某公司兩條熟料水泥生產線均配套Ф4.8m×74m回轉窯，投產時間分別為2009年和2016年，兩臺回轉窯窯頭密封最初配置均為單向魚鱗片密封，該密封結構需每年更換一副魚鱗片，且隨著使用年限增長，窯頭冷風套逐漸變形，系統漏風、飛砂漏料嚴重。造成的影響如下：

(1)回轉窯一檔輪帶與托輪因飛砂侵蝕，表面磨損嚴重，給回轉窯安全運行帶來極大的隱患，更換托輪造成備件費用增加。

(2)因現場飛砂嚴重，中控操作員被迫將窯頭負壓由正常時-10～-30Pa控制到-40～-60Pa，窯頭排風機運行頻率增加3Hz左右，高溫風機運行頻率增加1.5Hz左右。增大了熟料本步電耗約0.3kWh/t。

(3)因窯頭負壓控制較大，回轉窯內通風受限，窯內極易產生還原氣氛，給回轉窯正常煅燒帶來了較大的困難，時常出現黃心料，熟料產質量均受到不利的影響。

2016年，該公司在年度檢修期間對一線窯頭密封進行改造，使用的是正反向復合密封技術。

2.1 密封構成

密封的主要組成部分包括迷宮密封、反向密封、風冷套、鋼絲繩配重、正向復合密封、正向密封錐體等，其中正向復合密封由上層密封片、下層密封片和中間一層碳硅鋁纖維密封組成(見圖1)。

圖1 正反向復合密封結構

2.2 密封原理

含粉塵的氣體在窯頭正壓的狀態下經過窯頭護鐵沿著冷風套的外圓向外噴射，首先會撞到最左面的有澆注料保護的密封環，90％顆粒由于撞擊而失去動能，在重力的作用下，被集塵罩一捕獲，經過灰斗進入篦冷機。剩下的10％飛沙料繼續前進，吹向反向密封，裝置板的角度引導窯頭內部氣流及粉塵的流動方向，在反向密封板的導流下，帶料的風在反向密封、集塵罩一、密封環之間的空間形成一個渦流，物料連續撞擊，紛紛失去動能，在重力的作用下，被集塵罩一捕獲，經過灰斗進入篦冷機。極少粉塵能連續突破兩道密封，進入正向密封內部，正向密封由上下兩層耐熱耐磨密封片以及中間一層碳硅鋁纖維組成，其主要作用是相當于上了一道密封保險，徹底解決粉塵逃逸問題。

2.3 使用情況分析

改造完成后，頭一年使用效果較好，窯頭飛砂漏料現象大幅改善，窯頭排風機與高溫風機頻率恢復，窯頭負壓控制在-10～-30Pa，熟料本步電耗下降0.26kWh/t，實物煤耗降低0.3kg/t。

次年年度檢修期間，對窯頭密封魚鱗片進行檢查，發現集灰罩一內反向魚鱗片磨損，且與冷風套接觸一圈處，冷風套磨損出溝槽，更換原尺寸魚鱗片時，魚鱗片與冷風套表面接觸處密封變差，同時更換反向魚鱗片時需要將集塵罩二拆卸，工程量較大。后續使用過程中，飛砂漏料逐漸增大，需增加正向魚鱗片密封鋼絲繩重錘重量，保證正向密封效果，同時窯頭負壓逐漸增加，形成惡性循環。冷風套使用壽命較之前縮短，第二年開始對冷風套進行包裹修復。

2020年，公司在年度檢修期間對二線窯頭密封進行改造，使用的是正反向氣室型復合密封技術。

3.1 密封構成

密封主要由套筒、殼體、氣密風管、正向密封片、反向密封片、風冷套、冷風套固定裝置、灰斗、風量調節閥等組成，見圖2。

圖2 正反向氣室型復合密封結構

3.2 密封原理

含粉塵的氣體在窯頭正壓的狀態下經過窯頭護鐵沿著冷風套的外圓向外噴射，首先會撞到最右面的密封環，90％顆粒由于撞擊而失去動能，在重力的作用下，被集灰斗一捕獲，進入篦冷機。剩下的10％飛沙料繼續前進，吹向正向密封片，裝置板的角度引導窯頭內部氣流及粉塵的流動方向，在密封環的導流下，帶料的風在正向密封、密封環之間的空間形成一個渦流，物料連續撞擊，紛紛失去動能，在重力的作用下，被集灰斗一捕獲，進入篦冷機。極少粉塵能連續突破兩道密封，進入正反向密封之間。反向密封形成第三道密封，正反向密封之間并產生一個密封空間，氣密風管將窯頭冷風通過下殼體風管引入到密封空間。此密封空間連續進風，風量調節閥調節后，使風壓大于窯頭罩內風壓。極少量的粉塵，跟隨風流向直接排入到篦冷機篦床上。對于窯頭罩經常正壓的情況，此種密封可以徹底解決噴料及冒煙問題。

3.3 使用情況分析

該項目于2020年5月改造完成，截止到目前已使用近2年，使用期間，窯頭飛砂漏料情況大幅改善，沒有出現過飛砂漏料，且至今沒有更換正反魚鱗片，目前窯頭負壓控制在-10～-30Pa。

3.4 優缺點分析

正反向氣室型復合密封技術相較正反向復合密封技術主要優點是增設了氣密風管。在環向鼓風狀態下，配合正反向密封片，可以有效保證風壓高于窯頭罩內，同時風壓作用下，密封片可以更好的與筒體護板、風冷套貼合，保證密封效果，同時避免正向密封片與冷風套表面過度磨損，延長冷風套使用壽命。

該密封技術的缺點表現在兩方面，一方面是魚鱗片檢查與更換難度大，需要拆卸殼體與密封風管，檢修工作量較大，且在錯峰檢修期間，冷風套與魚鱗片檢查不方便；另一方面是該密封裝置對窯頭筒體包裹面積過大，筒體掃描無法準確探測此處溫度，造成探測與巡檢盲區。

2022年，該公司在年度檢修期間對一線窯頭密封進行改造，使用的是五代氣密式窯頭密封。

4.1 密封構成

密封主要由防塵罩、風箱、風嘴、上、下擋圈、魚鱗片、冷風套固定裝置、灰斗、風量調節閥與翻板閥等組成，見圖3。

圖3 五代氣密式窯頭密封結構

4.2 密封原理

氣密式密封是對窯口整體包裹，利用散熱風機對窯口筒體送風降溫后返回的余風形成密封腔內微正壓的原理起到密封效果。在一定壓力和溫度范圍內具有嚴密、可靠的密封性能。為了使窯內飛沙料有效抑制，在冷風套上加裝了兩道擋圈，從而形成了環內飛沙料區和環外潔凈區兩個區域部分，沙料被控制在環內部區域，在重力作用下降到灰斗內最后流到篦冷機，過程中各部件間沒有摩擦。

4.3 使用情況分析

該項目于2022年3月改造完成，目前連續運行1個月。使用期間窯頭飛砂漏料情況大幅改善，沒有出現過飛砂漏料，窯頭負壓控制在-10～-20Pa。

4.4 優缺點分析

對比正反向復合密封技術，該密封技術的主要優點為氣密式密封，各部件之間沒有任何摩擦，冷風套使用壽命相對較長，且魚鱗片更換周期長，更換筒單，工程量小。

對比正反向氣室型復合密封技術，該密封技術優點有兩處，一是魚鱗片更換方便，工程量小；二是該密封對窯頭筒體包裹面積小，僅為前者一半。

對比前面兩種密封方式，該密封技術的主要缺點有幾處，一是鼓風機吹入密封內部的冷風，一部分冷風會從冷風套與窯頭罩問隙之前進入窯頭罩內部，造成一部分能源浪費；二是在發生工況波動，窯頭呈正壓時，會有一部分飛砂漏料。

(1)針對正反向氣室型復合密封技術整改建議：在密封殼體上開設觀察孔，方便錯峰檢修時檢查魚鱗片和冷風套，及時更換備件；在密封殼體開孔增加測溫探頭，便于監控窯口段筒體溫度，判斷內部耐火材使用情況。

(2)針對五代氣密式窯頭密封整改建議：可參考正反向氣室型復合密封技術，將外側魚鱗片安裝結構改變，改變成反向魚鱗片密封，同時在筒體上焊接護板。

上述三種密封方式都有助于改善窯頭飛砂漏料，穩定窯頭負壓控制，降低系統用電與用煤消耗，但從檢修維護、巡檢與備件消耗方而，都各有優缺，使用者可根據上述使用情況分析與整改方式，結合生產實際進行選擇使用。

作者：段夢佳，王耿

來源：《葛洲壩鐘祥水泥有限公司》

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