毕业设计(论文)-JLY3809机立窑窑体及卸料部件设计(全套图纸) .doc
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1、盐城工学院毕业设计说明书 20061前言1.1 综述我国立窑生产技术的发展。大体经历了三个阶段:第一阶段是普通立窑阶段;第二阶段是机械化立窑阶段;第三阶段是从20世纪80年代中期开始推广节能改造新技术为起点的向着现代化立窑发展的阶段,目前正处于这个新的发展阶段。进入20世纪90年代以来,已经出现了一批全面推广应用各项技术,并实现了科学管理的现代化立窑企业,这些现代化的立窑企业主要的技术经济指标可与大型回转窑企业相媲美。全套图纸,加1538937061.2 设计依据及技术指标本课题来源于实际。随着建筑技术对水泥质量的要求更高,国家对环境要求更加严的形势发展,对现有的机立窑进行节能综合改造,使之成
2、为一代新型机立窑,敢与在能耗,质量和环保等方面与普通旋窑竞争,是每一个立窑水泥工作者的历史使命。从这机立窑发展的历史上看,一部分机立窑由于发展基础差,发展不平衡,众多的立窑水泥企业发展参差不齐,确实存在着有些企业水泥质量差、不均匀、形象不好的现实。但是占立窑水泥总量20的现代化优秀立窑企业的事实证明,立窑水泥存在着水泥质量差的原因不是窑型决定的,而是其他工艺条件决定的,通过加强技术进步和科学的企业管理,完全可以达到优秀的现代化立窑企业的水平。就是回转窑水泥中也不是全好。除新型干法回转窑外,小型中空回转窑、湿法回转窑、立波尔窑、亦存在提高和淘汰的问题。可以预见在今后相当长的历史时期,机立窑将与新
3、型干法窑有一个共存时期。在社会经济活动中仍将发挥重要作用,在交通不便,市场容量不大的地区,立窑水泥仍将有很大的存在空间,特别是西部大开发,机立窑水泥仍将以其独特的优势发挥着积极的作用。 在刘平成教授的指导下,首先进行了方案论证。经过讨论与研究,改变了传统的立窑的结构。1.3 本课题拟解决的问题最终确定从以下几个方面来对原先的机立窑进行改造。1、对窑体本身进行综合技术改造,使窑体本身参数如:喇叭口角度、深度、倒喇叭口等处于最佳状态,烟囱、风机等要与之配套。 2、解决立窑的保温问题。 3、采用节能塔式篦子。 4、加强立窑烧成操作,确保立窑均匀、稳定地加料、卸料。做到大风大料,速烧快冷。 2总体方案
4、论21结构方案的确定2.1.1传统窑的基本结构机械立窑的构造由窑体、窑罩、烟囱、喂料装置、卸料装置、卸料密封装置及其附属的鼓风系统等部分组成。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810mm。(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
5、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250500mm。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
6、热、干燥、分解、与烧成带处,温度约为13001450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22.5m机立窑一般为1.21.4m。冷却带的铁砖高度。对于直径2.5m机立窑,一般为0.80.9m。筒体外径的确定:= +(9001000m)式中筒体外径(mm);立窑的有效
7、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
8、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3.5m、3.6m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,3.6m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4m、5m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(H1tga)=3800+2(1500)=4500mm ,D1=D2+2(2L1+
9、L2+L3)=4500+2(2230+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33.5。目前立窑高径比有重大突破,采用低风压大风量风机,3.6m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
10、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
11、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ala2,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2.53.5。hl、h2分别为喇叭口角度a1、a2的高度,一般h2h1。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
12、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=13.514.5。采用暗火或深暗火操作喇叭口角度一般12.513.5。JLY3809机立窑就是注意了这方面参数的选择,喇叭口角度=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=0.50.55D,暗火或深暗火操作,喇
13、叭口深度H=0.550.6D。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=1500mmH2=2000mm3.1.3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
14、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
15、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。4.1塔式篦子通风性能可用通风面积比与中风面积比来表示,它们是卸料装置的首要参数,它的大小决定了窑能否适应缎烧工艺的要求。 以塔式卸料装置为例其中:颚口风面积; 塔篦子上(不含中心风孔)第i个孔的面积; 中心风孔的面积; n塔篦子上孔的总数(不含中心风孔); 塔篦子上(不含中心风孔)第i个孔风口方向P与垂直方向之夹角
16、;卸料装置的有效截面积; = (4-1) 式中 中为卸料部分的有效内径;塔篦子上(不包含中心风孔)第i个孔的面积在水平截面上的投影;m二肋范围内塔篦子上除中心风孔外的风孔数(二肋范围直径用d表示);S二肋范围内的截面面积; (4-2) 则通风面积比: (4-3) 中风面积比: (4-4)图4-1 塔式卸料装置其中d因机械立窑的规格不同而不同。笔者通过不同窑型得出如下结论: 对于1. 7m的机立窑,d=0. 5m; 22.2m的机立窑,d=0. 6m; 2. 5m的机立窑,d=0. 75m; 2. 93m的机立窑,d=0. 9m。 为了保证水泥机立窑正常锻烧对中风的要求,建议:e25%; 。拨动
17、熟料的性能,可用所有齿的体积和来表示。对于每个齿完全相同的塔式卸料装置: Q=X Vo (4-5)式中:X齿数; Vo每个齿的体积。 拨动熟料性能参数Q,与对应规格的窑相适应,一般Q越大,拨动熟料的能力越强。考虑到提高设备运转率,齿小易磨损,Voi不宜太小。塔齿一旦烧坏或磨坏,需及时焊补或更换,以免影响窑卸料的通畅。 水平齿Voi是圆锥面以外的凸出部分(见图4-1中阴影部分)。图4-2 水平齿 通风性能与拨动熟料性能是一对矛盾统一体。在保证强度、刚度的前提下,()增大,则Q减小; ()减小,则Q增大。但设计的基本原则是:首先满足。()的要求,然后尽可能增大Q。在诸多卸料方式中,塔式、半球式机立
18、窑已被广泛采用。然而从不同角度看,它们又有不同形式。 a.就篦子偏心问题而言,目前大致为两种:双偏心型、不偏心型。采用双偏心篦子,客观上有利于水泥熟料的破碎,对支承装置仅有阻力偶作用,克服了单偏心篦子之不足。但由于双偏心篦子磨损不均匀,两边凸出部分磨损得较严重,通常比非凸出部分磨损快约一倍,一般半年左右则有产量下降的趋势,这主要是挤压破碎能力下降的原因,当然可通过提高转速来改善这种状况,但每年大修时均需对篦子堆焊。不偏心篦子磨损均匀,产量相对稳定,通常两年需对篦子堆焊一次,故不偏心篦子应用也较广泛。b.从塔齿形状来看,主要有倾斜齿、水平齿型两类。倾斜齿一般近似垂直于篦子表面,现以3YF27为例
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