李海濤：水泥回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行維護(hù)與保養(yǎng)

近年來，窯筒體開裂現(xiàn)象屢見不鮮。為此，洛陽理工學(xué)院教授李海濤在“2020第八屆中國水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會”做出《水泥回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行維護(hù)與保養(yǎng)》的精彩分享。  

李海濤教授表示，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)運(yùn)行的特點是重載、高溫和連續(xù)運(yùn)行。由于回轉(zhuǎn)窯存在一定斜度，且首尾跨度長，自重大，加上傳動部件的長期磨損、筒體溫差大、檔位基礎(chǔ)沉降以及液壓擋輪使用不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，在長期時間過程中可能會出現(xiàn)窯筒體徑向擺動大，導(dǎo)致窯尾漏料嚴(yán)重；窯筒體不受控制的上下竄動，影響托輪與輪帶的壽命；大齒圈、托輪等震動異常，窯齒輪傳動頻繁振動，影響正常生產(chǎn)；軸瓦發(fā)熱；回轉(zhuǎn)窯襯磚的頻繁破碎和脫落，縮短耐火磚使用壽命；回轉(zhuǎn)窯傳動力矩及各擋位支承軸承受力異常等現(xiàn)象。  

李海濤教授分析窯筒體開裂主要有三方面的原因。一是由于筒體腐蝕。有害氣體，尤其是P、S的存在，會產(chǎn)生冷熱脆性和熱腐蝕，在有害成分富集區(qū)筒體極易產(chǎn)生腐蝕凹坑，筒體厚度損失較多，筒體強(qiáng)度下降，長期在彎矩的作用下，筒體產(chǎn)生裂紋。二檔輪帶部位的筒體處于上過渡帶，該部位磚面上沒有窯皮或是只有時塌時長的副窯皮，筒體溫度相應(yīng)也較高。同時該處筒體受到的扭轉(zhuǎn)、彎曲和剪切等交變應(yīng)力也最大，長期在高溫狀態(tài)下運(yùn)行，是窯筒體的薄弱點。筒體在400℃時,金屬組織結(jié)構(gòu)開始變化，高于400℃時筒體鋼板強(qiáng)度和剛度會顯著下降，這有引起裂紋產(chǎn)生的危險。  

二是由于筒體變形。筒體變形在整個窯體上均會出現(xiàn)，而橢圓度變形在輪帶部位最為嚴(yán)重，尤其是二檔輪帶處，這里筒體溫度高，如果輪帶與筒體墊板之間間隙過大會造成筒體的橢圓度變大，引起耐火磚壓應(yīng)力的增大從而發(fā)生襯磚的碎裂和脫落。三是由于筒體直線度偏差大，應(yīng)力集中。停窯翻窯時，輪帶與托輪對筒體的拉力過大，從而導(dǎo)致溫度應(yīng)力、焊接應(yīng)力、工作應(yīng)力集中。  

接著，李海濤教授介紹了水泥窯筒體運(yùn)行中檢查測量的幾個方面。一是輪帶、托輪組的檢查。主要檢查輪帶與墊板之間有無異常響聲，擋塊、擋環(huán)有無脫落、裂紋，輪帶與托輪的接觸、表面磨損是否良好，各托輪承受壓力是否均勻，推力方向是否一致。各托輪組球面瓦內(nèi)冷卻水暢通，管路有無漏水現(xiàn)象，托輪軸頸上油膜厚薄是否均勻、油質(zhì)是否清潔，油標(biāo)油位是否符合要求，且各托輪軸承溫升是否正常，冷卻托輪風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行可靠；  

二是傳動裝置的檢查。主要檢查大、小齒輪及傳動裝置運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，有無敲擊聲，大、小齒輪面接觸斑點沿齒高不少于40%，沿齒長不少于50%，大齒輪的徑向、軸向擺動在正常范圍，帶油輪的轉(zhuǎn)動靈活，各齒面油量充足，油粘度合適，傳動密封裝置無漏油和不正?，F(xiàn)象：如大小齒輪采用噴灑系統(tǒng)實施潤滑，則也要檢查判斷其可靠性。傳動裝置地腳螺栓及其它聯(lián)接螺栓有無松動，各軸承座溫升正常；主電動機(jī)散熱良好，運(yùn)行電流、繞組溫度在規(guī)定值內(nèi)。  

三是窯筒體的檢查。一般應(yīng)密切注意窯筒體表面溫度變化情況，  

按要求窯筒體表面最高溫度應(yīng)保持在380℃以下，只偶然才允許達(dá)410℃，不能超過415℃，否則將會由于窯筒體鋼板強(qiáng)度和剛度的顯著降低而引起產(chǎn)生裂紋等危險。其次是保持窯筒體對接焊縫有無裂縫、筒體無嚴(yán)重擺動現(xiàn)象，液壓擋輪運(yùn)行可靠，窯筒體上下游動平穩(wěn)。  

四是檢查輪帶滑移量的變化。輪帶滑移量的變化反映出輪帶內(nèi)側(cè)與墊板間隙的改變，滑移量小會發(fā)生輪帶將筒體抱死現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)生縮頸，引起耐火磚的碎裂、掉落；滑移量大，輪帶在墊板上長時間的軸向移動會導(dǎo)致部分擋鐵先后被頂?shù)?，輪帶還會繼續(xù)軸向竄動，當(dāng)輪帶在托輪上發(fā)生向一側(cè)的較大偏移，托輪兩側(cè)軸承的受力狀態(tài)就會發(fā)生較大偏差，受力大的軸瓦會出現(xiàn)油膜變薄或破壞，從而發(fā)生軸瓦溫升或燒瓦。  

五是檢查液壓擋輪的工作狀態(tài)。使用液壓擋輪的目的是使托輪與輪帶均勻接觸，并使大小齒輪嚙合正常，同時還要兼顧窯頭和窯尾密封裝置的安全，擋輪行程的確定首先要考慮的是使托輪與輪帶沿寬度方向能全部接觸到。因此應(yīng)嚴(yán)格控制回轉(zhuǎn)窯的上竄和下滑速度，竄動過快有拉傷傳動齒輪以及托輪與輪帶表面的危險，液壓擋輪運(yùn)行速度一般應(yīng)穩(wěn)定在2～3mm/h以下，保證上行與下滑時間之比≤1，一個全程以8～10h為宜，也可以更長，只要能使托輪與輪帶在擋輪行程內(nèi)均勻接觸即可。液壓擋輪運(yùn)行中壓力參數(shù)的變化與托輪受力狀況有著直接的關(guān)系。  

六是窯筒體橢圓度測量。 

七是檢查窯筒體表面溫度變化情況。以防掉磚紅窯事故及提供在何處何時更換耐火磚的依據(jù)，窯筒體表面最高溫度不允許超過400℃，否則將會由于窯筒體鋼板強(qiáng)度和剛度的顯著降低，引起產(chǎn)生裂紋的危險；檢查窯筒體對接焊縫有無裂縫；檢查窯筒體有無嚴(yán)重擺動現(xiàn)象，窯筒體竄動是否穩(wěn)定；燒成帶筒體若沒有淋水裝置，應(yīng)檢查水管孔眼有無堵塞，淋水量是否充足分布是否均勻。  

八是檢查輪帶擋圈（擋鐵）的磨損情況。擋圈（擋鐵）的作用是傳遞窯上行和下滑的推力，擋圈可以加強(qiáng)推力的整體性和均勻性，避免不均勻受力使擋鐵脫落。雖然擋圈的存在能改善擋鐵受力的均勻性，但是在焊接擋鐵時如果沒有規(guī)范控制擋圈（擋鐵）與輪帶的等距性，少數(shù)擋鐵受力偏大脫落的現(xiàn)象還是會發(fā)生，輪帶與兩側(cè)擋圈的間隙應(yīng)各留1～2mm。因此，當(dāng)輪帶擋圈（擋鐵）出現(xiàn)嚴(yán)重磨損或損壞時應(yīng)及時組織處理，輪帶與擋圈間隙過大會引發(fā)輪帶的軸向偏移和歪斜現(xiàn)象，這樣會造成托輪兩側(cè)軸承受力情況出現(xiàn)偏差，嚴(yán)重時會發(fā)生軸瓦超溫現(xiàn)象。  

九是檢查輪帶下筒體墊板的裝配和運(yùn)行狀態(tài)。輪帶下筒體墊板的作用是增加筒體的剛度和避免筒體磨損，在裝配墊板時要求墊板與筒體應(yīng)緊密貼合，0.5mm塞尺最大塞入深度不大于100mm，限位小擋塊應(yīng)緊密貼合墊板。除此以外，運(yùn)行過程中應(yīng)關(guān)注輪帶部位筒體的溫度，如果出現(xiàn)徑向或軸向溫差較大應(yīng)及時調(diào)整燃燒器，防止輪帶部位筒體局部膨脹量過大造成墊板變形失去其功能。尤其是在點火升溫期間，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行升溫曲線，嚴(yán)防升溫過快造成輪帶部位筒體出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，造成墊板因變形而失去功效。至于墊板磨損使得輪帶滑移量超限時應(yīng)做好更換墊板或增加調(diào)整墊板的準(zhǔn)備工作。瓦受力狀態(tài)改變的反映，應(yīng)該引起高度重視。  

十是檢查輪帶與托輪接觸面積的變化。檢查軸面的油膜狀況和止推盤與軸瓦端面的兩側(cè)間隙（兩側(cè)總間隙之和一般為3～5mm），對于止推盤在托輪兩側(cè)的情況，間隙的控制為上端（進(jìn)料）偏大；反之，止推盤在托輪軸兩端則下端間隙控制偏大。窯運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如果受到較大的軸向力，會使得輪帶與托輪表面出現(xiàn)不均勻接觸，會出現(xiàn)明暗相間的條紋，長期的不均勻接觸，會造成托輪與輪帶的磨損，有時還會在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)托輪振動現(xiàn)象。若出現(xiàn)這種狀況應(yīng)加強(qiáng)檢查止推盤與軸瓦端面的間隙，發(fā)現(xiàn)油膜變薄或出現(xiàn)摩擦升溫情況應(yīng)立即采取應(yīng)對措施，方法有改變摩擦系數(shù)法和調(diào)整托輪軸中心線法，具體采用何法應(yīng)視情應(yīng)對。如果是輪帶兩側(cè)筒體溫差過大原因使得輪帶與托輪接觸面積發(fā)生較大改變，托輪軸瓦出現(xiàn)超溫的幾率將會增大。因此，輪帶與托輪接觸面積的變化是托輪軸瓦受力狀態(tài)改變的反映。  

十一是檢查輪帶部位筒體溫差。筒體軸向和徑向表面溫差同時偏大時應(yīng)引起重視，這種情況若同時發(fā)生在中間或窯頭檔輪帶附近的筒體上，危害性將會倍增，托輪軸瓦超溫的可能性也會隨之增大。以5000噸窯為例，按熱膨脹量計算公式，假設(shè)二檔輪帶下筒體溫度為350℃時（設(shè)環(huán)境溫度為20℃），其徑向膨脹量為19.8mm。若筒體在徑向180°位置，表面溫差為100℃時，筒體兩半圓直徑則相差6mm，周長相差18.8mm，此時托輪軸瓦超溫的幾率將會增大。橢圓度的變大會引起耐火磚壓應(yīng)力的增大從而發(fā)生襯磚的碎裂和脫落。因此，輪帶部位筒體表面溫差的增大不容小視。  

十二是回轉(zhuǎn)窯筒體直線度的測量。筒體測量法：在回轉(zhuǎn)窯鑲砌耐火磚前（或剝掉一部分耐火磚），在筒體內(nèi)選取幾點，進(jìn)行水平直線度和垂直直線度的測量方法。這種測量方法的優(yōu)點是簡單、直接，缺點是必須停窯檢修時測量，需要剝掉耐火磚，受筒體變形影響不夠準(zhǔn)確。輪帶測量法：測量輪帶的水平直線度和垂直直線度的方法。這種測量方法的優(yōu)點是技術(shù)成熟，測量準(zhǔn)確（輪帶變形量?。鋺B(tài)熱態(tài)均可測量，缺點是水平直線度測量時較麻煩。  

最后，李海濤教授分享了回轉(zhuǎn)窯維護(hù)與保養(yǎng)相關(guān)知識。一是關(guān)于回轉(zhuǎn)窯停機(jī)轉(zhuǎn)窯期間的維護(hù)與保養(yǎng)。首先，回轉(zhuǎn)窯停機(jī)后擋輪液壓站連鎖停止運(yùn)行，回路電磁換向閥此時不得電，保持鎖閉狀態(tài)，液壓系統(tǒng)自身設(shè)置滿足自動鎖壓狀態(tài)，但需定期檢查復(fù)核壓力表等參數(shù)，確保無泄壓等異常；其次，冬季窯停機(jī)后，計劃轉(zhuǎn)窯前，應(yīng)提前檢查各托輪瓦內(nèi)部，包含潤滑油、油槽、油勺等，確保內(nèi)部無異常、托輪瓦滿足潤滑條件后方可進(jìn)行轉(zhuǎn)窯；再者，注意回轉(zhuǎn)窯停機(jī)后轉(zhuǎn)窯間隔時間。停窯第一個小時內(nèi)，每5-10分鐘轉(zhuǎn)窯1/4圈；第二個小時內(nèi)，每15-20分鐘轉(zhuǎn)窯1/4圈；第三個小時內(nèi)，每30分鐘轉(zhuǎn)窯1/4圈；四小時及以上，每小時轉(zhuǎn)窯1/4圈，直至窯筒體冷卻至常溫；回轉(zhuǎn)窯筒體冷卻至常溫后，每24小時轉(zhuǎn)窯1/4圈；長時間停窯時（筒體常溫），根據(jù)檢修情況，為防止窯體彎曲、變形，每隔7天轉(zhuǎn)窯體90°或180°。遇到將大雨及大雪天，以上規(guī)定轉(zhuǎn)窯時間減半；如窯筒體溫度在200℃以上時，應(yīng)慢轉(zhuǎn)連續(xù)轉(zhuǎn)窯，同時注意各托輪瓦潤滑情況，連續(xù)慢轉(zhuǎn)時間單次不宜超過30分鐘，否則必須手動對各托輪瓦口進(jìn)行淋油（托輪瓦間歇潤滑，避免燒瓦）；窯內(nèi)新砌耐火襯后點火前，為防止耐火襯變形，需降低轉(zhuǎn)窯頻率，按照每7天左右轉(zhuǎn)窯1/4圈。  

二是關(guān)于冬季回轉(zhuǎn)窯筒體保溫的知識。根據(jù)筒體直徑及長度確定制作保溫被。棉被包裹前，筒體均勻纏繞伴熱帶，間距500-1000mm，根據(jù)筒體長度留出3-4段連接電源接頭，鋪設(shè)伴熱帶（或電熱毯）。伴熱帶施工完成后，將保溫被包裹在筒體上。施工時注意不要擠壓、破壞到伴熱帶，以免伴熱帶短路。保溫被包裹一張完成后，再接著包裹第二張，直至整個筒體全部包裹完成(結(jié)合企業(yè)自身情況重點二三擋間)。吊車配合施工，進(jìn)度塊，效率高。一般窯點火升溫后，將保溫被按順序保護(hù)拆下，疊整齊后放庫房貯存，以備后期使用。  

三是在筒體內(nèi)表面裝不銹鋼板內(nèi)襯，避免筒體內(nèi)壁和耐火磚直接接觸。  

四是在筒體內(nèi)表面貼耐高溫保溫氈。