一種新型密封裝置在鼓風環冷機上的應用

何木光 王阿虎 易 凱

(攀鋼釩公司煉鐵廠 四川攀枝花617022)

一種新型密封裝置在鼓風環冷機上的應用

何木光①王阿虎 易 凱

(攀鋼釩公司煉鐵廠 四川攀枝花617022)

介紹了攀鋼煉鐵鼓風環冷機原密封裝置存在的問題， 指出了密封裝置改進的必要性；論述了一種新型密封裝置的設計及其在攀鋼煉鐵鼓風環冷機上的應用效果。

鼓風環冷機 新型密封裝置 應用效果

1 前言

在鼓風環冷機投產初期，運轉性能基本良好，但是隨著時間的推移，環冷機冷卻效果越來越差，不能滿足工藝要求。經分析，發現這一問題的最直接根源來自于環冷機密封系統的密封方式不力，有害漏風加重，后采用多種改善和強化措施，均未取得根本性改善。環冷機不能有效冷卻，“跑紅礦”現象時有發生，致使皮帶被燒、電耗居高不下、密封皮更換頻繁[1，2]，給生產帶來了諸多危害。對環冷機進行密封改造，減少環冷機漏風就是其中十分重要的一項措施[3，4，5]。基于此狀況，通過解構、技術分析，從密封原理、設計構造及影響因素等多方面，系統分析了問題根源所在，設計了一種新型鼓風環冷機的密封裝置，經現場應用和運行，效果極佳，取得了較好效果。

2 傳統鼓風環冷機密封裝置的缺陷分析

通過對攀鋼煉鐵6#鼓風環冷機多方面分析，確認鼓風環冷機密封效果不好的根本原因是傳統密封裝置設計本身存在一些缺陷。傳統鼓風環冷機密封裝置如圖1、2所示。從圖1、2可以看出，傳統密封是在臺車底部與環冷骨架接觸面(風箱頂部)采用橡膠機械密封。臺車運行時，臺車底部動密封皮(內斜面)與環冷骨架上密封板擠壓形成一道密封。在實際運行過程中，這種密封方式存在以下問題：

1)鼓風環冷機密封采用“弦”與“弧”之間的嚙合密封，這注定了密封性能不可能很高，臺車本體內外側均是直線段(或稱為“弦”)，而環冷機冷盤骨架是具有共同圓心的同心圓， 固定其上的錐形密封板自然也是“圓形”(或稱為“弧”)。圓是靜止的， 當“弦”在其內側旋轉時， 從圓上同一點到冷盤臺車的距離將會不斷變化， 現場最大距離可達50mm， 這必然造成密封不嚴。并且， 這種密封會因設備變形， 密封皮周期性擠壓不均而嚴重變形， 直至被臺車扯壞，甚至嚴重磨損。所以， 要使動密封皮與靜密封板( 錐形板) 之間嚴格密封， 就必須使“弦”與“弧”之間很好地嚙合而“弦”與“弧”之間嚴格嚙合是不可能的。所以， 傳統鼓風環冷機從原理設計上， 就存在著動密封皮與靜密封板之間密封不好的問題。

圖1 傳統鼓風環冷機密封裝置

1-環形臺車體; 2-灰斗倉; 3-臺車本體; 4-臺車軌道; 5-動密封板座; 6-動密封膠皮; 7-靜密封膠皮; 8-靜密封板座; 9-灰斗倉壁

圖2 傳統鼓風環冷機靜密封板與動密封膠皮嚙合俯視示意圖[1]

2)環冷機臺車經常性徑向運動使動密封皮與靜密封板之間不能很好密封。由于側軌、水平軌、臺車及回轉框架的安裝精度不高，使回轉框架在備件制作過程中有些不正，不能形成一個精度很高的正多邊形，所以臺車在運行時，呈橢圓形不定心運轉，在徑向上存在一定的變動量。這種徑向不正常的運動，使靜密封板(錐形板)與動密封皮之間接觸出現周期性不嚴，有時分離不接觸，有時擠壓過緊，甚至密封皮被扯壞，所以臺車下側密封不可能很好。

鼓風環冷機傳統密封存在的上述弊端，使得環冷機在備件制作和安裝要求上都顯得非常苛刻。這種密封方式，一方面由于自身設計先天性不足，不可能使環冷機達到全屏蔽密封，另一方面當備件制作和安裝精度出現一點偏差，就可能成級數放大，使密封問題擴大化。況且，設備制作及安裝，其精良狀態只能階段性保持，在現實生產過程中，隨著時間的推移，回轉框等設備變形在所難免，安裝精度也會逐漸遠離設計標準。

3)動、靜密封皮使用周期短，更換與檢修困難。目前，鼓風環冷機廣泛應用于冶金行業中，尤其是燒結臺車上，用于對燒結球團礦料進行冷卻作業。現有的鼓風環冷機包括環形運行臺車，臺車上設置有上欄板和下欄板，臺車下部是用于接收散料的錐形灰斗倉，為了減少環境污染，需要以密封裝置封閉環冷機下欄板和灰斗倉壁之間的間隙。如圖1和圖2所示，該位置原有的密封裝置包括一個動密封裝置和一個外靜密封裝置：動密封裝置水平設置在環冷機下欄板的外側面，包括動密封板和連接在動密封板上的動密封膠皮；有外靜密封裝置水平設置在環冷機下欄板外側的灰斗倉壁上接近動密封板處，包括外靜密封板和連接在外靜密封板上的外靜密封膠皮，外靜密封膠皮和動密封膠皮搭接，封閉環冷機下欄板和灰斗倉壁之間的間隙。使用時，環冷機的鼓風正壓使外靜密封膠皮和動密封膠皮發生變形，且之間會產生間隙，從而影響密封效果，并且對密封膠皮靜止狀態的相對位置即制造精度要求比較高，對膠皮硬度等也有要求，否則難以達到使用狀態下的密封要求。故原有的密封裝置存在以下不足：一是密封較差，漏風大，造成環冷機上的燒結礦冷卻較差；二是安裝與檢修較困難；三是使用周期較短，大約僅1～2周就需要修理或更換膠皮；四是環冷機車體、動、靜密封板的制造要求精密；五是必須用專用的密封膠皮，費用較高。

2 新型鼓風環冷機密封裝置的設計及應用

基于鼓風環冷機傳統密封裝置存在的弊端，攀鋼煉鐵利用6#燒結機大、中修機會，對其進行改進，研制出一種新型密封裝置。這種密封裝置的主要設計思路是：在環冷機下欄板影射的灰斗倉壁點上，留出間隙3～5mm的位置設置內靜密封板機座及基礎座板，基礎座板距離環冷機下欄板的下緣留出50～80mm的間隙，在基礎座板上間隔250～300mm做密封膠皮的固定銷；此靜密封膠皮高出環冷機下欄板的下緣100mm左右。新型密封裝置的結構見圖3、4。

工作原理與效果：利用環冷機的鼓風正壓，安裝在內靜密封板上的內靜密封膠皮產生向環冷機下欄板緊靠的變形，如此，安裝在內靜密封板上的內靜密封膠皮使用時將緊貼在環冷機臺車的下欄板上，內靜密封膠皮與環冷機下欄板內側面緊密接觸，形成第一道密封，加上原有的密封，進一步增強了密封效果，使得密封較好，漏風小，環冷機上的燒結礦冷卻較好。采用內靜密封裝置后，對環冷機車體，動、靜密封板的制造精度要求較低；內靜密封裝置可以直接在灰斗倉內安裝，檢修和更換也比較方便。采用的內靜密封膠皮與環冷機下欄板之間有間隙時利用風壓相互貼緊，可減少摩擦，延長使用周期，內靜密封膠皮的更換周期大約可達到2～6個月；且內靜密封膠皮可以用廢舊皮帶改制，無須使用專用的密封膠皮，從而節約了設備維修成本。

圖3 新型鼓風環冷機密封裝置示意圖

1-環形臺車體; 2-灰斗倉; 3-臺車本體; 4-臺車軌道; 5-動密封板座; 6-動密封膠皮; 7-靜密封膠皮; 8-靜密封板座; 9-灰斗倉壁; 10-增加的自制內密封膠皮; 11-增加的自制內密封膠皮固定座體

圖4 細部特征放大圖

3 新型鼓風環冷機密封裝置應用效果

3.1 環冷機的密封新型裝置的效果

改進后，風箱內的“靜密封”膠皮的寬度、擋板上的“耳子”間距和高度都固定尺寸，這樣在每次檢修前可以提前準備好密封膠皮，密封膠皮的長度從以往的每塊800～1000mm改為15m左右，整個環冷機一圈的密封只需2～3塊膠皮即可。檢修停機后，在2～3小時即可迅速更換好所有的密封膠皮；同時，密封膠皮不受燒結礦的沖刷，風機從下往上鼓風，密封膠皮不會被燒壞，因此保證了環冷機始終具有很好的密封效果。燒結礦在環冷機里緩冷，更加充分結晶，有利于提高燒結礦強度和成品率。

經檢測，改進后燒結礦冷卻后的溫度始終保證在120℃以下，減少打水等，提高了燒結礦成品率0.3%左右，成品運輸皮帶的周期延長了大約1/3；大大減少了散料的吹出量，降低了職工的勞動強度，還節約了檢修時間。

3.2 經濟效益測算

試驗證明，燒結礦“紅料”(高溫燒結礦)大量減少，燒結礦成品率提高0.3%左右，年創效益在100萬元以上；同時紅燒結礦大幅度減少，使得燒結礦運輸系統皮帶使用周期延長，節約皮帶年創效益在60萬元以上。

綜合上述經濟收益測算， 因密封系統改進， 每年可以節約成本160萬元以上， 而此項密封裝置一次性投入的改造資金不足10萬元， 經濟效益頗為可觀。

4 結語

攀鋼煉鐵在6#鼓風環冷機上采用自行開發的新型密封裝置(改進傳統的密封裝置)， 實踐證明是成功的， 它有效提升了環冷機的冷卻效率。這種新型密封裝置結構簡單， 安裝方便，密封不受臺車跑偏的影響， 有效解決了鼓風環冷機傳統密封中存在的一些問題， 經濟效益和社會效益顯著， 具有推廣價值。

[1]汪崇問，張永中，曹建民.馬鋼一鐵3號鼓風環冷機密封裝置的改造[J].燒結球團，2007，Vol.32(6)：35-37.

[2]張永中,汪崇問,曹建民.一種新型鼓風環冷機密封裝置的設計與應用[J].安徽冶金,2008(3):27-29.

[3]胡松.燒結余熱發電工程環冷機密封技術的改進優化[J].中國水運，2013，Vol.13(6)：136-138.

[4]丑善強，于青松.環冷機密封裝置改造[J].中國新技術新產品，2013(1):(上).

[5]劉麗芳.環冷機密封技術開發與應用[J].柳鋼科技，2014(1)：61.

Application of a New Type in Blast Annular Cooler Seals

He Muguang Wang Ahu Yi Kai

(Panzhihua Vanadium Iron Works Company, Panzhihua 617022)

The problems are discussed about the original sealing device of Pangang 6#blast annular cooler, it is necessary to improve the effect of sealing device. A new sealing device and its application in 6#sintering machine blast ring cooler of Pangang are described.

Blast ring cooler New type seals Application effect

何木光，男，1967年出生，工程碩士，高級工程師，2001年畢業于重慶大學冶金工程

TF321.8

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.06.014

2014-05-12)