CN106595293A - 回转窑密封装置 - Google Patents

Abstract

回转窑密封装置，包括压环6,内环8,外环9,轴承11,挡环12，外环9套在内环8外，轴承11支撑在内环8与外环9之间并在内环8与外环9形成的轨道上滚动；压环6和挡环12分别位于内环8和外环9的两侧，压环6和挡环12分别与外环9固定连接，内环8、外环9与压环6之间形成填料函道一7，内环8与挡环12之间有填料函道二22，填料函道二22、填料函道一7中为密封材料。工业回转窑使用这种轴承填料函式机械密封装置来密封连接回转窑头或回转窑尾与窑筒体，可有效提高窑头和窑尾的密封效果，节能减排。

Description

回转窑密封装置

技术领域

本发明涉及一种工业用的回转窑头或回转窑尾的密封装置，特别是回转窑头或回转窑尾与窑筒体之间的密封连接装置。

背景技术

水泥工业回转窑是水泥熟料煅烧的主要设备，其热工制度是否稳定，直接影响着产品的质量和数量。从工艺角度来说就是要保持工艺过程的平衡，也就是要保持空气量、燃料量和物料量的合适比例关系。回转窑是在负压条件下运行的，凡是存在空隙的部位，空气就会进入形成漏风，尤其在窑头和窑尾处，漏风会带入大量冷空气，窑内热工制度的稳定就遭到破坏，窑内空气也会携带物料外泄，增加窑尾分解炉的燃料消耗，并增大风机的负荷，为解决这些问题，就需要采取回转窑密封措施。

目前回转窑采用的密封大概有以下几种分类方式：

（1）按使用部位分类：窑头密封（又称入口密封，也就是窑头罩与回转窑接合处的密封），窑尾密封（又称出口密封，也就是烟室与回转窑接合处的密封）；

（2）按密封方式分类：疏导型密封，密闭型密封；如鱼鳞片密封就属于疏导型密封，石墨块密封气缸式密封就属于密闭型密封；

（3）按密封方向分类：轴向密封，径向密封；如鱼鳞片密封就属于轴向密封，气缸式密封就属于径向密封；

（4）按密封形式分类：鱼鳞片密封，石墨块密封，气缸式密封，迷宫式密封，挡板式密封；鱼鳞片密封又分单层、双层和三层密封形式，如复合式密封，双柔式密封，柔性 密封，多层式密封等均属于鱼鳞片密封。

2、现有回转窑密封形式

（1）鱼鳞片密封

鱼鳞片密封为现阶段最主流的密封形式，由于其安装维修简便，密封性能较好，既可用于回转窑窑头密封也可用于回转窑窑尾密封，为最常见的密封形式。以水泥行业为例，其回转窑窑头密封均采用的是鱼鳞片密封，窑尾密封采用鱼鳞片密封的比重也比较大。其它如冶金、建材、化工等行业使用鱼鳞片密封的比例也比较大。

（2）气缸式密封

气缸式密封主要用于生产粉粒物料的回转窑窑尾密封，水泥工业回转窑窑尾应用较多，由于其后期维修比较麻烦，加之对外部设备有一定要求，现阶段很多窑尾采用气缸式密封的均改造成了鱼鳞片密封形式。

（3）石墨块密封

石墨块密封可用于窑尾密封，也可用于窑头密封，老式石墨块密封均采用的是轴向密封方式，和气缸式密封一样，由于其存在一定缺陷，现使用的单位不多。

（4）迷宫式密封

迷宫式密封是有多块直径大小不一的圆环形挡板组合成的迷宫形式，由于其对设备本身的要求较高，现应用不多，而迷宫式密封与鱼鳞片密封的组合形式和与石墨块密封的组合形式在某些企业还有应用。

（5）挡板式密封

挡板式密封为较早的密封形式，和气缸式密封比较类似，都是径向密封，且都是采用挡板密封缝隙，不同的是挡板式密封一般采用重锤或弹簧支撑，气缸式密封采用气缸座支撑，挡板式密封基本已淘汰。

水泥工业回转窑在运行过程中需要托轮作支撑，轮带或齿轮带动旋转。由于其由托轮支撑以及其自转特性，回转窑与其它生产装置的连接部位均会存在有一定缝隙，防止其在自转过程中与其连接的生产装置擦挂。

现有的几种水泥工业回转窑密封装置，由于其密封的关键位置都存在运动及摩擦，在回转窑运转过程中产生的径向及轴向位移，都会加快破坏现有密封装置，经过一段时间的运行，现有的几种密封方式均不能很好的解决系统漏风的问题。

发明内容

为了克服现有回转窑密封装置中存在的系统漏风的问题，本发明提供一种轴承填料函式机械密封装置来密封连接回转窑头或回转窑尾与窑筒体。

回转窑密封装置，包括压环、内环、外环、轴承、挡环；外环套在内环外，轴承支撑在内环与外环之间并在内环与外环形成的轨道上滚动；压环和挡环分别位于内环和外环的两侧，压环和挡环分别与外环固定连接，内环、外环与压环之间形成填料函道一，内环与挡环之间有填料函道二，填料函道二、填料函道一中为密封材料。

上述的回转窑密封装置，压环的内表面上有压环凸圈，压环凸圈的端面与填料函道一的开口对应。

上述的回转窑密封装置，所述装置还包括连接阀兰，连接阀兰与压环固定连接。

上述的回转窑密封装置，所述装置还包括内环连接筒体，内环连接筒体一端的外壁与内环的内壁固定连接。

上述的回转窑密封装置，所述内环的内部有冷却水道。

上述的回转窑密封装置，所述密封材料为石墨盘根。

有益效果：传统的回转窑密封，不管是迷宫式、石墨块、压板、不锈钢鱼鳞片、新型柔性等密封装置，经过长期的实践证明都存在不同程度的漏风，做不到完全密封。现行中华人民共和国工业和信息化部发布HG/T20552011《化工回转窑设计规定》、及中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会发布GB/T26281--2010《水泥回转窑、热平衡、热效率、综合能耗计算方法》，其中特别提到现有回转窑各种密封的性能和漏风率，漏风率在5%~10%，平均一般都在10%以上。

使用新型回转窑密封器后可达到完全杜绝回转窑窑头及窑尾漏风现象，这种新型回转窑密封器的主要技术创新点如下：

（1）采用水冷却

解决回转窑在高温下对密封器使用寿命和密封效果。回转窑体表面有的温度达到500度左右，金属长期在高温下容易蠕变和应力松驰，当金属在高温下变形就会形成不规则的运行无法密封。密封材料一般都是化工材料合成的，在高温下容易出现化学反应改变性能，影响密封效果和使用寿命。在密封器内部加工冷却通道，一端连接进水口一端连接出水口，在密封器内安装k型热电偶测温装置控制冷却水流量，使密封器安全运行。

（2）采用轴承支撑

解决了回转窑体在转动时几何中心偏移不能形成规则的密封填料函道。回转窑体在转动运行时会出现几何中心偏移，与静止的回转窑头和回转窑尾不在同一几何中心下运行，在运行过程中由于不同心造成曲线运行无法密封。密封器内圈和密封器外圈采用整体加工，在内圈和外圈之间安装钢珠形成整体灵活转动体，内圈和外圈之间按密封设计加工所需要的尺寸形成规则的密封函道。

（3）采用软连接

解决了转动的回转窑体和回转窑头回转窑尾几何中心不同心造成的偏移。由于密封器与回转窑体法兰连接后，密封器仍然与静止的回转窑头和回转窑尾不同心。在密封器内圈一端安装软连接与回转窑头和回转窑尾连接，根据回转窑体几何中心偏移多少来设计软连接的规格尺寸。

（4） 采用法兰整体连接

解决回转窑转动体几何中心不同心，在生产过程中与静止的回转窑头回转窑尾密封处产生摩擦无法密封。在回转窑体上焊接法兰用螺栓与密封器外圈连接，使密封器与回转窑形成整体运行，在内圈上连接减震器与支承支架相连接，支架和减震器固定内圈作用，减震器调节和补偿回转窑偏心移位作用。

（5） 采用可调式压力密封

在密封填料函填特殊密封材料使之形成无缝连接，当密封压力和效果达不到指标时，调整密封器螺丝调整到所需要指标。一般的密封材料直径在1米以上的都是用盘根缠绕，盘根对接处形成有缝连接，这样的连接方式达不到很好密封效果，现在的密封材料对密封填料函道磨损很大，密封材料更换频繁。在密封填料函填特殊高分子密封材料，压力作用下使之在填料函道内形成无缝弹性膨胀整体，在加润滑剂的作用下使密封材料与填料函道摩擦很小。

1. 经济效益：

我国水泥生产基本都为新型干法技术，2013年我国水泥产量达到24亿吨，其中熟料产量为13.6亿吨，煅烧主要设备为回转窑系统。现有的回转窑窑头及窑尾密封均存在漏风的问题，漏风率一般在10%左右。在回转窑运转一段时间后，漏风系数会更进一步增大。

以煤粉为燃料的新型干法水泥窑为例，窑头和窑尾漏风量可达0.05~0.08Nm³/kg.cl，这部分漏风会对水泥生产操作带来较大的影响。

这部分漏入空气量在窑系统内需加热到900~1000℃，因此经计算由漏风所带来的热耗增加15~24kcal/kg.cl，折合成标煤耗2.1~3.4kg.ce/t.cl。对于日产5000t/d熟料生产线来计算，年增加标准煤耗3465吨~5610吨。如按标准煤折价600元/吨计算，则年增加燃煤采购费用208~336万元。

同时，由于漏风引起的高温风机及废气风机负荷增加，带来的增加0.5kwh/t.cl电耗，对于日产5000t/d熟料生产线来计算，年增加电耗82.5万kwh，以工业用电平均价格0.5元/kwh计算，则年增加电费41.25万元。

如果水泥行业能够采用新型回转窑密封装置，对于日产5000t/d熟料生产线来说，在不计算漏风产生的漏料等环境问题在内，单从煤耗和电耗方面每年可节约240万元以上，因此新型回转窑密封设备的经济效益及市场前景非常广阔。

2. 社会和环保效益：

2014年《政府工作报告》确定了单位国内生产总值能耗下降3.9%以上，单位国内生产总值二氧化碳排放量下降4%，氮氧化物排放量下降5%等约束性指标。水泥行业的节能减排工作得到政府和社会的高度关注。

2013年12月环境保护部和国家质检总局发布新修订的《水泥工业大气污染物排放标准》、《水泥单位产品能源消耗限额》等更加严格的标准，这将有力地推动我国水泥工业节能减排工作的进展。要进一步提高水泥生产工艺和装备水平，优化工艺操作，推广水泥生产节能降耗技术，降低水泥单位产品能耗。对于企业的节能减排工作，政府在技术改造和研发工作给予在资金、税收、项目立项等方面的必要的支持。对于新型回转窑密封器来说，完全符合目前国家对水泥等行业节能减排工作的要求，可带来很好的社会和环保效益。

对于日产5000t/d熟料生产线来计算，每年可减少排放二氧化碳8000~10000吨，减少二氧化硫排放260吨左右。同时，由于新型回转窑密封器，能够达到全密封没有缝隙及漏风，可有效避免由于漏风所带来的漏料等问题，减少粉尘污染对国家治理雾霾天气有所贡献。

附图说明：图1是回转窑密封装置使用状态示意图

图2是回转窑密封装置截面结构示意图

其中：1-压紧螺栓,2-连接法兰,3-压环凸圈,4-螺柱,5-螺母,6-压环,7-填料函道一,8-内环,9-外环,10-轴,11-轴承,12-挡环,13-螺栓,14-冷却水管,15-软连接端压紧环,16-软连接端,17-软连接,18-软连接端外接口端,19-内环连接筒体,20-回转窑筒体,21-冷却水道，22-填料函道二。

具体实施方式

实施例1：回转窑密封装置，包括压环6, 内环8,外环9,轴承11,挡环12，外环9套在内环8外，压环6和挡环12分别位于内环8和外环9的两侧，压环6和挡环12分别与外环9连接，内环8与挡环12之间有填料函道二22，填料函道二22、填料函道一7中为密封材料；内环8和外环9之间有填料函道一7和轴承11，轴承11支撑在内环8的外表面和外环9的内表面上，内环8外表面和外环9的内表面之间有供轴承11滚动的轨道，内环8与外环9通过轴承11的滚动相对滚动旋转。

实施例1所述的压环6的内表面上有压环凸圈3，压环凸圈3的端面与填料函道7的开口对应，这样压环凸圈3的端面对填料函道7内的密封材料进行压紧密封。同理，挡环12上也可有挡环凸圈与填料函道二22的开口相对应。

实施例1所述的回转窑密封装置使用方法一：压环6与回转窑筒体20的外壁固定连接，内环8通过软连接17与窑头罩或烟室连接。

实施例1所述的回转窑密封装置使用方法二：压环6通过软连接17与窑头罩或烟室连接，内环8与回转窑筒体20的连接。

实施例2：本实施例基本结构同实施例1，不同点在于：所述装置还包括连接阀兰2，连接阀兰2与压环6固定连接。

实施例1所述的回转窑密封装置使用方法基本与实施例1所述的回转窑密封装置使用方法基本相同，不同点在于：压环6通过连接阀兰2与回转窑筒体20、窑头罩或烟室连接。

实施例3：本实施例基本结构同实施例1或实施例2，不同点在于：所述装置还包括软连接端筒体19，内环连接筒体19一端的外壁与内环8的内壁固定连接。

实施例1所述的回转窑密封装置使用方法基本与实施例1或2所述的回转窑密封装置使用方法相同，不同点在于：内环连接筒体19的另一端通过软连接17与回转窑壁、窑头罩或烟室连接。

实施例4：本实施例基本结构同实施例1、实施例2或实施例3，不同点在于：在内环8的内部有冷却水道21。冷却水道21与冷却水管14连接。

上述实施例中所述的填料函道7内的填料（也称密封材料）最好选用石墨盘根。

上述实施例中所述的压环6与外环9的侧壁之间的连接最好是采用可调式连接，这样可通过调节压环6与内环8之间的间隙，调节压环凸圈3的端面对填料函道7内的填料的压力，进而调节密封效果。

上述实施例中所述的挡环12与外环9的侧壁之间的连接最好是采用紧固连接，增加外环9的强度，防止灰尘影响轴承11的寿命。

上述实施例中所述的轴承11既可选用现成的轴承，也可在外环9与内环8对应位置加工相应结构，在外环9与内环8之间安装圆柱、滚针、滚珠、滚轮等形成支撑轴承结构，支撑外环9和内环8，帮助外环9与内环8相对旋转。

上述实施例中所述的外环9与内环8之间有一圈凹槽，凹槽面向压环6开口, 压环凸圈3的端面与内环8,外环9形成一个封闭的填料函道7。

上述实施例中所述的软连接17是指采用柔性的、可耐高温的材料（比如：耐高温硅胶、玻璃纤维布）将回转窑密封装置的相对旋转的两部分中任一部分与相对固定不动的回转窑、窑头罩或烟室连接起来，可以降低转动的回转窑体与回转窑头、回转窑尾几何中心不同心造成的偏移。

实施例5，本实施基本结构同上述任一实施例，不同点在于：连接法兰2通过焊接与设备20连为一体，压环6通过压紧螺栓1固定于法兰2之上，压环6端部的压环端面3压紧填料7，与内环8、外环9压紧，形成规则的密封涵道，保证设备在使用过程中良好的密封性。外环9左端由螺柱4、螺母5与压环6支撑连接，右端通过螺栓13与挡环12支撑连接，防止外环9的径向摆动。轴承11放置于外环9和内环8之间，并由轴10固定于外环9的内凹槽两端，设备在工作过程中，轴承11能对静止的内环8起支撑固定作用，同时缓冲、过渡、支撑运动的外环9与静止的内环8的相对转动。冷却管14分冷却水进口端和出口端，冷却管14穿过挡环12，经由内环中部的冷却水道21在进出口之间形成循环，对设备进行冷却。软连接17通过软连接端压紧环15固定于内环的软连接端筒体19之上，并通过外接口端18与其他设备相连，能有效调节设备运转过程中产生的轴向窜动和径向摆动。

上述实施例中所述内环与挡环之间有填料函道二，既可由内环的侧面上的一圈沟槽与挡环的内表围成的，也可由挡环上的 一圈沟槽与内环的侧面围成的。

实施例5中所述设备为窑筒体、窑头或窑尾；如果内环连接筒体19与窑筒体通过软连接时，则窑头或窑尾通过连接阀兰2与本装置固定连接；如果窑头或窑尾通过软连接与本装置连接时，则窑筒体通过连接阀兰2与本装置固定连接。

Claims (6)

1.回转窑密封装置，特征在于：包括压环（6）、内环（8）、外环（9）、轴承（11）、挡环（12）；外环（9）套在内环（8）外，轴承（11）支撑在内环（8）与外环（9）之间并在内环（8）与外环（9）形成的轨道上滚动；压环（6）和挡环（12）分别位于内环（8）和外环（9）的两侧，压环（6）和挡环（12）分别与外环（9）固定连接，内环（8）、外环（9）与压环（6）之间形成填料函道一（7），内环（8）与挡环（12）之间有填料函道二（22），填料函道二（22）、填料函道一（7）中为密封材料。

2.根据权利要求1所述的回转窑密封装置，特征在于：压环（6）的内表面上有压环凸圈（3），压环凸圈（3）的端面与填料函道一（7）的开口对应。

3.根据权利要求1所述的回转窑密封装置，特征在于：所述装置还包括连接阀兰（2），连接阀兰（2）与压环（6）固定连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的回转窑密封装置，特征在于：所述装置还包括内环连接筒体（19），内环连接筒体（19）一端的外壁与内环（8）的内壁固定连接。

5.根据权利要求1、2或3所述的回转窑密封装置，特征在于：所述内环（8）的内部有冷却水道（21）。

6.根据权利要求1、2或3所述的回转窑密封装置，特征在于：所述密封材料为石墨盘根。