關于新型干法回轉(zhuǎn)窯運行管理中共性問題的再討論

　　1  托輪軸瓦發(fā)熱是共性問題中的熱點
　　1.1  引起托輪軸瓦發(fā)熱的原因分析
　　引起托輪軸瓦發(fā)熱的原因有很多方面，若以設備管理工程技術學科門類的設備現(xiàn)代綜合管理理念來分析，則將貫穿于回轉(zhuǎn)窯設備的規(guī)劃、設計、制造、驗收、安裝、使用、維修、維護等全過程的管理之中。即：規(guī)劃的可行性；設計的合理性、先進性和可靠性；制造過程中符合工序質(zhì)量要求求和行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量等級標準的程度；設備交付過程中的質(zhì)量嚴格驗收把關程度；安裝過程中的每道工序是否都滿足行業(yè)施工及驗收規(guī)范的要求；生產(chǎn)過程中的工藝操作和熱工參數(shù)是否一貫均衡穩(wěn)定；以及維護維修的方式方法和管理水平是否滿足正常生產(chǎn)及設備管理規(guī)范的要求等諸多方面，都可能是引起托輪軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。后兩個方面原因所引起的托輪軸瓦發(fā)熱，通常也稱為一般情況下的托輪軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象，是引發(fā)當前新型干法回轉(zhuǎn)窯托輪軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象最為頻繁，最受關注，表現(xiàn)最為突出的共性問題。

　　一般情況下的托輪軸瓦發(fā)熱是指回轉(zhuǎn)窯的設計、制造、安裝質(zhì)量都滿足要求，但生產(chǎn)過程中的設備管理和維護工作處在一般水平，即表現(xiàn)為運行中的窯兩線雖未作動態(tài)檢測，但與正常值偏差不大；托輪軸瓦潤滑及油膜形成狀況、軸承座內(nèi)止推盤間隙及接觸狀況、液壓擋輪的運行速度等等也都在基本正常范圍，此時的設備運行管理狀況一般能滿足生產(chǎn)的需要，若借用現(xiàn)代醫(yī)學名詞來評價，即屬于一種“亞健康”狀態(tài)，這種態(tài)度不僅代表了大多數(shù)企業(yè)回轉(zhuǎn)窯設備目前的狀況，而且占全國新型干法回轉(zhuǎn)窯總數(shù)量的70%以上。處在這種設備狀態(tài)下的生產(chǎn)運行，當工藝操作出現(xiàn)異常情況時易引起軸瓦發(fā)熱，如：配料成分波動、噴煤管位置不當、預熱器局部堵塞和來料不勻等原因?qū)е赂G皮的厚薄不均，窯筒體在徑向或軸向溫差過大、筒體局部發(fā)生變形而使托輪受力不均等。若僅僅是上述后者單方面因素引起的軸瓦發(fā)熱，若事先做好了防范，其處理方法和過程相對簡單一些，然而不少的情況是發(fā)生在幾個方面因素疊加交織在一起，為作出準確的分析判斷增加了難度，需要管理人員具有一定技術水平和綜合分析能力，遇到問題能冷靜分析，找出原因，少憑感覺行事。這是做好對托輪軸瓦發(fā)熱防范工作的重點，也是前提。

　　長期以來，工藝操作者往往有只注重熟料產(chǎn)量和質(zhì)量的習慣，而不太重視對窯皮的保護和防范，保持它的均勻性和牢固程度。并認為掉窯皮是不可避免的事，只要熟料質(zhì)量不受影響而無關緊要。有時則恰恰相反，由于不關注對窯皮的保護，會使窯皮在軸向或徑向，或二者并存的窯皮不均勻現(xiàn)象時有發(fā)生。窯皮的厚薄不均勻，會使得窯筒體延軸向和徑向發(fā)生不均勻的膨脹和收縮，從而破壞了窯中心線的直線度。尤其在窯頭和中間兩檔輪帶的筒體上出現(xiàn)這種狀況更應值得關注和警惕，因為它將會直接導致托輪受力狀態(tài)的變化，引起軸瓦發(fā)熱。

　　由于配料成分的波動、預熱器局部堵塞、來料不均、噴煤管位置不當?shù)仍驎苋菀资垢G皮出現(xiàn)不均勻的狀況，這一觀點大多數(shù)有經(jīng)驗的技術管理人都會認同。當出現(xiàn)這種情況若不及時調(diào)整和采取措施，隨著時間的延續(xù)托輪軸與瓦之間的受力不均會導致油隙變小，油膜破壞，軸瓦開始發(fā)熱，軸和瓦處在無油的干摩擦狀態(tài)中很快就回傷軸拉瓦，甚至發(fā)生一系列更嚴重事故。如ZJMY水泥廠的1條2500t/d新型干法回轉(zhuǎn)窯曾發(fā)生過類似情況，并伴隨著某種特定條件導致了一系列嚴重事故。事發(fā)前，窯頭輪帶處筒體窯皮長達近1周時間的嚴重脫落，一個工作日內(nèi)掛上數(shù)次又脫落數(shù)次，筒體徑向180°的兩處表面溫差達200℃，用手持式激光測溫儀和筒體掃描儀的檢測結果一致，4個軸承座承受的載荷方式由均衡轉(zhuǎn)為交變，筒體每旋轉(zhuǎn)一周輪帶與托輪表面呈現(xiàn)大面積的非接觸狀態(tài)。此時，窯的狀態(tài)正處于在危機之中，又由于窯皮長時間的大量脫落，使得箆冷機前端堆積了已快接觸到窯口處大量灼紅的熟料，導致了“堆雪人”即紅河現(xiàn)象的事故發(fā)生。為了清除堆積在箆冷機上的熟料，操作再次失誤，將運轉(zhuǎn)的窯停下，打開箆冷機前端的入孔門，采取人工清除堆積的熟料。此時，灼紅的熟料所產(chǎn)生的高溫氣體被窯尾排風機直接拉倒窯頭段的筒體表面，與堆積雜筒體下面的高溫熟料匯集一起使筒體下表面溫度繼續(xù)升高。由于已承受著重力負荷和熱負荷狀態(tài)下靜止的筒體，與長期窯皮脫落處在高溫狀態(tài)的集中作用下，使筒體港督下降，筒體在窯頭托輪和輪帶組成的支撐點處向下折彎。事后測量窯口處筒體徑向跳動量為 6cm～7cm之多。接踵而來的是：筒體的定向彎曲所產(chǎn)生的軸向和徑向作用力使托輪表面出現(xiàn)數(shù)條規(guī)則的壓痕；4個托輪座也出現(xiàn)不同程度無規(guī)則的振動，振動的劇烈程度隨窯皮厚薄的變化而變化；托輪軸表面也出現(xiàn)由于受力不均，所導致的軸瓦之間局部油膜被破壞后產(chǎn)生的壓痕；支撐著4個托輪軸的整個混凝土設備基礎，隨著窯體的轉(zhuǎn)動也出現(xiàn)周期性規(guī)則的振動海外晃動；軸瓦繼而發(fā)熱，并伴隨著嚴重的拉傷，僥幸的是維護人員搶救及時方法得當尚未造成嚴重后果。隨著生產(chǎn)的繼續(xù)，以上現(xiàn)象并未減輕或消失，其原因為窯頭段的筒體是處在一種懸臂梁式的支撐狀態(tài)，不可能靠轉(zhuǎn)調(diào)整回復。筒體過渡發(fā)彎曲已是一種不可逆轉(zhuǎn)的塑性變形。由此發(fā)展下去，各托輪軸瓦之間都將受到額外的偏心力，即軸向和徑向分力的作用下長期不均勻接觸，油膜被破壞，軸瓦受到不規(guī)則的非正常磨損以致更嚴重的事故將會再度發(fā)生。這一事例表明不關注窯皮保護和工藝操作不當給窯的正常運轉(zhuǎn)所帶來的危害，是不可忽視的重要因素。

　　1.2  托輪軸瓦發(fā)熱的處理方法
　　在回轉(zhuǎn)窯運行管理和維護中對偶然出現(xiàn)的軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象如何正確處理，它不僅關系到如何緩解當前設備存在的問題，還關系到以后設備長期安全運行問題，故處理方法正確如否至關重要。當發(fā)現(xiàn)托輪軸瓦有發(fā)熱的趨勢或已經(jīng)發(fā)展到比較嚴重的程度時，作為設備管理人員應該保持頭腦冷靜，在仔細分析原因的同時，應迅速采取往軸承座內(nèi)軸瓦澆淋同類型，黏度高溫度低的潤滑油。這種方式不僅可以迅速降溫，還可以使被破壞的油膜再度恢復，是一種在理論和實踐上都已確認并行之有效的方法。

　　往軸瓦上注水來處理軸瓦發(fā)熱的方法起源于六、七十年代濕法窯和半干法窯上，當時的技術水平相對落后，瓦口接觸角都為60°—70°左右，有的甚至到90°。由于接觸角過大，軸瓦一旦發(fā)熱，極易發(fā)生瓦將軸抱緊抱死，發(fā)生傷軸并與瓦融為一體的嚴重事故。為了在軸瓦發(fā)熱時首先保護軸，不得已采取棄瓦保軸的辦法。當發(fā)現(xiàn)軸瓦發(fā)熱的情況時，常常先將窯停下來，隨后往軸和瓦上注水使瓦口張開，但事后瓦一般都還得進行重新研刮或更換，處理一次軸瓦發(fā)熱事故一般都得24小時以上，有的需48小時甚至更長。因注水后軸瓦之間原本僅存少量的油膜已遭到破壞，在無油膜的狀態(tài)下運行僅可降溫，避免瓦不抱軸的現(xiàn)象出現(xiàn)，但不能減小軸與瓦之間的磨擦，若不換瓦將給以后的再度發(fā)熱留下隱患。

　　以上情況在六、七十年代已屢見不鮮習以為常，后隨著國內(nèi)外先進技術的交流發(fā)展和進步，逐步認識到這種方法的弊端而被否定，已不再被推崇使用。在90年代以來的新型干法窯上，軸瓦瓦口接觸角的大小隨著技術的進步已發(fā)生改變，有原來60°—70°的接觸角發(fā)展為30°，現(xiàn)在大型回轉(zhuǎn)窯的托輪軸瓦上已開始使用大瓦口的免刮瓦，油膜的生成狀況得到明顯的改善和提高，軸瓦發(fā)熱后的瓦抱軸現(xiàn)象已大為減少，在軸瓦發(fā)熱時往里注水的方法已逐漸消失。但現(xiàn)在仍有少數(shù)企業(yè)及個別安裝公司在生產(chǎn)調(diào)試期間遇到軸瓦發(fā)熱時仍有向軸承座內(nèi)注水餓習慣，對于當前新型干法窯來說這類方法是有害的。
 
　　使用含有石墨或二硫化鉬等固體外加劑的潤滑油可能會暫時緩解發(fā)熱狀況，但也會留下禍根，因為外加劑的固體殘留物和油蠟混合后，會在軸瓦接合部入口縫隙邊緣形成一道稠狀不規(guī)則的堤壩，擋住潤滑油正常通過，影響油膜生成的均勻性，也給軸瓦以后再度發(fā)熱留下了隱患。80年代石化行業(yè)的某潤滑研究機構，在中小水泥和化工企業(yè)的磨機軸瓦上推廣使用二硫化鉬潤滑脂，不到兩年時間其弊端逐步顯現(xiàn)出來，其主要原因是油膜形成的均勻性不如潤滑油好，對軸瓦的長期安全運行不利而被停止推廣使用。

　　本文前面提到的一些觀念更新后企業(yè)在處理軸瓦發(fā)熱時，由于一直堅持使用澆淋同類型高黏度的低溫潤滑油，不僅在軸瓦嚴重發(fā)熱后軸與瓦均沒有受到損壞，多少年來未頂過一次窯，換過一塊瓦，且至今仍運轉(zhuǎn)良好。他們在軸瓦發(fā)熱的處理過程中生產(chǎn)繼續(xù)進行，其處理方法是：當發(fā)現(xiàn)軸瓦溫度上升時，將平時庫存預留的同類型高黏度低溫潤滑油迅速澆淋在軸瓦上，此時的軸與瓦溫度可能已經(jīng)達到 80℃以上，時間經(jīng)驗證明應保持冷靜、不必慌亂，堅持不懈地往里澆注冷油，同時將熱油放出，此時軸承座內(nèi)潤滑油的溫度會經(jīng)歷3個時間段，即：高溫持續(xù)階段——溫度下降階段——正常溫度穩(wěn)定階段。整個處理時間一般為8小時左右，最短4～6h,最長12～14h，各階段所需時間的比例一般各占1/3。在ZJMW水泥廠的2500t/d新建生產(chǎn)線試投產(chǎn)期間就曾進行了成功是嘗試，調(diào)試期間的生產(chǎn)設備管理維護工作由安裝公司負責，連續(xù)3次點火投料3次失敗，每次投料2h后便先后出現(xiàn)及格托輪的軸瓦溫度升高，由于每次都采用向軸瓦注水冷卻和跳動托輪的方法，不但沒有使試生產(chǎn)進行下去，反而導致5個軸瓦報廢。在更換新瓦和托輪復位（恢復兩線平行）后再次點火，投料2小時左右，也相繼出現(xiàn)3個托輪軸瓦溫度升高，由于采用了事先準備了冷的高粘度中負荷極壓齒輪油向發(fā)熱的軸瓦上淋注，試生產(chǎn)調(diào)試沒有中斷，4～8h后軸瓦溫度便恢復正常，使得試生產(chǎn)調(diào)試成功。

　　確認澆淋低溫由處理軸瓦發(fā)熱為最好的方法是在80年代后期，國外水泥業(yè)的同行們曾由此發(fā)明體外油循環(huán)冷卻方法來處理軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象已見成效。國內(nèi)近來在行業(yè)內(nèi)的科研機構研制出一種空氣能量分離裝置的快速油循環(huán)冷卻系統(tǒng)，通過能量分離生成0～5℃的低溫氣體替代水作為冷卻介質(zhì)，使熱油在短時間內(nèi)能快速得到冷卻，經(jīng)過一些企業(yè)試用后效果反應較好，不僅降低了低溫潤滑油的儲備和消耗，同時還減輕了繁重的人工勞動。

　　1.3  對托輪調(diào)整作用的重新思考
　　在沒有找出引起托輪軸瓦發(fā)熱的原因之前，不要輕易調(diào)動托輪位置，經(jīng)過觀察若確因工藝上原因是筒體局部溫度偏高而產(chǎn)生了變形，致使托輪受力狀況發(fā)生變化而引起的軸瓦發(fā)熱，在工藝上應盡快調(diào)整操作方案，讓托輪受力狀況恢復正常，會使處理軸瓦發(fā)熱的時間大大縮短。

　　七、八十年代，有一種習慣的作法是在軸瓦發(fā)熱時，事先就考慮調(diào)動托輪位置，以改變或減輕托輪的受力狀態(tài)，待軸瓦溫度降下來后再回復到原來的位置。其實不然，一般托輪在經(jīng)過幾次調(diào)動后再調(diào)回原位是不太可能的，即使通過調(diào)動托輪溫度會暫時下降，當窯工藝恢復正常窯筒體的變形消失后，有可能是導致下一輪軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象開始，長此以往會增大窯兩線不平行程度，給今后的正常維護和管理增加難度。尤其是現(xiàn)在新型干法窯也采用調(diào)整托輪的方法來處理軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象，使發(fā)熱軸瓦的托輪在某一時間段受力狀況有可能會得到緩解，但調(diào)整后的托輪在它適應了新的位置后，在短時間內(nèi)不可能使其恢復原狀態(tài)，隨著托輪調(diào)整次數(shù)的增多，即使做了詳細的調(diào)整筆錄也難以使其在調(diào)回到原位，因原位是窯中心線呈直線的位置（一般新窯安裝后的試運行階段，其中心線已經(jīng)調(diào)為直線）。每次調(diào)進或調(diào)退時絲桿旋動的角位移與軸承座位置量不一定相符，在調(diào)進十因托輪需克服窯的重載和相應的摩擦阻力，使得軸承座部件會儲存部分能量而暫緩釋放，隨著窯體的旋轉(zhuǎn)運動可能會逐漸釋放，也有可能繼續(xù)儲存延緩釋放或不釋放，在釋放中會使軸承座悄然發(fā)生位移，其位移量難以估量，這就是托輪軸退后很難調(diào)進回復位置的原因。

　　托輪在經(jīng)過數(shù)次調(diào)整后，窯中心線的直線度必然會引起變化，如此反復，托輪受力的均勻性狀態(tài)也必然會受到破壞。托輪軸瓦徑面和端面的發(fā)熱現(xiàn)象增多亦成必然。如SDML水泥廠的1條5000t/d新型干法回轉(zhuǎn)窯就曾有過類似情況。事發(fā)之前由于窯皮不均勻，導致筒體徑向伸縮不均，尤其在中間擋輪帶的簡體經(jīng)常處于徑向窯皮不均、溫度過大的現(xiàn)象，軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象時有發(fā)生。由于每次軸瓦發(fā)熱時，多采用調(diào)整托輪的方法來處理，隨著時間的延長，問題不但沒有得到緩解反而日趨嚴重，托輪調(diào)整后的最終位置是否窯中心線原有的直線狀態(tài)已無法斷定，且伴有窯體自行上竄等不良現(xiàn)象。憑經(jīng)驗觀察窯體自行上竄是在經(jīng)過頻繁調(diào)整托輪后，窯兩線可能已形成一定的夾角，施加給托輪軸向的推力所致。通過窯上竄的速度可判斷出推力的大小，這種判斷放大如濕法窯的上、下行移動的機理是完全一致的。由于新型干法窯的總負荷大于濕法窯，故靠托輪軸瓦和止推盤來承受這種推力是恩危險的，它很容易增加推止盤的磨損上軸發(fā)熱。后經(jīng)過認真分析，對該廠窯中心線進行了重新檢測，發(fā)現(xiàn)中檔輪帶處筒體的中心線與原中心線水平偏差為5.5～5.8mm，垂直方向絕對偏差為7.9mm，證實了窯中心線已處于不均直狀態(tài)。后經(jīng)過對各個托輪進行復位性調(diào)整，使中心線回歸到理想的直線狀態(tài)后，上竄現(xiàn)象自然消失，軸瓦發(fā)熱現(xiàn)象明顯減少，窯主機電流也有所下降，其它不正常的現(xiàn)象也都有所好轉(zhuǎn)。以上情況的產(chǎn)生除了中間檔筒體溫度過高而引起的窯中心線升高外，還有另一個原因上窯皮不均引起的軸瓦發(fā)熱過多而調(diào)整托輪過渡產(chǎn)生的失控狀態(tài)所致。

　　在輪帶和托輪之間采用壓鉛絲的方法在剛安裝的新窯上使用，可以作為辨別托輪受力狀態(tài)的參考依據(jù)。經(jīng)過長期生產(chǎn)運行后的窯，若采用壓鉛絲的方法來確定托輪收錄狀態(tài)和方位的變化在濕法和半干法窯上也能見效，但在新型干法回轉(zhuǎn)窯上采用這種方法可能會產(chǎn)生誤導。其原因是輪帶與筒體墊板之間的間隙預留較濕法和干法窯要大，且窯轉(zhuǎn)速快，相對磨損要大，由此產(chǎn)生的間隙使它們產(chǎn)生滑移量也大；同時筒體表面180°徑向溫差、輪帶與筒體之間相互磨損的不均勻程度，將上筒體每旋轉(zhuǎn)一周托輪的收錄狀態(tài)發(fā)生變化，這種變化有時是有序的，大大部分卻是無序的。若以次作為調(diào)動托輪位置的依據(jù)將會使托輪軸線偏離窯中心線保持平靜狀態(tài)越來越遠，窯況會變的越來越糟。

　　2  其他幾個方面共性問題的認識
　　窯筒體180°徑向表面溫差過大，尤其超過 100℃以上應上關注的重點，單方向的軸向溫差過大稍次之；若軸向和徑向表面溫差都同時偏大則應引起重視，這種情況若發(fā)生在窯頭或中間檔輪帶附近的筒體上，二者疊加起來的危害性將成倍增加，托輪軸瓦發(fā)熱的可能性也會隨之增大。中間檔與窯尾檔輪帶之間的筒體表面溫度應控制在 250℃～285℃左右，溫度過高筒體剛度下降，撓度增加，易造成大小齒合不均，出現(xiàn)啃齒現(xiàn)象；或窯筒體發(fā)生周期性震蕩，直接影響到軸瓦的壽命和安全。根據(jù)計算： 4m直徑的窯在 3m長筒體段表面溫度為 350℃時，徑向膨脹量為 15.8mm，軸向膨脹量為 6mm，若筒體徑向180°表面溫差為 100℃～120℃時，筒體兩半圓直徑則相差 8.5mm，周長相差 26mm，軸向膨脹量相對于 230℃～250℃溫度的筒體段則增大 6mm，即此時筒體截面近似于雞蛋縱截面狀，若這種情況發(fā)生在輪帶附近的筒體上，托輪軸瓦發(fā)熱的幾率將會增大，因此，筒體表面溫差過大是一件不容忽視的問題。

　　液壓擋輪停止工作，則表明窯在托輪的軸向上是相對靜止的，將使輪帶在托輪上的某一處相互之間由正常磨損轉(zhuǎn)變?yōu)榉钦Ｄp，隨著時間的延長對窯的危害性將回增大，在開、停窯是軸瓦發(fā)熱的幾率將會更多，這是大家都能領會到的。