回轉窯窯頭密封的優化及應用

楊廣建,姚 琴,彭忠耀,毛 文

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

0 引言

我公司有一條4800t/d水泥熟料生產線，配套Φ4.8m×74m回轉窯一臺，功率630kW?；剞D窯作為熱工設備，窯頭窯尾的密封效果關系到風、料、煤的配合及熟料的煅燒質量。原窯頭密封為單向魚鱗片式設計，經過8年多的使用，冷風套、窯口部分筒體高溫、風刷磨損變形，密封效果差，熱量損失嚴重，窯頭飛砂造成輪帶墊板及托輪不正常磨損加劇，急需優化改造，以保證密封效果。我公司對窯頭密封進行優化并應用，經過一段時間使用，效果良好。本文對本次優化進行簡單總結，以供參考。

1 回轉窯實際現狀及原因分析

窯頭密封效果差，熱量損失嚴重，影響入窯二次風溫，煤耗、高溫風機電耗高。窯頭飛砂情況嚴重，污染大，影響現場環境衛生，增加工人勞動強度。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為微負壓，密封性能如果不好，外部冷空氣易進入窯頭內，使窯內的物料量、燃燒量和空氣量的比例關系破壞，減少了由冷卻機入窯的二次風量，降低了二次風風溫，熱耗增大，增加熟料生產煤耗。分析原因如下：

（1）操作原因：①中控操作預見性不足，系統穩定性差，頭煤使用波動較大，計量精度偏低；②篦冷機操作不穩定，窯內二次風、篦冷機冷卻風、余風不平衡，窯頭經常出現正壓；③風、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）設計原因：原窯頭密封為單向魚鱗片式設計，結構簡單，不能滿足長期高溫環境使用。

（3）工況原因：熱工設備，熟料煅燒溫度要求較高，冷風套、窯口部分筒體高溫、風刷磨損變形，導致單向魚鱗片式密封效果差，影響回轉窯運轉率。

2 優化措施

（1）優化回轉窯操作。①減小原材料成分波動，控制化驗室配比調整幅度，加強中控操作預見性，提高系統穩定性，控制頭煤使用波動，提高計量精度；溫度下料量的波動，保證生料均化程度，控制入窯成分波動；②穩定篦冷機操作，控制窯內二次風、篦冷機冷卻風、余風平衡，一般情況下使窯頭負壓保持在-20至-100 Pa的范圍內，避免窯頭密封不好出現窯頭飛砂，決不允許窯頭出現正壓；③合理操作中風、煤、料、窯速匹配，控制燒成溫度狹窄（以升重為基準），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（見圖1）。

圖1 更換窯口筒體

正常情況下卸出熟料時的筒體處于熱態，窯筒體因為膨脹而使卸料口向冷卻機延伸，這個時候的熟料軸向落料點應在第一排活動縱向1/2處；橫向落料點一般與篦冷機中心重合偏離回轉窯中心線700～900 mm。

（3）更換窯頭密封。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。反向密封片與風冷套之間的密封角度是通過流體力學分析計算、流體分析軟件分析復核，得出的合理密封角度，有利于密封片改變窯頭內部流體及粉塵流動方向，提高密封效果，避免密封片被窯頭內部粉塵氣流直接沖刷，提高密封片的使用壽命。通過工程熱力學分析、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。密封結構見圖2，主要有集灰罩一，集灰罩二，密封環，正向密封，反向密封，冷風套，冷風套固定裝置，灰斗等組成。

正向復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，保證外部氣體無法進入窯頭內部，上層密封片起到保護碳硅鋁纖維密封以及整個密封的作用。風冷套和錐體主要起到密封殼體的作用，其結構也采用耐磨、耐熱鋼制作，風冷套內圓面焊接一圈Z字型散熱片，在外部有風機吹入冷風冷卻，保護窯頭不受高溫損壞。鋼絲繩配重主要提供正向復合密封的貼合力，使密封能完全貼合在風冷套上，安裝后通過對配重塊數量的調整，使正向復合密封和風冷套的貼合保持在一個臨界狀態，使密封良好，同時摩擦力接近于零，使正向密封片使用壽命提高。

圖2 密封結構示意圖

3 結語

經過一段時間的使用，窯頭基本不再漏料。高溫風機負荷減小，頻率由原來42～44 Hz降到38～400Hz，平均約節電200kWh/h。窯頭飛砂情況改善明顯，大幅減少熱量損失，二次風溫均值由101000℃上升至10150℃，平均約節煤0.3 t/h。窯頭密封優化應用后，合計節約成本160萬元/年，回轉窯運轉率與往年同期相比提高約2%，效果顯著。