回轉(zhuǎn)窯窯頭密封的優(yōu)化及應(yīng)用

楊廣建,姚 琴,彭忠耀,毛 文

（1.葛洲壩荊門(mén)水泥有限公司，湖北 荊門(mén) 448155；2.葛洲壩石門(mén)特種水泥有限公司，湖南 石門(mén) 415302）

0 引言

我公司有一條4800t/d水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)，配套Φ4.8m×74m回轉(zhuǎn)窯一臺(tái)，功率630kW。回轉(zhuǎn)窯作為熱工設(shè)備，窯頭窯尾的密封效果關(guān)系到風(fēng)、料、煤的配合及熟料的煅燒質(zhì)量。原窯頭密封為單向魚(yú)鱗片式設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)8年多的使用，冷風(fēng)套、窯口部分筒體高溫、風(fēng)刷磨損變形，密封效果差，熱量損失嚴(yán)重，窯頭飛砂造成輪帶墊板及托輪不正常磨損加劇，急需優(yōu)化改造，以保證密封效果。我公司對(duì)窯頭密封進(jìn)行優(yōu)化并應(yīng)用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用，效果良好。本文對(duì)本次優(yōu)化進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié)，以供參考。

1 回轉(zhuǎn)窯實(shí)際現(xiàn)狀及原因分析

窯頭密封效果差，熱量損失嚴(yán)重，影響入窯二次風(fēng)溫，煤耗、高溫風(fēng)機(jī)電耗高。窯頭飛砂情況嚴(yán)重，污染大，影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生，增加工人勞動(dòng)強(qiáng)度。窯頭飛砂造成三檔托輪及輪帶墊板非正常磨損加劇，縮短使用壽命，增加備件消耗及維修成本。窯頭在正常情況下應(yīng)為微負(fù)壓，密封性能如果不好，外部冷空氣易進(jìn)入窯頭內(nèi)，使窯內(nèi)的物料量、燃燒量和空氣量的比例關(guān)系破壞，減少了由冷卻機(jī)入窯的二次風(fēng)量，降低了二次風(fēng)風(fēng)溫，熱耗增大，增加熟料生產(chǎn)煤耗。分析原因如下：

（1）操作原因：①中控操作預(yù)見(jiàn)性不足，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，頭煤使用波動(dòng)較大，計(jì)量精度偏低；②篦冷機(jī)操作不穩(wěn)定，窯內(nèi)二次風(fēng)、篦冷機(jī)冷卻風(fēng)、余風(fēng)不平衡，窯頭經(jīng)常出現(xiàn)正壓；③風(fēng)、煤、料、窯速不相匹配，燒成溫度控制力不夠，物料受熱不均勻。

（2）設(shè)計(jì)原因：原窯頭密封為單向魚(yú)鱗片式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不能滿(mǎn)足長(zhǎng)期高溫環(huán)境使用。

（3）工況原因：熱工設(shè)備，熟料煅燒溫度要求較高，冷風(fēng)套、窯口部分筒體高溫、風(fēng)刷磨損變形，導(dǎo)致單向魚(yú)鱗片式密封效果差，影響回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率。

2 優(yōu)化措施

（1）優(yōu)化回轉(zhuǎn)窯操作。①減小原材料成分波動(dòng)，控制化驗(yàn)室配比調(diào)整幅度，加強(qiáng)中控操作預(yù)見(jiàn)性，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，控制頭煤使用波動(dòng)，提高計(jì)量精度；溫度下料量的波動(dòng)，保證生料均化程度，控制入窯成分波動(dòng)；②穩(wěn)定篦冷機(jī)操作，控制窯內(nèi)二次風(fēng)、篦冷機(jī)冷卻風(fēng)、余風(fēng)平衡，一般情況下使窯頭負(fù)壓保持在-20至-100 Pa的范圍內(nèi)，避免窯頭密封不好出現(xiàn)窯頭飛砂，決不允許窯頭出現(xiàn)正壓；③合理操作中風(fēng)、煤、料、窯速匹配，控制燒成溫度狹窄（以升重為基準(zhǔn)），使物料受熱均勻。

（2）更換窯口筒體，解決窯口變形，保證筒體正常工作下在窯頭罩伸出合適的距離（見(jiàn)圖1）。

圖1 更換窯口筒體

正常情況下卸出熟料時(shí)的筒體處于熱態(tài)，窯筒體因?yàn)榕蛎浂剐读峡谙蚶鋮s機(jī)延伸，這個(gè)時(shí)候的熟料軸向落料點(diǎn)應(yīng)在第一排活動(dòng)縱向1/2處；橫向落料點(diǎn)一般與篦冷機(jī)中心重合偏離回轉(zhuǎn)窯中心線(xiàn)700～900 mm。

（3）更換窯頭密封。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。反向密封片與風(fēng)冷套之間的密封角度是通過(guò)流體力學(xué)分析計(jì)算、流體分析軟件分析復(fù)核，得出的合理密封角度，有利于密封片改變窯頭內(nèi)部流體及粉塵流動(dòng)方向，提高密封效果，避免密封片被窯頭內(nèi)部粉塵氣流直接沖刷，提高密封片的使用壽命。通過(guò)工程熱力學(xué)分析、密封片選取合適的耐磨、耐熱、高彈力的材料，保證密封片的密封效果和使用壽命。

迷宮密封主要是起到阻擋高壓氣流作用，阻擋高壓氣流直接沖擊反向密封片，降低反向密封片部位的壓力，提高密封片的密封效果和使用壽命。密封結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，主要有集灰罩一，集灰罩二，密封環(huán)，正向密封，反向密封，冷風(fēng)套，冷風(fēng)套固定裝置，灰斗等組成。

正向復(fù)合密封主要上層密封片、下層密封片和中間一層碳硅鋁纖維密封組成。下層密封片主要起到耐磨、耐熱作用，中間一層碳硅鋁纖維密封主要起到密封氣體作用，保證外部氣體無(wú)法進(jìn)入窯頭內(nèi)部，上層密封片起到保護(hù)碳硅鋁纖維密封以及整個(gè)密封的作用。風(fēng)冷套和錐體主要起到密封殼體的作用，其結(jié)構(gòu)也采用耐磨、耐熱鋼制作，風(fēng)冷套內(nèi)圓面焊接一圈Z字型散熱片，在外部有風(fēng)機(jī)吹入冷風(fēng)冷卻，保護(hù)窯頭不受高溫?fù)p壞。鋼絲繩配重主要提供正向復(fù)合密封的貼合力，使密封能完全貼合在風(fēng)冷套上，安裝后通過(guò)對(duì)配重塊數(shù)量的調(diào)整，使正向復(fù)合密封和風(fēng)冷套的貼合保持在一個(gè)臨界狀態(tài)，使密封良好，同時(shí)摩擦力接近于零，使正向密封片使用壽命提高。

圖2 密封結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，窯頭基本不再漏料。高溫風(fēng)機(jī)負(fù)荷減小，頻率由原來(lái)42～44 Hz降到38～400Hz，平均約節(jié)電200kWh/h。窯頭飛砂情況改善明顯，大幅減少熱量損失，二次風(fēng)溫均值由101000℃上升至10150℃，平均約節(jié)煤0.3 t/h。窯頭密封優(yōu)化應(yīng)用后，合計(jì)節(jié)約成本160萬(wàn)元/年，回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)率與往年同期相比提高約2%，效果顯著。