技术丨回转窑窑头密封应用对比分析

某公司两条熟料水泥生产线均配套Ф4.8m×74m回转窑，投产时间分别为2009年和2016年，两台回转窑窑头密封最初配置均为单向鱼鳞片密封，该密封结构需每年更换一副鱼鳞片，且随着使用年限增长，窑头冷风套逐渐变形，系统漏风、飞砂漏料严重。造成的影响如下：

(1)回转窑一档轮带与托轮因飞砂侵蚀，表面磨损严重，给回转窑安全运行带来极大的隐患，更换托轮造成备件费用增加。

(2)因现场飞砂严重，中控操作员被迫将窑头负压由正常时-10～-30Pa控制到-40～-60Pa，窑头排风机运行频率增加3Hz左右，高温风机运行频率增加1.5Hz左右。增大了熟料本步电耗约0.3kWh/t。

(3)因窑头负压控制较大，回转窑内通风受限，窑内极易产生还原气氛，给回转窑正常煅烧带来了较大的困难，时常出现黄心料，熟料产质量均受到不利的影响。

2016年，该公司在年度检修期间对一线窑头密封进行改造，使用的是正反向复合密封技术。

2.1 密封构成

密封的主要组成部分包括迷宫密封、反向密封、风冷套、钢丝绳配重、正向复合密封、正向密封锥体等，其中正向复合密封由上层密封片、下层密封片和中间一层碳硅铝纤维密封组成(见图1)。

图1 正反向复合密封结构

2.2 密封原理

含粉尘的气体在窑头正压的状态下经过窑头护铁沿着冷风套的外圆向外喷射，首先会撞到最左面的有浇注料保护的密封环，90％颗粒由于撞击而失去动能，在重力的作用下，被集尘罩一捕获，经过灰斗进入篦冷机。剩下的10％飞沙料继续前进，吹向反向密封，装置板的角度引导窑头内部气流及粉尘的流动方向，在反向密封板的导流下，带料的风在反向密封、集尘罩一、密封环之间的空间形成一个涡流，物料连续撞击，纷纷失去动能，在重力的作用下，被集尘罩一捕获，经过灰斗进入篦冷机。极少粉尘能连续突破两道密封，进入正向密封内部，正向密封由上下两层耐热耐磨密封片以及中间一层碳硅铝纤维组成，其主要作用是相当于上了一道密封保险，彻底解决粉尘逃逸问题。

2.3 使用情况分析

改造完成后，头一年使用效果较好，窑头飞砂漏料现象大幅改善，窑头排风机与高温风机频率恢复，窑头负压控制在-10～-30Pa，熟料本步电耗下降0.26kWh/t，实物煤耗降低0.3kg/t。

次年年度检修期间，对窑头密封鱼鳞片进行检查，发现集灰罩一内反向鱼鳞片磨损，且与冷风套接触一圈处，冷风套磨损出沟槽，更换原尺寸鱼鳞片时，鱼鳞片与冷风套表面接触处密封变差，同时更换反向鱼鳞片时需要将集尘罩二拆卸，工程量较大。后续使用过程中，飞砂漏料逐渐增大，需增加正向鱼鳞片密封钢丝绳重锤重量，保证正向密封效果，同时窑头负压逐渐增加，形成恶性循环。冷风套使用寿命较之前缩短，第二年开始对冷风套进行包裹修复。

2020年，公司在年度检修期间对二线窑头密封进行改造，使用的是正反向气室型复合密封技术。

3.1 密封构成

密封主要由套筒、壳体、气密风管、正向密封片、反向密封片、风冷套、冷风套固定装置、灰斗、风量调节阀等组成，见图2。

图2 正反向气室型复合密封结构

3.2 密封原理

含粉尘的气体在窑头正压的状态下经过窑头护铁沿着冷风套的外圆向外喷射，首先会撞到最右面的密封环，90％颗粒由于撞击而失去动能，在重力的作用下，被集灰斗一捕获，进入篦冷机。剩下的10％飞沙料继续前进，吹向正向密封片，装置板的角度引导窑头内部气流及粉尘的流动方向，在密封环的导流下，带料的风在正向密封、密封环之间的空间形成一个涡流，物料连续撞击，纷纷失去动能，在重力的作用下，被集灰斗一捕获，进入篦冷机。极少粉尘能连续突破两道密封，进入正反向密封之间。反向密封形成第三道密封，正反向密封之间并产生一个密封空间，气密风管将窑头冷风通过下壳体风管引入到密封空间。此密封空间连续进风，风量调节阀调节后，使风压大于窑头罩内风压。极少量的粉尘，跟随风流向直接排入到篦冷机篦床上。对于窑头罩经常正压的情况，此种密封可以彻底解决喷料及冒烟问题。

3.3 使用情况分析

该项目于2020年5月改造完成，截止到目前已使用近2年，使用期间，窑头飞砂漏料情况大幅改善，没有出现过飞砂漏料，且至今没有更换正反鱼鳞片，目前窑头负压控制在-10～-30Pa。

3.4 优缺点分析

正反向气室型复合密封技术相较正反向复合密封技术主要优点是增设了气密风管。在环向鼓风状态下，配合正反向密封片，可以有效保证风压高于窑头罩内，同时风压作用下，密封片可以更好的与筒体护板、风冷套贴合，保证密封效果，同时避免正向密封片与冷风套表面过度磨损，延长冷风套使用寿命。

该密封技术的缺点表现在两方面，一方面是鱼鳞片检查与更换难度大，需要拆卸壳体与密封风管，检修工作量较大，且在错峰检修期间，冷风套与鱼鳞片检查不方便；另一方面是该密封装置对窑头筒体包裹面积过大，筒体扫描无法准确探测此处温度，造成探测与巡检盲区。

2022年，该公司在年度检修期间对一线窑头密封进行改造，使用的是五代气密式窑头密封。

4.1 密封构成

密封主要由防尘罩、风箱、风嘴、上、下挡圈、鱼鳞片、冷风套固定装置、灰斗、风量调节阀与翻板阀等组成，见图3。

图3 五代气密式窑头密封结构

4.2 密封原理

气密式密封是对窑口整体包裹，利用散热风机对窑口筒体送风降温后返回的余风形成密封腔内微正压的原理起到密封效果。在一定压力和温度范围内具有严密、可靠的密封性能。为了使窑内飞沙料有效抑制，在冷风套上加装了两道挡圈，从而形成了环内飞沙料区和环外洁净区两个区域部分，沙料被控制在环内部区域，在重力作用下降到灰斗内最后流到篦冷机，过程中各部件间没有摩擦。

4.3 使用情况分析

该项目于2022年3月改造完成，目前连续运行1个月。使用期间窑头飞砂漏料情况大幅改善，没有出现过飞砂漏料，窑头负压控制在-10～-20Pa。

4.4 优缺点分析

对比正反向复合密封技术，该密封技术的主要优点为气密式密封，各部件之间没有任何摩擦，冷风套使用寿命相对较长，且鱼鳞片更换周期长，更换筒单，工程量小。

对比正反向气室型复合密封技术，该密封技术优点有两处，一是鱼鳞片更换方便，工程量小；二是该密封对窑头筒体包裹面积小，仅为前者一半。

对比前面两种密封方式，该密封技术的主要缺点有几处，一是鼓风机吹入密封内部的冷风，一部分冷风会从冷风套与窑头罩问隙之前进入窑头罩内部，造成一部分能源浪费；二是在发生工况波动，窑头呈正压时，会有一部分飞砂漏料。

(1)针对正反向气室型复合密封技术整改建议：在密封壳体上开设观察孔，方便错峰检修时检查鱼鳞片和冷风套，及时更换备件；在密封壳体开孔增加测温探头，便于监控窑口段筒体温度，判断内部耐火材使用情况。

(2)针对五代气密式窑头密封整改建议：可参考正反向气室型复合密封技术，将外侧鱼鳞片安装结构改变，改变成反向鱼鳞片密封，同时在筒体上焊接护板。

上述三种密封方式都有助于改善窑头飞砂漏料，稳定窑头负压控制，降低系统用电与用煤消耗，但从检修维护、巡检与备件消耗方而，都各有优缺，使用者可根据上述使用情况分析与整改方式，结合生产实际进行选择使用。

作者：段梦佳，王耿

来源：《葛洲坝钟祥水泥有限公司》

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