CN117006836A - 回转窑窑头装置及密封方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回转窑窑头装置及密封方法，包括窑头筒体组件、密封装置、窑头端面组件和进料筒；窑头端面组件与进料筒固定连接，窑头筒体组件和窑头端面组件通过密封装置衔接；密封装置包括迷宫式密封模块、石墨环密封模块和多层复合式鱼鳞片密封模块；本发明无窑头罩，装置结构简洁。在此基础上采用迷宫式+石墨圈+多层复合式鱼鳞片三重密封，迷宫式有效隔挡物料、飞灰、高温烟气进入密封缝隙进而腐蚀石墨圈，石墨圈密封，避免内部高温烟气窜出以及外部空气进入，保持窑头负压稳定；多层复合式鱼鳞片在保证回转窑窑头装置工作时进料筒及窑头端面组件能顺利相对窑头筒体组件旋转的同时加强密封，增强密封性能的稳定。

Description

回转窑窑头装置及密封方法

技术领域

本发明属于危废焚烧处理技术领域，具体而言涉及一种用于危废焚烧处理回转窑窑头装置以及密封方法。

背景技术

近年来，随着城市化进程加速，工业化进程加快，以及环保政策的逐渐严格，我国危险废物产量及处置需求仍将持续释放。目前我国危险废物处理处置主要以有资源化利用和无害化为主。

从近几年的发展趋势看，危险废物焚烧、安全填埋等处置技术逐渐成熟，同时水泥窑协同处置近几年迅速发展，成为无害化和资源化利用的有效补充，但协同处置受工业窑炉的工况限制较大，工业窑炉虽然温度高，但多种类危险废物协同处置的热化学、热处理过程和机理有待进一步研究；同时工业窑炉有特定的运行工况、工艺制度和纪律要求，因此工业窑炉协同适合处置的废物种类和数量会受到一定的限制。目前来看，危废窑处理仍是主流。

危废回转窑系统一般由回转窑筒体、回转窑窑头和窑尾部件、传动部件以及配套的进料机构组成。危废回转窑从水泥回转窑演变而来，传统回转窑采用窑头罩及鱼鳞片密封形式。该窑头罩和密封形式，一方面因罩在回转窑筒体上，占用空间大，重量大，需设独立基础支撑窑头罩；另一方面窑头罩下端设漏料(灰)口，运行过程中，危废回料较严重，一些易燃易挥发或腐蚀性废物落在窑下，存在安全隐患，同时给现场环境带来很大影响。

发明内容

针对以上问题发明了一种新的窑头形式，取消了窑头罩以及落料口，该窑头形式，解决窑头漏料，污染现场环境情况。同时结合新的密封方法，采用三重密封，维持窑头密封效果。

本发明采用的技术方案具体如下：

一种回转窑窑头装置，包括窑头筒体组件、密封装置、窑头端面组件和进料筒；其中，窑头端面组件与进料筒固定连接，窑头筒体组件和窑头端面组件通过密封装置衔接；所述密封装置包括迷宫式密封模块、石墨环密封模块和多层复合式鱼鳞片密封模块；其中，迷宫式密封模块由若干个迷宫圈组成，若干个迷宫圈依次交错布置在窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙后端壁面两侧，使空隙通道为迷宫结构；石墨环密封模块包括若干个石墨环和密封压紧装置，若干个石墨环依次布置于窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙前端，密封压紧装置固定于窑头端面组件上，用于压紧石墨环；多层复合式鱼鳞片密封模块包括多层复合式鱼鳞片、拉紧环和接触板，接触板为圆柱状结构，接触板与密封压紧装置固定连接，多层复合式鱼鳞片一端与接触板接触并通过拉紧环拉紧，另一端固定于窑头筒体组件上。

其中，迷宫式密封模块可以阻挡回料以及有效缓解高温烟气回灌密封部位，对密封部件的高温腐蚀和损坏；迷宫式结构起第一重密封作用。石墨环密封模块采用若干个弹性石墨圈，填充并压紧在密封间隙中。石墨环密封结合压紧组件起第二重密封作用。多层复合式鱼鳞片密封模块中双层鱼鳞片里面一层为耐磨层，采用特殊的耐磨耐高温材料鱼鳞片，并在接触摩擦部位加厚，提高使用寿命；中间填充碳硅铝纤维复合板，提高密封的柔性；外层采用耐腐蚀的鱼鳞片，主要起到保护内层，以及固定拉紧装置从而整体拉紧密封圈作用。该多层复合鱼鳞片起第三重密封作用。

进一步地，窑头筒体组件包括由筒体内挡板、筒体竖板和筒体外圈组成的结构和填充于该结构内的砌筑浇注料；其中筒体内挡板、筒体外圈为同轴的柱状结构，筒体竖板为圆环片状结构，筒体竖板的内外环边缘分别与筒体内挡板、筒体外圈一端固定，筒体内挡板另一端砌筑呈30-50°坡度浇注料，形成倒J形式内扣，避免危废物料回落到密封缝隙中，腐蚀、磨损密封组件。

进一步地，窑头端面组件包括端面内挡板和端面板，端面内挡板和筒体内挡板为同轴的柱状结构，端面板为圆盘片状结构，端面板的外环边缘与端面内挡板一端固定，端面板中间开孔，进料筒插入并穿过端面板，窑头端面组件通过进料筒支撑或在端面板上设置单独支撑柱支撑。

进一步地，所述密封压紧装置包括外挡圈、压紧弹簧、固定板、压紧插销、定位压紧装置，其中，定位压紧装置包括固定螺栓、第一定位板、压紧螺栓、第二定位板和接触板。外挡圈为圆环片状结构，设置于窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙最外侧，压紧弹簧一端与外挡圈一侧固定，另一端与压紧插销的底端固定连接，压紧插销的顶端与压紧螺栓固定连接，第一定位板设有与压紧插销配合的通孔，第二定位板与压紧螺栓螺纹连接，第一定位板和第二定位板通过两块同轴的柱状板固定连接，第一定位板和固定板通过固定螺栓固定于端面板上。

进一步地，所述迷宫圈(第一迷宫圈、第二迷宫圈、内挡圈)、外挡圈的圆环宽度略小于窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙宽度，留出膨胀和伸缩空隙。

进一步地，第一定位板、第二定位板、接触板采用多段结构。

进一步地，多层复合式鱼鳞片由双层鱼鳞片中间填充碳硅铝纤维复合板构成。

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种回转窑窑头密封方法，窑头筒体组件和窑头端面组件通过密封装置衔接；所述密封装置包括迷宫式密封模块、石墨环密封模块和多层复合式鱼鳞片密封模块；其中，迷宫式密封模块由若干个迷宫圈组成，若干个迷宫圈依次交错布置在窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙后端壁面两侧，使空隙通道为迷宫结构；石墨环密封模块包括若干个石墨环和密封压紧装置，若干个石墨环依次布置于窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙前端，密封压紧装置固定于窑头端面组件上，用于压紧石墨环；多层复合式鱼鳞片密封模块包括多层复合式鱼鳞片、拉紧环和接触板，接触板为圆柱状结构，接触板与密封压紧装置固定连接，多层复合式鱼鳞片一端与接触板接触并通过拉紧环拉紧，另一端固定于窑头筒体组件上。

本发明的有益效果是：

1、本发明窑头装置无窑头罩，节省窑头空间、简化窑头结构并且无需为窑头罩布设独立基础，装置结构简洁。

2、本发明窑头装置无落料口，密封无落灰口，通过窑头进料口布置(插入深度)、密封形式(迷宫式隔档)、浇注料砌筑形式(倒J型坡度砌筑)的结合，避免窑头回料、落灰等情况。

3、本发明密封方式采用迷宫式+双重石墨圈+多层复合式鱼鳞片三重密封形式，迷宫式有效隔挡物料、飞灰、高温烟气进入密封缝隙进而腐蚀石墨圈，提高双重石墨圈使用寿命，保证密封效果。双重石墨圈采用两道柔性石墨圈密封，避免内部高温烟气窜出以及外部空气进入，保持窑头负压稳定；多层复合式鱼鳞片是在双重石墨圈密封基础上加强，增强密封性能的稳定。

4、本发明密封的压紧装置在结构方式上采用多段式，可快速拆解和安装。解决装置大，重量重，耗费人力、物力；以及窑头空间设备多，装置复杂，压紧部件在安装和检修时受进料筒、风管道等限制难移出、拆解困难等问题。

附图说明

图1为本发明的窑头装置示意图；

图2为本发明密封装置的组件示意图；

图3为本发明部分组件的轴向视图；

1、窑头筒体组件；2、密封装置；3、窑头端面组件；4、进料筒；101、筒体内挡板；102、筒体竖板；201、第一迷宫圈；202、第二迷宫圈；203、内挡圈；204、第一石墨环；205、第二石墨环；206、外挡圈；207、压紧弹簧；208、固定板；209、压紧插销；210、定位压紧装置；211、第一鱼鳞片；212、拉紧环；213、碳硅铝复合板；214、第二鱼鳞片；215、鳞片定位螺栓；216、鳞片定位板；301、端面内挡板；302、端面板；2101、固定螺栓；2102、第一定位板；2103、压紧螺栓；2104、第二定位板；2105、接触板。

具体实施方式

以下为结合附图以及具体实施对本发明作详细描述，实施方法用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明的回转窑窑头装置包括窑头筒体组件1；密封装置2；窑头端面组件3；进料筒4。窑头筒体组件1，主要由筒体内挡板101；筒体竖板102、筒体外圈组成。筒体内挡板101、筒体外圈为同轴的柱状结构，筒体竖板102为圆环片状结构，筒体竖板102的内外环边缘分别与筒体内挡板101、筒体外圈一端固定，筒体外圈内部砌筑浇注料；其中筒体内挡板101另一端向筒体外圈一侧砌筑30-50°坡度浇注料，形成倒J形式内扣，可以减小窑头堆积死角，避免死角积料，避免回料到密封装置2中，实际坡度的选择，需根据焚烧物料的特性。筒体内挡板101采用耐热钢板。窑头端面组件3包括端面内挡板301和端面板302，端面内挡板301采用耐热钢，同样地，与筒体内挡板101为同轴的柱状结构，端面板302为圆盘片状结构，端面板302的外周边缘与端面内挡板301一端固定，端面板302中间开孔。进料筒4为回转窑的主进料筒，主要有支撑窑头端面组件3和进料通道两个作用，进料筒4穿过端面板302的开孔插入窑内部，并超出端面板内侧浇注料，防止落料、回料到密封结构中；另外，也可在端面板302上设置单独支撑柱来支撑该窑头端面组件3。本发明的回转窑窑头装置，窑头筒体组件1和窑头端面组件3通过密封装置2衔接，在保证回转窑窑头装置工作时，窑头端面组件3能顺利相对窑头筒体组件1旋转的同时实现密封，确保避免内部高温烟气窜出以及外部空气进入，保持窑头负压稳定。具体地，如图1和图2所示，密封装置2包括迷宫式密封模块、石墨环密封模块和多层复合式鱼鳞片密封模块；其中，迷宫式密封模块由若干个迷宫圈组成，若干个迷宫圈依次交错布置在窑头筒体组件1和窑头端面组件3形成的空隙后端壁面两侧，使其空隙通道形成迷宫结构。图2所示为由三个迷宫圈——第一迷宫圈201、第二迷宫圈202和内挡圈203构成的迷宫式密封模块，如图2所示，第一迷宫圈201、第二迷宫圈202和内挡圈203为圆环片状结构，第一迷宫圈201和内挡圈203的外环直径与筒体内挡板101内径一致，第二迷宫圈202的内环直径与端面内挡板301的外径一致，第一迷宫圈201外环边缘固定在筒体内挡板101上，并与端面内挡板301留有间隙；第二迷宫圈202内环边缘固定在端面内挡板301上，并与筒体内挡板101留有间隙；内挡圈203外环边缘固定在筒体内挡板101上并与端面内挡板301留有间隙；第一迷宫圈201、第二迷宫圈202、内挡圈203交错布置，行成迷宫结构。第一迷宫圈201、第二迷宫圈202、内挡圈203采用耐热钢材质，避免高温烟气接触，导致高温热变形的情况。迷宫式密封模块是密封装置2的第一道屏障，一方面削弱高温烟气直接对石墨环密封模块中石墨环组件的热冲击和烟气腐蚀，另一方面阻挡物料和飞灰，防止进入石墨环，加剧石墨环的磨损和化学腐蚀。

石墨环密封模块包括若干个石墨环和密封压紧装置，也是密封装置2的重要部件。若干个石墨环依次布置于窑头筒体组件1和窑头端面组件3形成的空隙前端，密封压紧装置固定于窑头端面组件3上，用于压紧石墨环，石墨环采用弹性材质，可很好贴合在上下钢板——筒体内挡板101和端面内挡板301上，起到密封的效果。其中，石墨环的个数可以根据需求设置，图2示出为两个，包括第一石墨环204和第二石墨环205；密封压紧装置可以采用各类压紧装置，本实施例示出一种压紧弹簧和插销配合的密封压紧装置，如图2所示，包括外挡圈206、压紧弹簧207、固定板208、压紧插销209、定位压紧装置210，其中，定位压紧装置210包括固定螺栓2101、第一定位板2102、压紧螺栓2103、第二定位板2104、两块同轴的环板。压紧弹簧207一端与外挡圈206一侧固定，另一端与压紧插销209的底端固定连接，压紧插销209的顶端与压紧螺栓2103固定连接，第一定位板2102设有与压紧插销209配合的通孔，使第一定位板2102与压紧插销209活动连接，第二定位板2104与压紧螺栓2103螺纹连接，第一定位板2102和第二定位板2104通过两块同轴的柱状板固定连接，第一定位板2102和固定板208通过固定螺栓2101固定于端面板302上，如图2所示，通过调节压紧螺栓2103传递给压紧插销209、压紧弹簧207，最后外挡圈206挤压在第二石墨环205、第一石墨环204上来实现压紧作用。压紧弹簧207也起到石墨环在窑头不同部位受力不均出现偏移时缓冲作用，时刻保持石墨环的压紧状态。在长时间磨损后，石墨环松动，导致密封效果变差时，可以通过紧箍压紧螺栓2103，来压紧石墨环，来保证密封效果。

多层复合式鱼鳞片密封模块是由接触板2105、第一鱼鳞片211、拉紧环212、碳硅铝复合板213、第二鱼鳞片214、鳞片定位螺栓215、鳞片定位板216组成。其中，接触板2105为圆柱状，与第二定位板2104固定连接，第一鱼鳞片211、第二鱼鳞片214中间填充碳硅铝纤维复合板213，形成多层复合式鱼鳞片，提高密封的柔性，以应对回转窑的上下窜动和左右摆动；多层复合式鱼鳞片一端内侧即第一鱼鳞片211与接触板2105接触，接触面处于摩擦状态，故第一鱼鳞片211与接触板2105采用耐磨材质。多层复合式鱼鳞片外侧即第二鱼鳞片214因长期暴露于危废处置环境中，采用耐腐蚀材质；另外，第二鱼鳞片214上有拉紧环212，拉紧环由弹簧和钢丝绳构成，箍在多层复合式鱼鳞片外，保持多层复合式鱼鳞片与接触板2105的紧密贴合，保持鱼鳞片密封结构的紧致。多层复合式鱼鳞片另一端通过鳞片定位螺栓215和鳞片定位板216固定于窑头筒体组件1上。该多层复合鱼鳞片是密封装置2的最后一道密封形式，主要在保证回转窑窑头装置工作时窑头端面组件3能顺利相对窑头筒体组件1旋转的同时起到加强密封，保障密封效果的作用。

进一步地，由于窑头筒体组件1和窑头端面组件3形成的空隙截面为圆环结构，因此，为保证密封效果，定位压紧装置210为圆环形结构，如图3所示，图3为部分密封组件的轴向视图，其中，第一定位板2102、第二定位板2104均为圆环片状结构，其上设置多个压紧弹簧207、压紧插销209、压紧螺栓2103进行固定和控制。进一步地，第一定位板2102、第二定位板2104、接触板2105采用多段结构，根据窑的大小，以及窑头布置条件可拆分2、3、4段等，便于快速拆解和安装。

本发明的回转窑窑头装置无窑头罩，节省窑头空间、简化窑头结构并且无需为窑头罩布设独立基础，装置结构简洁。在此基础上采用密封装置2实现迷宫式+双重石墨圈+多层复合式鱼鳞片三重密封迷宫式有效隔挡物料、飞灰、高温烟气进入密封缝隙进而腐蚀石墨圈，提高双重石墨圈使用寿命，保证密封效果。双重石墨圈采用两道柔性石墨圈密封，避免内部高温烟气窜出以及外部空气进入，保持窑头负压稳定；多层复合式鱼鳞片是在双重石墨圈密封基础上在保证回转窑窑头装置工作时窑头端面组件3能顺利相对窑头筒体组件1旋转的同时加强密封，增强密封性能的稳定。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法把所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种回转窑窑头装置，其特征在于，包括窑头筒体组件、密封装置、窑头端面组件和进料筒；其中，窑头端面组件与进料筒固定连接，窑头筒体组件和窑头端面组件通过密封装置衔接；所述密封装置包括迷宫式密封模块、石墨环密封模块和多层复合式鱼鳞片密封模块；其中，迷宫式密封模块由若干个迷宫圈组成，若干个迷宫圈依次交错布置在窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙后端壁面两侧，使空隙通道为迷宫结构；石墨环密封模块包括若干个石墨环和密封压紧装置，若干个石墨环依次布置于窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙前端，密封压紧装置固定于窑头端面组件上，用于压紧石墨环；多层复合式鱼鳞片密封模块包括多层复合式鱼鳞片、拉紧环和接触板，接触板为圆柱状结构，接触板与密封压紧装置固定连接，多层复合式鱼鳞片一端与接触板接触并通过拉紧环拉紧，另一端固定于窑头筒体组件上。

2.根据权利要求1所述的回转窑窑头装置，其特征在于，窑头筒体组件包括由筒体内挡板、筒体竖板和筒体外圈组成的结构和填充于该结构内的砌筑浇注料；其中筒体内挡板、筒体外圈为同轴的柱状结构，筒体竖板为圆环片状结构，筒体竖板的内外环边缘分别与筒体内挡板、筒体外圈一端固定，筒体内挡板另一端砌筑30-50°坡度浇注料，形成倒J形式的坡度。

3.根据权利要求1所述的回转窑窑头装置，其特征在于，窑头端面组件包括端面内挡板和端面板，端面内挡板与筒体为同轴的柱状结构，端面板为圆盘状结构，端面板的外周边缘与端面内挡板一端固定，端面板中间开孔，进料筒插入并穿过端面板，窑头端面组件通过进料筒支撑或在端面板上设置单独支撑柱支撑。

4.根据权利要求1所述的回转窑窑头装置，其特征在于，所述密封压紧装置包括外挡圈、压紧弹簧、固定板、压紧插销、定位压紧装置，其中，定位压紧装置包括固定螺栓、第一定位板、压紧螺栓、第二定位板和两块同轴的环板；外挡圈为圆环片状结构，设置于窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙最外侧，压紧弹簧一端与外挡圈一侧固定，另一端与压紧插销的底端固定连接，压紧插销的顶端与压紧螺栓固定连接，第一定位板设有与压紧插销配合的通孔，第二定位板与压紧螺栓螺纹连接，第一定位板和第二定位板通过两块同轴的柱状板固定连接，第一定位板和固定板通过固定螺栓固定于端面板上。

5.根据权利要求1所述的回转窑窑头装置，其特征在于，所述迷宫圈、外挡圈的圆环宽度小于窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙宽度。

6.根据权利要求4所述的回转窑窑头装置，其特征在于，第一定位板、第二定位板、接触板采用多段结构。

7.根据权利要求1所述的回转窑窑头装置，其特征在于，多层复合式鱼鳞片由双层鱼鳞片中间填充碳硅铝纤维复合板构成。

8.一种回转窑窑头密封方法，其特征在于，窑头筒体组件和窑头端面组件通过密封装置衔接；所述密封装置包括迷宫式密封模块、石墨环密封模块和多层复合式鱼鳞片密封模块；其中，迷宫式密封模块由若干个迷宫圈组成，若干个迷宫圈依次交错布置在窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙后端壁面两侧，使空隙通道为迷宫结构；石墨环密封模块包括若干个石墨环和密封压紧装置，若干个石墨环依次布置于窑头筒体组件和窑头端面组件形成的空隙前端，密封压紧装置固定于窑头端面组件上，用于压紧石墨环；多层复合式鱼鳞片密封模块包括多层复合式鱼鳞片、拉紧环和接触板，接触板为圆柱状结构，接触板与密封压紧装置固定连接，多层复合式鱼鳞片一端与接触板接触并通过拉紧环拉紧，另一端固定于窑头筒体组件上。