燒結環冷機柔磁性密封技術在日鋼的應用

李興友 劉辛酉

（日照鋼鐵有限公司，山東 日照 276806）

0 引言

余熱利用是燒結節能的重要方面，目前國內很多燒結廠都建設了余熱發電系統。雖然余熱發電是一項成熟技術，但實際應用中卻出現了投資大、效率低的現象。究其原因，主要有兩方面：一是廢氣沒有很好地循環利用；二是系統漏風造成冷卻機外排廢氣溫度低，難于回收，余熱利用效率低。

環冷機柔磁性密封就是為解決環冷機漏風而開發的一項新技術，其獨特的密封方式可大幅降低漏風、現場粉塵及噪音，提高余熱發電效率。

1 問題的提出

日照鋼鐵有限公司有2 臺360m2燒結機建有余熱發電項目，于2009 年建成投入使用。經運行余熱發電效果較差，在全國同行業處于較低水平。通過分析原因為：環冷機漏風嚴重，煙氣入口溫度低。經考察論證認為環冷機柔磁性密封治理技術成熟，現場使用效果良好，能夠解決此問題。

2 環冷機漏風的主要原因

經現場分析，環冷機漏風主要有以下四個方面的原因：

2.1 底部漏風

現有的鼓風式環冷機底部密封采用橡膠密封，橡膠板采用耐磨橡膠，具有一定硬度和彈性。由于鼓風環冷機長期在高溫、高粉塵環境下運行，密封板磨損較嚴重；其次，橡膠板有一定硬度，當其與臺車梁底部或塊料碰撞時易發生折斷，從而導致漏風。

2.2 欄板漏風

由于冷卻機工作環境惡劣，臺車欄板會產生不同程度的變形，形成縫隙，造成漏風。

2.3 橫梁漏風

運動過程中，臺車輪上的橫梁與密封膠板接觸不良，造成漏風，即三角梁處漏風。

2.4 煙罩漏風

為防止運動的臺車攔板碰撞煙罩，攔板與煙罩之間留有一定的間隙，當余熱系統的引風機通過煙罩抽取燒結礦的熱量時，大量的冷風就會從間隙處進入，影響煙氣溫度，降低發電量。

3 環冷機柔磁性密封技術

以上幾處漏風中，第一、三、四項比較嚴重，因此治理環冷機漏風須從這幾個方面入手。

3.1 環冷機底部柔磁性密

運行過程中，固定在冷卻機上的底部彈性密封裝置與底部柔磁性鋼刷密封裝置緊密接觸。設備安裝后，在磁性物質上撒上精礦粉，柔磁層起密封作用。柔磁層外面為彈性鋼刷，一者可以起到密封作用，二者阻止鐵精粉透過。考慮到環冷機臺車可能出現跑偏、變形等情況，底部彈性密封裝置和底部柔磁性鋼刷密封裝置具有一定寬度，防止接觸面漏風。

3.2 臺車橫梁密封

車輪與橫梁經過V 字型卸料溝后，橫梁逐漸接近臺車體，為防止塊料卡在中間，橫梁與臺車體之間有一定的間隙，間隙用鋼刷式密封代替原橡膠密封。該結構采用密集的耐溫耐磨鋼刷制作，外面帶有磁性物質，生產運行中，鋼刷吸附鐵粉粒呈圓束狀在外層更好地進行密封。

3.3 煙罩密封

煙罩兩側漏風改造前采取的方法：采用耐熱輸送帶或石棉布制作密封件，使之接觸臺車攔板。但耐熱輸送帶經常會出現燒毀現象，石棉布雖然耐高溫效果較好，但使用一段時間后，老化斷裂現象極為嚴重。

圖1 底部柔磁性密封

針對以上問題，設計了一種帶有韌性和彈性的高溫鋼刷密封體，安裝在煙罩兩側，高溫鋼刷與臺車攔板接觸，防止冷風竄入。而冷卻機環型截面采取鉸鏈式密封板配合高溫鋼刷的煙氣隔板，當有小塊燒結礦時，可從鋼刷中穿過，當有大塊燒結礦時，鉸鏈式密封板抬起，以避免卡阻和損壞。

4 改造項目實施及效果

項目于2 月20 日投入使用后效果明顯。主要體現以下幾個方面：

4.1 煙氣溫度提高，產汽量增加，發電量大幅提高。

經過近一個月的運行情況來看，漏風率明顯降低，余熱發電鍋爐入口煙氣溫度顯著提高，發電量大幅度上升，見表1。目前，日發電量（上網）由原來的兩臺機平均10 萬kWh，到現在的日發電量（上網）平均17 萬kWh，增幅較大，效果明顯。

表1 12#環冷機改造前后及與13#環冷機密封效果對比

4.2 現場環境得到改善，漏風基本得到治理

通過項目實施，現場環境得到了極大的改善。揚塵及外吹積料明顯降低，減輕了一線工人的勞動強度,也為環境保護起到了較好的推動作用。

4.3 維修量以及備品備件使用量大幅降低

原橡膠密封需1～2 個月進行維護，維護工作量、備品備件使用量較大,增加了維修工人勞動強度和維修費用。通過改造后，密封裝置壽命大大延長,降低了維修工作量及備品備件費用，降低了維護成本。

5 經濟效益分析

（1）目前環冷機鼓風機裝機功率為5×710kW，通過實施漏風治理技術，環冷機漏風率降低，可減少環冷鼓風機開機數1～2 臺，目前12#環冷鼓風機開4 臺，較先前減少了1 臺。按停一臺鼓風機計算，每天節約用電量為：710×24=17040kWh/d，按電價0.60 元/kWh 設備作業率97%計算，每年節約電費約為：17040×365×0.6×0.97≈362 萬元。

（2）燒結礦冷卻效果提高，下游皮帶壽命延長。360m2燒結機成品皮帶設計壽命為3 個月，環冷密封改造后，燒結礦冷卻效果改善，皮帶使用壽命可提高至4 個月以上，按每條皮帶20 萬元計算，每年至少節約成本100 萬元以上。

（3）原橡膠密封每月需停機更換一次，人工及材料費用高，新密封系統能耐700℃高溫，壽命長達2 年以上，減少了更換密封板的次數，提高了系統作業率，也節約了維修和備件費用。按壽命一年計算，采用新型密封后，可節約維修和備件費用50 萬元。

（4）隨著漏風率的大幅度降低,余熱回收廢氣溫度升高60～90℃左右，發電效率提高15%以上，按12# 環冷機密封改造前后日發電量（上網）增加約6 萬kWh 計算，年增加發電效益：60000kWh/×0.60 元×365×0.97≈1257 萬元。

上述幾項合計，年效益約為：362+100+50+1257=1769 萬元。

6 小結

環冷機柔磁性密封技術突破了傳統的環冷機漏風治理思路，實踐證明是行之有效的，它不但解決了現場的漏風、粉塵、熱污染等問題，而且減少了設備維護量、提高了余熱發電效率、減少了冷卻風機開啟臺數，具有節能、環保、改善現場環境等多重效果，效益顯著。