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2015年07月29日 15:55:41
Φ4m×60m回转窑窑头漏风原因及改进措施

王广强
( 晶华集团大坝有限公司, 山东德州 253024)

    2 500t/d 新型干法生产线所用的Φ4m×60m 回转窑窑头密封一直是困扰生产厂家的难题, 由于窑头密封失效, 不仅漏风漏料, 而且影响了回转窑热工制度的稳定。现就该窑的窑头密封的漏风原因及改进措施做一分析总结。

1 窑头结构
    Φ4m×60m 回转窑窑头密封结构见图 1。冷风套一端开喇叭口, 由冷却风机往里吹冷却风, 另一端焊有一圈挡板, 顶在窑口护铁上。在冷风套上间隔 180°焊有两条 35mm×400mm 的导轨,设有Φ4384mm 的密封挡圈在导轨上随窑的膨胀伸缩滑行。在窑头密封外罩与冷风套之间, 有一圈耐热钢片, 紧密地覆在冷风套上起密封作用。窑头密封罩的下部还设有漏灰斗, 用单翻板锁风阀进行密封。该窑头密封属于传统的迷宫加鱼鳞片式复合密封。

2 产生漏风的原因
2.1 冷风套产生的漏风
    冷风套热腐蚀是产生漏风的主要原因。漏风发生在冷风套靠近窑口护铁的部位, 该处温度高, 平均在900℃以上,而冷风套为普通钢板, 厚度只有12mm, 长期处在高温下, 腐蚀非常严重,仅使用10个月左右就开始脱落。顶在窑口护铁上的挡板也随之脱落, 使冷风套产生漏风,见图 2 所示。此处故障也不易发现, 严重时, 冷风套脱落腐蚀长度达 100mm 以上, 形成较大的漏风源。

2.2 密封挡圈常出现的故障
    密封挡圈采用耐热钢,用16mm厚的Cr25Ni20制造。密封挡圈直径较大,在制作时分两片安装,连接处打坡口焊接。受窑体的冷热变化影响, 密封挡圈常出现以下2种故障:

    1)焊口处开裂。焊口处存在较大的应力,受回转窑的开停影响,时间长了就出现焊口开裂。

    2)导轨磨平。密封挡圈间隔180°开了两个40mm宽的槽,卡在导轨上滑行。导轨与挡圈接触的部分磨损较快,同时挡圈的槽也受到磨损。当导轨磨损到一定程度,挡圈就不能随回转窑正常运转。

2.3 锁风阀转动不灵活
    在窑头密封漏灰斗的下料管上,安装的是无缺口单翻板锁风阀, 其板轴采用箱体内滑动轴承。由于受粉尘的影响,滑动轴承工作环境差,润滑不良,使锁风阀转动不灵活,导致锁风阀工作失灵, 产生漏风。

2.4 鱼鳞片密封产生的漏风
    鱼鳞片密封采用1mm厚的不锈钢片,用钢丝绳捆绑在冷风套上。鱼鳞片密封产生漏风的原因有3种情况: ①钢片与钢片之间的间隙产生的漏风; ②钢片机械变形与磨损残缺产生的漏风;③钢丝绳捆绑不紧产生的漏风。

3 改进措施
    改进有 2 种方式, 一种是在原有结构上的优化改进; 另一种是对原有密封结构做较大的改变。

3.1 窑头密封在原有结构上的优化改进
    这种改进方便快捷, 不需要过多的投资, 只是准备一些技改用的备品件, 利用回转窑大修时间进行即可。此类措施主要是延长密封器件的使用寿命及锁风阀的灵活性能, 来达到原设计的密封效果。

3.1.1 冷风套的改进
    在距冷风套边缘50mm处,覆盖一圈厚 10mm、宽 120mm 的耐热钢板, 材质选用 Cr25Ni20,分8片安装,用M12的耐热钢螺栓固定, 最后再将 8 片耐热钢用电焊连接起来, 见图 3 所示。这样冷风套受热处就覆盖了一层保护层, 从而保证了冷风套的使用寿命及密封效果。

3.1.2 密封挡圈的改进
    1)加固焊口强度。在密封挡圈的焊口处,覆上一块 10mm×100mm 的耐热钢板, 用R207焊条焊接。

    2)增加导轨和挡圈开口槽数目。在原来挡圈开口槽的基础上间隔 90°再增加2个槽,同时对应增加2个导轨。这样, 挡圈和导轨有 4 个配合处, 增加了受力面积, 减轻了磨损。

3.1.3 锁风阀轴承的改进
    将锁风阀的滑动轴承改为箱外无润滑滚动轴承,具体方法:

    1) 延长板轴长度 100mm, 去掉原滑动轴承;

    2) 在锁风阀箱体外侧, 各制作一个宽 100 mm 的架子, 架子外侧固定两个滚动轴承, 使板轴正好架在两个轴承上;

    3) 在架子内侧, 设有一个弹簧, 套在板轴上。弹簧一端顶在架子上, 另一端顶在箱体密封环上, 密封环主要密封箱体上的轴孔。改进前后结构见图 4 所示。

3.2 窑头密封结构的改进
    这种改进分 2 种形式, 一是冷风套扩径; 二是冷风套加长。同时还要改进密封钢片, 在其中增加一层耐高温的柔性密封材料( 碳硅铝纤维复合板) , 以改善原鱼鳞片密封存在的不足。该种复合密封钢片的安装非常讲究, 一般分 4 道工序: ①先安装一圈耐热钢片,作为耐磨垫层; ②然后安装柔性密封材料, 分 4 层整齐铺设安装; ③在柔性密封材料的上面压一层固定钢片, 用螺栓紧固; ④最后用 2 道 Φ8mm 的钢丝绳采用重锤式捆绑。

3.2.1 冷风套扩径的改进
    去掉原密封挡圈及导轨, 去掉冷风套外端喇叭口, 将冷风套直径扩大300mm, 然后用12条 M24 的螺栓调整与窑筒体同轴度, 最后将调整螺栓焊接在筒体上。原窑头密封罩直径也要同时扩大, 并设计出紧固耐热钢片的法兰, 见图 5 所示。

    这种改进目前采用的较多, 其优点:
    1) 改善了冷风套内侧头部及窑口散热, 能延长冷风套的使用寿命;
    2) 便于观察冷风套的热腐蚀情况;
    3) 调整螺栓的使用, 可有效地避免窑口变形对冷风套圆度产生的影响, 使柔性材料能紧密地覆在冷风套上。

3.2.2 冷风套加长的改进
    去掉原密封挡圈及导轨, 将冷风套加长 200mm,焊接时用砂轮打磨焊口, 保持焊口的平整度, 利用原来的密封罩法兰安装复合密封钢片, 见图 6 所示。冷风套加长的目的, 是加大密封钢片的面积, 最外圈的固定钢片长度比通常尺寸长 100mm。

    这种形式的改进, 目前在国内已有 40 多家水泥厂采用。

4 改进后的使用效果
    通过以上改进, 窑头密封效果明显改善, 并且延长了部分密封件的使用寿命。各种改进措施各有优点, 窑头密封改进综合性能对比见表 1。

5 结束语
    以上改进措施,起初都起到较好的密封效果,但后期维护保养如果跟不上,则密封效果将逐步下降,甚至失效。这就要求一定要注意对窑头冷风套内侧头部的检查。如果窑头冷风套内侧头部热腐蚀严重或锁风翻板阀不灵活等原因产生漏风,无论采用了哪一种改进措施,都不能产生很好的密封效果。当然, 也可以将图 3~图 6 的改进结合起来, 使窑头密封达到更佳的效果。

作者:王广强  出处:《水泥》2007年第7期  
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