回轉窯的密封問題分析

楊楠

摘 要：回轉窯的工作受到兩端密封的影響，對于密封良好的回轉窯其工作性能也會大大提高。文章通過對目前回轉窯的密封水平進行了論述，詳細的探討了目前應用較為廣泛且技術水平較高的氣封式以及徑向摩擦式和端面摩擦式的工作原理以及結構特點。

關鍵詞：密封；回轉窯；結構 回轉窯的工作是通過負壓操作屬于熱工設備，因此冷空氣多少會從精致裝置同進料口、出料口的連接點進入，因此裝置對于密封性的要求較高，需要減少設備的漏風。密封效果會對設備的燃燒效率造成影響，密封不良則熱端燃燒溫度就會降低，隨之增加的是熱耗；而在冷端同樣會影響正常的設備通風，加大排風負荷，影響排風機運轉。所以設備的密封效果會影響到回轉窯的生產以及運轉效率，并對生產質量以及成本能耗產生影響。

回轉窯的密封類型主要有接觸和非接觸兩種。非接觸密封又可以分為氣封式、迷宮式兩種類型，而接觸式則能夠分成徑向摩擦、端面摩擦兩種。回轉窯的密封問題主要是由于無論是哪種密封都會多少存在誤差和問題，諸如，筒體的制造安裝中的誤差或者設備筒體的彎曲會造成徑向以及端面的偏擺；筒體軸向竄動以及熱脹冷縮；迷宮式密封在設計上無法確定間隙大小；因此密封效果會受到影響，尤其是迷宮密封，基本上不再被應用到生產中。因此文章僅僅對前述應用較多且較為成熟的密封方式（氣封式、摩擦式）進行論述。

1 氣封式

氣封式的密封使得靜止件同運動件完全脫離了接觸，密封全靠氣體，其原理就是在密封處形成正負氣壓氛圍。這種負壓密封的方式在蘇聯曾經使用過，但是由于抽出氣體中含有較多的塵粒，想要排入大氣需要經過必要的凈化措施，不但不能提高生產效率還要增設精華設備，系統也較為復雜，因此沒有得到應用。

而常用的正壓式密封在風罩兩側的冷風套以及筒體處設置有專用的鼓風機，其設置位置在扇形的密封板外部。通過空氣噴嘴對護板進行冷卻，從而延長窯口護板壽命。而空氣在筒體以及護板處會被預熱，之后再風罩正壓作用下，通過墊板縫隙進入窯頭罩內，而一部分則被排出設備。由于正常工作中的窯頭罩中氣壓約為微負壓狀態，且窯頭的懸臂比窯尾懸臂短了三分之二，價值密封板的偏擺預留間隙小，因此進入窯內的氣體不多，且經過預熱后的氣體不會對窯內的燃燒造成過大的影響。因此處于該原因，只有窯頭才能夠應用正壓氣封，而對于負壓比較大的窯尾則不適合應用氣封式密封結構。在風罩處設置鎖風閥以及灰斗，用以卸除漏料，并且該結構能夠有效提高設備的密封性能。氣封式密封結構的最大優點是不會造成部件磨損且結構簡單，維修便捷。但是同樣也存在較大的缺陷，首先無法避免空氣的漏入，其次會降低窯系統的熱效率。

2 端面摩擦式

2.1 氣缸式

氣缸式密封結構主要通過接觸實現，靠摩擦環的動靜端面予以保持。而為實現靜止的密封環能夠微小的進行浮動，用以使其能夠適應筒體出現的軸向位移，另外采用石棉繩對密封處進行纏繞，進行填料式密封。實際上該種密封原理早在上世紀就應用在窯尾密封結構中，而目前所使用的氣缸式密封是在此基礎上進行了結構改進，完善之后的技術。根據實際的分析能夠分析出三個改進之處。

（1）保證摩擦環之間的密封性以及貼合性，而利用均勻分布的氣缸對密封處進行加壓，相對比過去的重錘杠桿原理或者小車原理的加壓方式先進許多。

（2）過去承托式的密封環支承改為更為先進的懸吊式。

（3）對原有填料函從固定改進為浮動，并對浮動環的重量以及尺寸相對的縮小。

通過上述三個主要技術方面的改進，使得浮動環變得更加方便靈活，而氣壓缸能夠均衡氣壓，且方便調整，保證摩擦環之間能夠在任何情況下良好的接觸，由于貼合較好，因此嚴密性較高，且能夠避免不均磨損的出現，提高密封結構、耐久性以及密封的可靠性。目前所使用的窯尾氣缸式密封結構中，浮動密封板是被懸吊于小車之上的，其周圍均布的氣缸能夠對密封環進行作用，使得其壓緊在密封環上。磨襯板磨損問題能夠通過在接觸表面增加石墨潤滑的方式減少磨損。必須要注意的是，同其他氣缸相比，下部的兩個氣缸的安裝方向是相反的，為的是躲避有可能出現的漏料現象，正是由于上述的兩個氣缸固定位置在煙室，而不是浮動的密封板之上，因此為平衡壓力，在接觸面周圍需要分別進行供氣，采用兩套管路向上部和下部的氣缸進行供氣，并且氣缸的壓力也由不同的調節器繼續擰控制，在進行操作時對于下部氣缸可以適當的調高壓力作用。

2.2 彈簧杠桿式

端面摩擦密封主要由煙室上的固定環和一周若干塊隨窯回轉的活動扇形板來實現。后者由鉸鏈支承于窯筒體末端延伸的部分， 借助于拉力彈簧和杠桿機構，把扇形板壓向煙室的固定環上，保持緊密接觸。扇形板外圓與環形內表面之間的間隙可通過高度調整機構控制。由于扇形板是隨窯轉動的，不受筒體偏擺的影響，所以間隙可以調到小至0.5MM既允許扇形板的軸向浮動，又能實現較好的迷宮密封。

3 徑向摩擦式

3.1 石墨塊密封

這種密封主要由一周多塊石墨板圍繞窯筒體組裝而成，石墨塊的大小及數量根據窯直徑和石墨貨源規格而定，國內第一套石墨密封是在太原水泥廠70年代初投入使用的，以后在國內其它水泥廠中得到推廣，并不斷完善。由于石墨具有潤滑性能，磨損小，對筒體有保護作用，且造價低矛易于制作，安裝維修方便。使用中出現的缺點是：下部石墨塊易被熟料顆粒卡住，不能復位，使石墨塊與筒體脫離接觸，形成漏風縫隙。有的工廠把彈簧改為鋼絲繩纏繞一周，靠重錘拉緊。我們曾在太原水泥廠作了改進設計，結構型式與原型基本未變，但把石墨塊支架由原來靜止的改為隨窯轉動的，這樣就在不斷回轉的過程中，隨時把侵入的顆粒清理出來，避免卡住，同時彈簧在轉動中通風冷卻較好，防止過熱失效。在工廠實際應用，反映良好。

3.2 薄片式

使用耐熱性良好的薄彈簧鋼板在周圍進行均布，將鋼板固定在支架上，另外自由端則通過形變反彈應力壓于筒體之上。薄片之間相互交疊類似鱗片狀，用以消除薄片結構之間的間隙。目前在一些回轉窯中也使用薄片式密封結構，將薄片設置在沉降室內，在法蘭上同窯頭處的風冷套相互貼合。而沉降室的位置則在窯頭罩的端面，除了薄片自身由于彈性產生應力之外，還應當用鋼絲繩將自由端進行纏繞固定，并使用重錘將繩子的另一端予以拉緊固定。而薄片之間的密封可以通過雙層結構令交疊縫錯開。另外由于窯頭處的溫度較高，因此需要在該處設置折流隔熱板，用以防止彈片過熱而出現的密封效果不佳的現象。若是窯頭處出現了偶然正壓現象時，也能夠擋住被正壓鼓出的灰塵粒，使得灰粒進入灰斗。該種密封方式只要具有足夠的摩擦力，那么密封性能就能夠很好的被保障，因此在窯頭處能夠使得窯偏擺適應性增加。并且在零件的跟換、加工上，該處結構都較為方便，正是由于這種經濟性，使得該種方式被廣泛的適用。

綜上所述， 窯的密封有多種多樣， 特點各異，形式不同， 雖然本文介紹的幾種都是目前國內外成熟、先進的可供采用的型式， 但是正確的選擇取決于多種因素， 如規格以及窯型、制造維修水平、預期效果和經濟性等， 不可能用單一的型式滿足各種不同的情況，設計者只有根據用戶的實際需要，采取針對性的條件選擇制定最合理的方案才能使得回轉窯的密封收到最佳的效果。

參考文獻

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