回转窑窑头窑尾密封装置

兰广林，张忠伟

窑头窑尾密封装置是熟料烧成系统的关键设备之一，其密封效果直接影响到烧成系统的热耗和能耗指标，为此中材装备集团有限公司对国内外知名公司所生产的各种型式窑头窑尾密封装置的使用现状进行了调查研究，汲取成功经验，并在此基础上开发出两种新型窑头窑尾密封装置，本文将对其作简明介绍。

1 国内外各种回转窑窑头窑尾密封装置概况

目前国内外应用于水泥工业回转窑、烘干机和单筒冷却机等回转筒式设备的进出料端密封装置基本上分为两大类，径向型密封和端面型密封。

1.1 径向型密封

径向型密封装置由若干密封元件均匀分布并贴附在回转窑的筒体上，各密封元件之间局部相互重叠，密封元件用紧固件与窑头罩或窑尾喂料室连接在一起。正常操作时回转窑窑内处于负压，外部冷风只能从密封元件与回转窑筒体之间的径向间隙中进入回转窑内。

径向密封装置主要有叠片式密封和石墨块密封两种。叠片式密封又分为中间夹有陶瓷纤维毡的双层密封（见图1）和单层密封（见图2）两种。

叠片式密封装置要求密封元件既有一定强度又有足够的弹性，使密封元件紧紧贴合在回转窑筒体上，尽可能地减少密封元件与回转窑筒体之间的径向间隙，保证密封效果达到最佳，同时要求密封元件具有高抗磨性。

国外美卓公司叠片式密封装置中的密封元件基本上具有满足以上要求的机械性能，图3所示为该公司叠片式密封装置在实际生产线上的应用照片。该密封装置没有采用钢丝绳装置将密封元件捆绑在回转窑筒体上来减少径向间隙，而是依靠密封元件自身的机械性能来保证要求的径向间隙。

而国内回转窑窑头窑尾密封制造商所制造的叠片式密封，密封元件大多采用1Cr18Ni9Ti材料，为了减小径向间隙，往往采用钢丝绳装置将密封元件捆绑在回转窑筒体上（见图5）。使用初期径向间隙较小，密封效果尚好，但随着使用时间的增加，径向间隙越来越大，密封效果越来越差。

图1 双层密封元件中间夹有陶瓷纤维毡的叠片式密封

石墨块回转窑密封装置是用弹簧将石墨块压紧在回转窑筒体上，该密封装置的优点是密封元件与筒体之间的相互摩擦不会对筒体造成损伤，但缺点是石墨块强度较小，抵抗破坏的能力不足，容易发生断裂和破损，导致密封效果不佳（见图5）。

1.2 端面型密封

端面密封装置是一部分密封元件用紧固件连接在回转窑窑头或窑尾筒体的法兰上，称为动摩擦块；另一部分密封元件用紧固件连接在窑头罩或窑尾喂料室的法兰上，称为静摩擦块。正常操作时回转窑窑内处于负压，外部冷风只能从动、静摩擦块之间的端面间隙中进入回转窑内。

降低端面密封装置动、静摩擦块之间的间隙，采用的主要方法是在动、静摩擦块之间加压。根据施力方式的不同，端面密封装置分为气缸式密封装置和弹簧压紧式密封装置。

德国伯利休斯公司的回转窑密封装置采用气缸式窑头窑尾密封装置（见图6、图7、图8），因回转窑工作环境恶劣、温度高、粉尘大，该密封装置对气缸的密封件性能要求很高，一般国产气缸难以适应这种工况条件。

德国洪堡公司的回转窑密封装置采用的是弹簧压紧式密封装置，该密封装置用若干个弹簧均匀地向动摩擦块施加压力，在弹簧和动摩擦块之间设置有费力杠杆以减轻动、静摩擦块之间的压力，从而降低动、静摩擦块之间的磨损（见图9、图10、图11）。

2 中材装备SLF和RLF回转窑窑头窑尾密封装置

综上可知，开发设计性能优良的叠片式密封需要制造出具有足够强度和刚度（满足弹性要求）以及在高温条件下有高耐磨性的密封元件，目前国内回转窑制造商难以实现。

开发性能优良的气缸式密封装置因国内配套的气缸密封件难以适应回转窑恶劣的工况环境，一旦气缸密封件失效，密封装置的密封效果将大打折扣。

因此，参照国外弹簧压紧式密封装置的思路，结合多年的实践经验，我们认为开发国产性能优良密封装置比较符合国情。SLF和RLF回转窑窑头窑尾密封装置就是基于这种出发点开发设计的，其中SLF回转窑窑头窑尾密封装置已经获得实用新型专利证书（专利号：ZL201120040665.7），RLF回转窑窑头窑尾密封装置目前正在申报实用新型专利。

SLF回转窑窑头窑尾密封装置与洪堡公司弹簧压紧式密封相比，是一种工作性能相当，但机械结构设计完全不同的弹簧杠杆摩擦式密封装置。若干个弹簧和杠杆装置均匀地布置在以回转窑中心线为基准的窑头罩或窑尾烟室的圆周上，给静摩擦块施加压力；在弹簧和静摩擦块之间设置有费力杠杆以减轻因筒体受热膨胀时弹簧力对动、静摩擦块之间压力的影响，从而降低动、静摩擦块之间的磨损。与洪堡公司弹簧压紧式密封装置相比，其最显著的特点是杠杆装置和静摩擦块相连接（洪堡公司杠杆装置和动摩擦块相连接），可以实现在线调整弹簧力，使动、静摩擦块之间压力始终处于最佳工作状态（见图12、图13）。

SLF弹簧杠杆式窑头窑尾密封装置特点：

（1）杠杆装置、弹簧装置和丝杠调节装置不随回转窑一同旋转，可以在线调整作用在摩擦块之间的压力，使动、静摩擦块之间的压力始终处于最佳范围。

（2）采用费力杠杆装置，可以有效控制回转窑受热膨胀后弹簧拉伸力对动静摩擦块之间压力的影响。

（3）回转窑在热态工作中发生偏摆运动时，固定在其上的动摩擦块也做同样运动，由于悬挂装置两端设有关节轴承，固定在其上的静摩擦块也跟随动摩擦块做偏摆运动，从而确保动静摩擦块之间紧密贴合。

（4）无需设置回料装置，工艺布置简单。

（5）易磨损件更换方便。

考虑到回转窑窑头筒体热膨胀量比较大，使用SLF型回转窑窑头密封装置的弹簧在工作中弹性力变化范围比较大，为此又开发设计出另一种性能优良的RLF钢丝绳杠杆摩擦式密封装置（见图14）。其结构与SLF型回转窑窑头密封装置基本相似，只是动、静摩擦块之间施力方式不同，该密封装置将配重通过钢丝绳和杠杆装置均匀地加载到静摩擦块上，可以实现在线调整配重大小，使动、静摩擦块之间压力始终处于最佳状态（见图14）。由于采用钢丝绳结构，动、静摩擦块之间压力不会随筒体热膨胀而增加。

RLF弹簧杠杆式窑头窑尾密封装置的特点：

（1）对于热态的回转窑，随着筒体表面温度升高，筒体长度会增长，但动静摩擦块之间压力始终保持不变。

（2）由于杠杆装置、滑轮装置和配重块不随筒式设备一同旋转，在实际操作过程中可以增减配重块，随时调整动、静摩擦块之间压力，使其处于最佳工作状态。

（3）回转窑处于热态工作时发生偏摆运动，固定在其上的动摩擦块也做同样的运动，由于悬挂装置两端设有关节轴承，固定在其上的静摩擦块也跟随动摩擦块做偏摆运动，从而确保动、静摩擦块之间紧密贴合。

（4）无需设回料管道装置，工艺布置简单。

（5）易磨损件更换方便。

3 结语

通过对国内外各种回转窑窑头窑尾密封装置进行分析研究，中材装备集团有限公司结合国内实践经验和实际加工制造能力，开发出拥有自主知识产权的SLF弹簧杠杆式窑头窑尾密封装置和RLF钢丝绳杠杆式窑头窑尾密封装置，可以给用户提供持久耐用、性能优良的两种不同类型的回转窑窑头窑尾密封装置。依据我们的实践经验，建议窑尾密封选用SLF型，而窑头密封选用RLF型。■