某公司兩條熟料水泥生產(chǎn)線均配套Ф4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯，投產(chǎn)時(shí)間分別為2009年和2016年，兩臺回轉(zhuǎn)窯窯頭密封最初配置均為單向魚鱗片密封，該密封結(jié)構(gòu)需每年更換一副魚鱗片，且隨著使用年限增長，窯頭冷風(fēng)套逐漸變形，系統(tǒng)漏風(fēng)、飛砂漏料嚴(yán)重。造成的影響如下：

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

(2)因現(xiàn)場飛砂嚴(yán)重，中控操作員被迫將窯頭負(fù)壓由正常時(shí)-10～-30Pa控制到-40～-60Pa，窯頭排風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率增加3Hz左右，高溫風(fēng)機(jī)運(yùn)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(fù)壓控制較大，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)通風(fēng)受限，窯內(nèi)極易產(chǎn)生還原氣氛，給回轉(zhuǎn)窯正常煅燒帶來了較大的困難，時(shí)常出現(xiàn)黃心料，熟料產(chǎn)質(zhì)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(jìn)行改造，使用的是正反向復(fù)合密封技術(shù)。

2.1 密封構(gòu)成

密封的主要組成部分包括迷宮密封、反向密封、風(fēng)冷套、鋼絲繩配重、正向復(fù)合密封、正向密封錐體等，其中正向復(fù)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(fù)合密封結(jié)構(gòu)

2.2 密封原理

含粉塵的氣體在窯頭正壓的狀態(tài)下經(jīng)過窯頭護(hù)鐵沿著冷風(fēng)套的外圓向外噴射，首先會(huì)撞到最左面的有澆注料保護(hù)的密封環(huán)，90％顆粒由于撞擊而失去動(dòng)能，在重力的作用下，被集塵罩一捕獲，經(jīng)過灰斗進(jìn)入篦冷機(jī)。剩下的10％飛沙料繼續(xù)前進(jìn)，吹向反向密封，裝置板的角度引導(dǎo)窯頭內(nèi)部氣流及粉塵的流動(dòng)方向，在反向密封板的導(dǎo)流下，帶料的風(fēng)在反向密封、集塵罩一、密封環(huán)之間的空間形成一個(gè)渦流，物料連續(xù)撞擊，紛紛失去動(dòng)能，在重力的作用下，被集塵罩一捕獲，經(jīng)過灰斗進(jìn)入篦冷機(jī)。極少粉塵能連續(xù)突破兩道密封，進(jìn)入正向密封內(nèi)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(dāng)于上了一道密封保險(xiǎn)，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(xiàn)象大幅改善，窯頭排風(fēng)機(jī)與高溫風(fēng)機(jī)頻率恢復(fù)，窯頭負(fù)壓控制在-10～-30Pa，熟料本步電耗下降0.26kWh/t，實(shí)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(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)集灰罩一內(nèi)反向魚鱗片磨損，且與冷風(fēng)套接觸一圈處，冷風(fēng)套磨損出溝槽，更換原尺寸魚鱗片時(shí)，魚鱗片與冷風(fēng)套表面接觸處密封變差，同時(shí)更換反向魚鱗片時(shí)需要將集塵罩二拆卸，工程量較大。后續(xù)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(shí)窯頭負(fù)壓逐漸增加，形成惡性循環(huán)。冷風(fēng)套使用壽命較之前縮短，第二年開始對冷風(fēng)套進(jìn)行包裹修復(fù)。

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

3.1 密封構(gòu)成

密封主要由套筒、殼體、氣密風(fēng)管、正向密封片、反向密封片、風(fēng)冷套、冷風(fēng)套固定裝置、灰斗、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥等組成，見圖2。

圖2 正反向氣室型復(fù)合密封結(jié)構(gòu)

3.2 密封原理

含粉塵的氣體在窯頭正壓的狀態(tài)下經(jīng)過窯頭護(hù)鐵沿著冷風(fēng)套的外圓向外噴射，首先會(huì)撞到最右面的密封環(huán)，90％顆粒由于撞擊而失去動(dòng)能，在重力的作用下，被集灰斗一捕獲，進(jìn)入篦冷機(jī)。剩下的10％飛沙料繼續(xù)前進(jìn)，吹向正向密封片，裝置板的角度引導(dǎo)窯頭內(nèi)部氣流及粉塵的流動(dòng)方向，在密封環(huán)的導(dǎo)流下，帶料的風(fēng)在正向密封、密封環(huán)之間的空間形成一個(gè)渦流，物料連續(xù)撞擊，紛紛失去動(dòng)能，在重力的作用下，被集灰斗一捕獲，進(jìn)入篦冷機(jī)。極少粉塵能連續(xù)突破兩道密封，進(jìn)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(chǎn)生一個(gè)密封空間，氣密風(fēng)管將窯頭冷風(fēng)通過下殼體風(fēng)管引入到密封空間。此密封空間連續(xù)進(jìn)風(fēng)，風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后，使風(fēng)壓大于窯頭罩內(nèi)風(fēng)壓。極少量的粉塵，跟隨風(fēng)流向直接排入到篦冷機(jī)篦床上。對于窯頭罩經(jīng)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(xiàng)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(xiàn)過飛砂漏料，且至今沒有更換正反魚鱗片，目前窯頭負(fù)壓控制在-10～-30Pa。

3.4 優(yōu)缺點(diǎn)分析

正反向氣室型復(fù)合密封技術(shù)相較正反向復(fù)合密封技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)是增設(shè)了氣密風(fēng)管。在環(huán)向鼓風(fēng)狀態(tài)下，配合正反向密封片，可以有效保證風(fēng)壓高于窯頭罩內(nèi)，同時(shí)風(fēng)壓作用下，密封片可以更好的與筒體護(hù)板、風(fēng)冷套貼合，保證密封效果，同時(shí)避免正向密封片與冷風(fēng)套表面過度磨損，延長冷風(fēng)套使用壽命。

該密封技術(shù)的缺點(diǎn)表現(xiàn)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(fēng)管，檢修工作量較大，且在錯(cuò)峰檢修期間，冷風(fēng)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(zhǔn)確探測此處溫度，造成探測與巡檢盲區(qū)。

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

4.1 密封構(gòu)成

密封主要由防塵罩、風(fēng)箱、風(fēng)嘴、上、下?lián)跞ΑⅣ~鱗片、冷風(fēng)套固定裝置、灰斗、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥與翻板閥等組成，見圖3。

圖3 五代氣密式窯頭密封結(jié)構(gòu)

4.2 密封原理

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

4.3 使用情況分析

該項(xiàng)目于2022年3月改造完成，目前連續(xù)運(yùn)行1個(gè)月。使用期間窯頭飛砂漏料情況大幅改善，沒有出現(xiàn)過飛砂漏料，窯頭負(fù)壓控制在-10～-20Pa。

4.4 優(yōu)缺點(diǎn)分析

對比正反向復(fù)合密封技術(shù)，該密封技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)為氣密式密封，各部件之間沒有任何摩擦，冷風(fēng)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(fù)合密封技術(shù)，該密封技術(shù)優(yōu)點(diǎn)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(shù)的主要缺點(diǎn)有幾處，一是鼓風(fēng)機(jī)吹入密封內(nèi)部的冷風(fēng)，一部分冷風(fēng)會(huì)從冷風(fēng)套與窯頭罩問隙之前進(jìn)入窯頭罩內(nèi)部，造成一部分能源浪費(fèi)；二是在發(fā)生工況波動(dòng)，窯頭呈正壓時(shí)，會(huì)有一部分飛砂漏料。

(1)針對正反向氣室型復(fù)合密封技術(shù)整改建議：在密封殼體上開設(shè)觀察孔，方便錯(cuò)峰檢修時(shí)檢查魚鱗片和冷風(fēng)套，及時(shí)更換備件；在密封殼體開孔增加測溫探頭，便于監(jiān)控窯口段筒體溫度，判斷內(nèi)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(fù)合密封技術(shù)，將外側(cè)魚鱗片安裝結(jié)構(gòu)改變，改變成反向魚鱗片密封，同時(shí)在筒體上焊接護(hù)板。

上述三種密封方式都有助于改善窯頭飛砂漏料，穩(wěn)定窯頭負(fù)壓控制，降低系統(tǒng)用電與用煤消耗，但從檢修維護(hù)、巡檢與備件消耗方而，都各有優(yōu)缺，使用者可根據(jù)上述使用情況分析與整改方式，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)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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