JLY3809机立窑窑体及卸料部件文档格式.docx
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2.1.1.1窑体结构组成
窑体由窑壳（筒体）、窑衬、隔热层、衬板与铁砖等部分组成。
（一）窑壳（筒体）
窑壳的作用是承受物料和风压的作用以及温度变化的影响，要求窑壳的材料具有一定的强度、较好的密封及良好的可焊性。
窑壳材料一般学用A3的钢板卷焊而成，筒体厚度一般为8~10mm。
（二）窑衬
窑衬是直接与高温物料相接触的部分，其作用是保护窑壳，要求它具有耐高温、高硬度和良好的耐磨性。
常用的窑衬材料有粘土耐火砖、高铝耐火砖、磷酸盐耐火砖及新型窑衬材料等砌筑。
（三）隔热层
在窑壳与窑衬之间设置隔热层，其作用是减少窑体的散热损失。
常用的隔热层材料有矿渣棉、膨胀珍珠岩以及石棉粉末和干矿渣的混合物等，一般隔热层厚度为250~500mm。
为了减少机械立窑的散热损失，可在烧成带处的窑壳外增设保温层，以及提高热效率。
（四）衬板与铁砖
机械立窑与塔式篦子相对的窑体。
由于卸料装置的运转，熟料对该部位内壁产生较大的摩擦力与挤压力。
因此，筒体须装置衬板以保护窑体。
衬板材质的选择。
一般宜选用铸铁衬板或铸钢衬板，不宜选用高锰钢，因高锰钢在与红热状态的熟料接触，有析出碳化物降低耐磨性的趋向。
2.1.1.2窑体的高度与外径
窑体按其高度可分为三段
（一）窑体上段（窑上端喇叭口扩大段）
该段是立窑的预热、干燥、分解、与烧成带处，温度约为1300~1450度，从节能观点出发，该处保温尤为重要。
在立窑扩大口和烧成带接触物料的外层处，一般可选用高铝制耐火砖，该处不直接接触物料的窑衬可选用普通粘土砖。
（二）窑体中段（窑体的冷却带）
该段由外层筒体、隔热材料、保温窑衬材料、耐火砖及铁砖组成。
（三）窑体下段（立窑的冷却带）
它由两层钢板组成，中间为空气隔热层，内层安置衬板和外颚板，外颚板一般用螺栓固装在窑体上。
冷却带的衬板高度。
对直径￠2~￠2.5m机立窑一般为1.2~1.4m。
冷却带的铁砖高度。
对于直径￠2.5m机立窑，一般为0.8~0.9m。
筒体外径的确定：
=
+（900~1000m）
式中
——筒体外径（mm）；
——立窑的有效内径（mm）；
3.本机立窑窑体总体设计
图3-1机立窑扩径改造示意图
1.喇叭口耐火砖2.普通红砖保温层3.膨胀珍珠岩粉混凝土
4.无石棉硅酸钙板5.新扩径的金属筒体6.新筒体支撑
7.磷酸盐耐火砖筒体8.原金属筒体
3.1窑体的总体结构的设计
JLY3809机立窑的直径D3=3.8米，高度为H=9米。
这样的机立窑是属于矮胖形的窑形。
立窑直径小一直是影响立窑水泥生产线生产能力的“瓶颈”，过去一直认为立窑直径扩大以后，窑内通风和热力场分布的不均匀性加剧，煅烧条件和烧成火候的差异将扩展，窑的工况处于不正常的故障状态，无法维持持续正常生产。
近年来，经过立窑水泥工作者的不懈努力，通过优化窑形结构的设计、卸料通风部位的改进、加强窑体保温、小料球煅烧、改进配料方案和窑工操作方法等一系列技术措施，立窑直径有大幅度提高。
目前Φ3.5m、Φ3.6m机立窑已在全国60多家水泥厂推广使用，而且由于采用了一系列有针对性的技术措施，窑越大越好烧，Φ3.6m机立窑台时产量高达25t/h、熟料强度均在62MPa以上，煤耗在900Kcal/kg熟料以下，技术经济指标和新型干法窑相比毫不逊色。
南京立窑所正抓紧进行Φ4m、Φ5m机立窑的研发工作，新一代超大直径优质高产机立窑即将问世！
本机立窑窑体的计算
D3=3800mm,
D2=D3+2×
（H1×
tga）=3800+2×
（1500×
）=4500mm，
D1=D2+2×
（2×
L1+L2+L3）=4500+2×
230+170+120）=6000mm；
3.1.1立窑高径比
立窑的高度是为了保证熟料在窑中的烧结和充分的冷却，所以立窑高径比历来为水泥工作者所重视。
立窑改造时为不增加太多的土建费用，往往保持原有窑房高度上进行，因此必须考虑高径比。
比较保守的高径比一般控制在4左右，后随着全黑生料和小料球煅烧与新技术的采用，才降低至3－3.5。
目前立窑高径比有重大突破，采用低风压大风量风机，Φ3.6m窑最小高度仅8.5m，高径比2.33，立窑高度大大降低，不但风机功率消耗大大降低节约成本，而且加快熟料冷却，产量高质量好。
故我设计的机立窑的高径才比为9/3.8=2.368。
3.1.2喇叭口机构的设计
喇叭口角度的确定
立窑喇叭口的机构形式包括喇叭口砖、窑口砖、隔热材料和筒体等。
喇叭口砖直接接触高温物料，除要求其化学稳定性好、耐磨性能强等特征之外，还要求其整体强度要高；
窑口砖砌在喇叭口砖上层，并用高铝水泥封口（称为窑口），起封压喇叭口砖、隔热材料层的作用，煅烧操作时还要承受撅边、撬杠时钢钎的冲击，要求具有较高的抗压强度。
窑口的质量对增加喇叭口砖的整体强度与锁风性能，具有及其重要的作用。
隔热材料填充在耐火砖与筒体中间，起减少热量传递、保持窑内煅烧温度的作用，并对耐火砖起支撑作用。
立窑高温带即喇叭口部位物料温度要求达到1450度以上，且燃烧需要大量的空气，窑内通风阻力很大（￠3.2m窑约需要大量的空气量300
压力可30kPa），这是对喇叭口结构的保温性能和锁风性能提出了严格要求。
图2al为预热过程（即湿料层部分）的喇叭口角度，a2为烧结过程中的喇叭口角度，显然al＞a2，al与a2的差值与各厂的生料球的物理化学性能及成球的工艺条件有关，一般为2.5~3.5°
。
hl、h2分别为喇叭口角度a1、a2的高度，一般h2≈h1。
图3-2立窑双角度喇叭口示意
对于采用双喇叭口角度的立窑，操作必须稳定，亦即底火层能控制的在较为恒定的深度。
设想一台操作变化大、底火层忽上忽下的立窑，必然会引起预热干燥过程与烧结过程位置在不断剧烈变化，则双喇叭口角度还有什么意义呢!
目前，我国立窑喇叭口的设计一般根据机立窑的收尘方式确定，一般采用大布袋除尘器或电除尘器，采用浅暗火操作，喇叭口角度α=13.5－14.5°
采用暗火或深暗火操作喇叭口角度一般12.5~13.5°
JLY3809机立窑就是注意了这方面参数的选择，喇叭口角度α=13°
喇叭口高度
喇叭口的高度与角度一样，深暗火或暗火操作的喇叭口高度要比浅暗火操作的高。
同时还因立窑直径不同而异，直径大的，喇叭口高度相应要大些，唯一的原则是维护立窑煅烧熟料过程中的整个烧成带位置，绝大部分在窑直筒部分之上的喇叭口部位，且烧成带的最低处必须在喇叭口与直筒部位接口处600mm以上。
一般采用大布袋或电收尘器，采用浅暗火操作，喇叭口深度H=0.5~0.55D，暗火或深暗火操作，喇叭口深度H=0.55~0.6D。
煤的挥发份对喇叭口角度也有一定影响，一般煤的挥发份高，喇叭口深度要浅一些；
煤的挥发份低，喇叭口深度要深一些。
综合考虑以上每方面（如图3-3）
选择H1=1500mm
H2=2000mm
3.1.3窑体保温
大规格直径机立窑，尤其要重视窑体保温措施，窑体保温直接影响机立窑产、质量，由于窑体保温不好，配煤增加，中部热量过剩，造成中部煅烧带延长，底火下移，影响机立窑煅烧，产量降低。
如图3-3窑体结构就是进行了内保温改造。
防止了高温带部分金属筒体长期处于高温状态下而出现恶果。
如此，不仅根除了重大的事故隐患，并且将高温带窑体的外保温更节能的效果。
3.1.4强力导风铁砖
强力导风铁转在立窑扩径技术改造中起到了重要的作用，是一项成功的技术，不论是中心传动，或是边缘传动的立窑都可以推广应用。
对于立窑生产中遇到的普遍问题，如中风不足、边风过盛等偏火现象。
采用强力导风铁砖后，风向顺着铁砖120
斜面往上，边风到第2层铁砖下面受阻，使风向往窑中心推，这样往返10多次，使窑内的风向、风力起了很大的变化，中风比以往强劲有力，边风也均匀向上，使偏风难以存在，死角地方存在的问题就可以得到解决。
采用强力导风铁砖后，在窑内卸料过程中，下料时料首先和塔篦相切，把大块物料破碎。
同时又代替了部分内筒体和护板。
JLY3809机立窑采用的就是这样的强力导风铁砖（如图3-4）
图3-4强力导风铁砖
4．本机立窑的卸料装置设计
水泥机械立窑主要由烟囱、窑罩、加料装置、`窑体、卸料装置、传动装置（有些结构中与卸料装置难以分开）、控制部分等组成。
其中加料装置、窑罩、烟囱、窑体等部分已日趋成熟，而卸料装置乃是影响机立窑产质量的重要因素，其性能
要素主要是通风性能（包括中风性能）与拨动熟料的性能。
图4-4水平齿型篦子
c.从支承方式看，有立轴支承型、钢球支承型两种。
立轴支承型结构复杂，它至少有大立轴、下料溜子（考虑到该易损件更换方便，常为两半组合结构）、锥形漏斗（内含立轴上轴承座）、轮毅、底盘等较笨重的零部件;
且上轴承座一旦损坏后，维修困难，这类设备虽然一次性投资大，但在轴承正常润滑的条件下，运转率高，维修频率低。
下料溜子即使坏了，更换也极其方便，用户反映较好。
钢球支承型可分为边缘传动型与油缸摆动型，其结构简单，因钢球、上压环、下压环在低速、重载、粉尘大环境下工作，故易损件相对多些。
边缘传动型机立窑支承钢球一般在干摩擦状态下工作。
运转半年左右，塔篦子下移5mm以上，导致齿轮与销轮不能始终对中线啮合;
当塔篦子下移达30mm时，则传动完全卡死，齿轮已开始根切销轮上缘，一般需更换钢球，严重时需同时更换轴承上、下压环。
油缸摆动型机立窑支承钢球润滑条件良好（常为油池润滑）。
当工作一年左右时，塔篦子下移3mm以上，迷宫密封槽内的石棉绳磨尽，每年大修时更换钢球等易损件;
正常工作状态下，运转率达95%以上。
当然，若存在零部件质量问题、出料温度太高、润滑油补充不及时等原因，则会导致易损件磨损加快，运转率将下降到75%以下。
当塔篦子下移20mm左右时，柱塞与油缸开始受卡。
上述这类技术间题，有些已基本解决，有些仍在解决之中。
d.从回转性能来看，有回转型与往复摆动型两种。
摆动型结构（常用柱塞油缸推拉）一般比回转型结构简单。
但从理论上看，回转型对大块熟料的拨动能力要强。
实践表明，这两类窑之差别不会直接导致产质量上的差别，有不少厂家使用这两类窑效果均较好。
一些人曾认为摆动型有所谓“死角”、“死点”，是产生偏火的原因之一，其实这是不符合客观事实的。
因为摆动型篦子上每一点都在往复移动，亦会达到拨动熟料、卸出熟料之目的。
e.从传动性能上看，可分为液压传动与机械传动两类。
液压传动易实行自动控制与过载保护，对日常管理要求较高;
机械传动相对简单些，故障易排除，对日常管理要求低些。
这两类窑在技术与管理水平不同的水泥厂中，均有效果较好的使用。
f.从送风方式看，可大致分为底送风（常用于大立轴支承式窑）、气室通风（常用于无立轴式支承窑）。
底送风由于考虑到大立轴的存在，难以另外加送中风，只能从锥形漏斗锥体部分开对称两孔安设进风管进风，而锥形漏斗中部为轴承座，难以设置垂直中风管与两进风管相连，故进风阻力明显大于气室通风;
而无立轴式支承窑则可另加中风管，直送至篦子下。
实践表明，采用了中风管中风显著加强，明显利于水泥缎烧。
在目前广泛使用塔式卸料装置的同时，还有反映较好的盘塔式卸料装置和半球式卸料装置。
盘塔式卸料装置集盘式、塔式优点于一体，具有较强的通风、卸料能力，只是磨损稍严重些。
盘塔式卸料装置的盘塔部分除每年大修时堆焊外，四年至少更换一次;
而塔篦子两年只需堆焊一至二次。
半球式卸料装置拨动熟料能力强，中风效果好，然其阻力矩较同规格塔式卸料装置高20%左右，配套传动装置功率需相应加大。
综上所述，水泥机械立窑的卸料装置对立窑的性能至关重要，必须优先保证其先进性，以优质、高产、低消耗为目标，同时考虑近期效益与远期效益，将机械立窑装备的技术水平推上一个新台阶。
经过不断的研究，目前市场采用了新型卸料篦子。
目前，国内窑型的参数数据列于下表（4-1）。
表（4-1）窑型的参数数据
塔式机立窑窑型（m）
有效内径
（m）
塔篦下端直径
塔篦子高度
塔篦锥角
（
）
塔篦子型式
塔篦子通风面积
￠2.5×
10
￠2.5
~￠1800
844
100
单偏心
0.7859
￠2/￠2.2×
8
￠2.0
~￠1512
750
￠2.2×
8.5
￠2.2
~￠1650
790
85
双向双偏心
0.2560（上海）
￠2×
~￠1475
680
93
单向双偏心
（四川）
大直径机立窑卸料结构不宜采用塔式结构，因为塔式结构不仅增加卸料部分高度，缩短窑的有效高度，而且随着窑径扩大，塔式窑中、边部卸料能力不均匀性越大，造成中部卸料速度远远大于边部卸料速度，必然造成底火拉深，中风不足。
即使是塔式窑结构，千万不要采用高塔篦。
应选择卸料均匀性好的双曲面可换齿高效节能塔篦（见图4-5）。
双曲面可换齿高效节能塔篦主要性能特点：
a．破拱、破碎能力大，卸料能力强；
b．破碎卸料均衡，底火平稳；
c．通风面积大，通风阻力小，通风均
匀性好。
图4-5双曲面可换齿高效节能塔篦
图4-6双曲面可换齿高效节能盘塔
大直径机立窑卸料结构宜选用通风面积大、卸料均匀性好的双曲面可换齿高效节能盘塔结构（见图4-6）。
该盘塔主要性能特点：
a．塔尖、盘体采用双曲面结构设计，兜风效果大大提高，气流阻力减小，中心通风加大，上风速度加快且通风均匀性好；
b．破碎卸料平衡，中、边部物料下移速度落差减小，稳定底火；
c．塔尖、爪齿、颚板使用寿命长，且更换方便；
d．产量提高15－20％，煤耗降低，熟料强度提高。
采用以上卸料结构不仅破碎卸料能力大，而且卸料均匀性好、底火平浅、不拉深、落料平衡、中风强，窑面不正常情况少，工人好操作，产量高、质量好。
4.4锥形漏斗
4.4.1作用
a．起着集料和漏料作用，它将环形颚口破碎后的物料汇集起来，并漏落至卸料溜子及料风管；
b.它在立窑的送风口及检修门，它有4个口（即2个送风口和2个检修口），并各成180
对称布置；
c.是重要的定位和支承部件。
主轴与筒体的同心靠它定位，并承受拨拱破碎的力和振动。
4.4.2材质选择
由于锥形漏斗承受物料下落的摩擦作用，要求设计成较好的强度和良好的耐磨性。
为此，漏斗体须内衬板以延长起使用寿命。
锥形漏斗有整体式铸钢和铸焊组合式结构。
一般采用铸焊组合结构，在其中心轴承部位选用铸钢件（ZG35），其它部位采用厚为20mm的钢板焊接组合成锥形漏斗。
为了顺畅卸料，锥形漏斗的锥角取
5.本机立窑密封装置的设计
5.1密封装置的作用
立窑卸料装置主要起所锁风作用（即漏风量），其锁风效果的优劣，直接影响送入窑内的风量。
如果漏风量增加则使窑内的风量减少，入窑风速也随之降低，使底火煅烧速度减慢，影响熟料产质量的提高；
反之，锁风效果好，进入窑内的进风量大，风速也相应提高，加速底火煅烧速度，提高熟料产质量。
机械立窑的密封装置，以往一般采用负责笨重的三道密封闸门。
自从封料卸料器1992年研制成功以来，由于它的优点很显著，因此，很快被普通采用，不新设计的机立窑全部采用，而且正在生产的机械立窑也全部用料封卸料器替代笨重且易磨损的三道或四道闸门。
料封卸料器具有结构简单、操作方便、安装和维修容易、便于实现自动控制、锁风效果，漏风小和便于除尘处理等优点。
它的缺点是如不能认真管理时漏风量较大。
5.2料封类型、结构及软接头
料封目前有两种类型：
垂直料封和水平料封。
a）垂直料封
垂直料封见图5-1是有一根直径250~400mm、长2.4~4.0m的细长圆管（料封管）与水平面成70~90度倾斜，通过天方地圆接头，安装于机械化立窑集料出口处口，下端装置节流器，（一般用电磁振动给料机）和自动控制系统组成。
b）水平料封
当窑房高度的限制，不能采用垂直料封一般采用水平料封，它用振动料封管达到锁风要求。
与垂直料封相比其主要优点是：
可降低厂房高度，减少建筑费用，当振动料封管尺寸设计的合适，长度教长时，其锁风效果较好。
在采用水平料封管的同时，需加一段垂直料封管或者下料管，但下料管与振动料封管连接部分的动静密闭器容易损坏，影响水平料封的锁风效果，因此需加质量好的软接头。
c）软接头
下料管或垂直料封与活动的水平料封想连接的部分称为软接头，它既起连接作用又起密封作用。
因为，下料管出口粉尘较大，若密封不好环境污染严重，因此要求软接头的密封性能要好。
另一方面由于出口熟料温度较高，因此，还要求还要求它耐高温，耐磨性好，更换维修方便等。
图5-1垂直料封
5.3料封卸料器的结构
它是承料斗与料斗管之间的过渡体，大块熟料分散通过过渡体进入料封管，是保证散碎熟料顺利通过小径料封管的基本条件。
一般过度体内不存料，熟料块就分散、单个自由的通过过渡体而落入料封管内。
熟料处于散落状态，不会产生棚卡料现象。
当窑内卸料过多时，过度体内有存料，熟料不能处于散落状态易卡料。
因此，天方地圆接头的形状就是关系到熟料能否畅通的关键，所以设计是否正确很重要，目前有三种形式。
图5-2长正锥形
（1）短正锥形
（2）偏斜锥形（3）
a）长正锥形
如图1所示。
效果好，不易卡料。
但占用高度较大。
b）短正锥形
如图5-2所示。
虽然高度较低，但若不能保证物料散落时，易造成棚料、卡料。
c）偏斜锥形
如图3所示。
目前有很多，其底板与地面倾角为40
~45
，以45
较好，顶板b与物料接触面的倾角50
~60
较好。
2．料封管
它是料封卸料器的主体，直接关系到锁风出料效果，料封管越长，管径越小，则阻风效果越好，漏风量越少。
但料封管过长，厂房过高，使建筑等费用增加，管径过小，出料不宜畅通。
通过试验，结合生产实践的总结，有以下数据可作参考。
a）料封管长度
最短不能小于2m，其中锁风料柱最短不能小于1.6m，若小于1.6m则锁风效果已达不到基本要求，易产生跑风事故，考虑厂房建筑高度，最长可取3.5~4.0m。
b）料封管直径
料封管直径大小是影响漏风量的决定因素，因此在使熟料能卸出的前提下，应尽量减少料封管的直径。
可根据两个熟料大块一横一竖同时下落，来确定料封管直径，建议采用下式计算：
d=K
式中d——料封管内径，mm;
——熟料最大块长、宽、高的算术平均值，mm;
K——系数1.7~2.3。
6．结论
近2个月的毕业设计接近尾声。
这次设计是我们对四年来所学知识的综合运用，是各门课程的理论用之于实践的最初途径。
通过设计，我们对本专业的知识，有了更深刻的了解和掌握。
为将来能更好的运用打下了基础。
设计之前，我们在刘教授，杨老师的带领下去海安双楼及大公两地的建材厂进行了一周的实习，实习期间，指导老师，工人师傅不厌其烦的回答了我们提出的问题，使我们增长了不少感性知识。
在毕业设计过程中，在刘教授的悉心知道和帮助下，我对立窑塔篦子这一部分进行了大胆的改革创新，我的塔式篦子结构简单，重量轻，经济性好。
期间刘老师和同学对我这次毕业设计中出现的问题和给予了及时提醒和指正。
这次设计，我学到了课堂上许多学不到的东西。
各方面的水平有了很大的提高，特别是对各种手册的运用，同时澄清了以前对一些东西的模糊认识。
这次是我对所学知识的初次运用，错误在所难免。
恳请各位老师给予指正。
值此毕业设计即将结束之即，对所有的指导和帮助我的老师和同学表示忠心感谢。
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致 谢
为期三个月的毕业设计业已经结束。
回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。
本次毕业设计课题是JLY3809机立窑的窑体与卸料部分的设计。
本设计是为了解决实际生产过程中的生产力低的问题。
本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程以后所进行的，是对我三年半来所学知识的一次大检验。
使我能够在毕业前将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了实际生产中的感性认识。
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