，保證在窯稍有偏擺時(shí)，仍能保持良好的密封效果。為提高窯頭密封的可靠性，增加窯頭密封的使用壽命，窯頭密封的彈簧片由三層構(gòu)成，內(nèi)層為耐熱鋼片，中間為隔熱層，外層為彈簧片，見(jiàn)圖6。
 
    窯尾密封采用杠桿式（或直壓式）石墨塊密封及潤(rùn)滑系統(tǒng)（圖7），這種密封裝置能夠滿足窯的軸向移動(dòng)和徑向
偏移。石墨塊密封的壓緊裝置采用受壓彈簧，并在布置上遠(yuǎn)離熱源同時(shí)為彈簧設(shè)置護(hù)套+從而延長(zhǎng)彈簧使用壽命；為壓桿設(shè)置導(dǎo)向套筒及合理地選擇彈簧的長(zhǎng)徑比，有效防止了壓桿卡死的可能。這種裝置有良好的密封效果，簡(jiǎn)單可靠的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也便于操作與維護(hù)。
3、回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)
    以上對(duì)50fflt/d回轉(zhuǎn)窯的裝備開(kāi)發(fā)作了較為詳細(xì)的介紹，其在投產(chǎn)后的運(yùn)行參數(shù)列于表3。
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