液密封環冷技術的應用

李 琦（天津天鐵冶金集團煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

天鐵集團煉鐵廠新一燒車間建于2013年12月18日，于2014年12月24日投產，主要設備是一臺400 m2燒結機，年產燒結礦400萬t。隨著鋼鐵企業的發展，節能環保意識逐步增強，對燒結系統設備環冷機的節能環保效果要求越來越高。經過充分的考察和論證，天鐵集團煉鐵廠新一燒車間環冷機決定采用液密封的環冷機，設計能力為460 m2液密封環冷機，經過一年多的運行，性能指標達到了設計要求，取得了良好的節能效果。

1 環冷技術原理

燒結機卸下的燒結餅經單輥破碎后，進入給礦漏斗，由給礦漏斗連續均布在環冷臺車篦板上，回轉框架由傳動裝置的摩擦輪驅動，通過鉸鏈拖動雙層臺車體在水平軌道上作勻速圓周運動。同時，環冷鼓風機將冷空氣經風管送入環形風道，環形風道上有與各個雙層臺車體一一對應的支管，將冷風分別送入雙層臺車體內腔。環形風道的密封槽裝置中密封的介質采用水，杜絕了漏風，這樣冷風就會在正壓力作用下，穿過雙層臺車的上層篦板和連接梁的上層篦條進入熱燒結礦料層，并與之進行熱交換。熱風不斷從料面排出，直接排入大氣（或余熱利用），熱燒結礦逐漸得到冷卻，從篦板間隙落下的散料和粉料就集成在雙層臺車腔體內的下層平板上。當臺車回轉至卸料區時，熱燒結礦逐漸冷卻至理想溫度120℃。這時，雙層臺車體的車輪開始沿曲軌下降，臺車體繞固定球鉸轉動而緩慢傾斜，將篦板上已冷卻的燒結礦和下層平板上的散料一同卸至卸礦漏斗，并由卸礦漏斗下的板式給礦機將其送至成品皮帶運輸機上。雙層臺車體卸料后，車輪又沿曲軌上升至復位。至此，環冷機完成了熱燒結礦冷卻的全部過程。液密封環冷機工作原理見圖1。

2 改進內容及措施

液密封環冷機與普通環冷機主要存在以下區別：

2.1 雙層結構臺車

臺車篦板層與下層平板之間用支承立板相聯接，支承立板沿臺車運行方向布置，前后端敞開，板面開有通風口，面對進風口方向。在臺車上、下層之間，由內、外側的下側密封板和前后置連接梁圍成了一個四周封閉的空間，工作時，固定密封區的密封橡膠被壓緊，從臺車內側密封板進風口進來的冷卻風在正壓力作用下從箱型封閉區上方穿過篦板進入燒結礦料層，并與之進行熱交換。

圖1 液密封環冷機工作原理圖

在裝料和冷卻過程中，部分粉料和小顆粒散料從篦板的篦條縫隙落到臺車下層平板上。隨著臺車運行至卸料區，臺車卸料時，粉料和燒結礦料一同卸到卸礦漏斗內。

采用雙層結構的臺車，無需配置風箱、雙層卸灰閥及輸灰系統，設備簡化、重量輕，減少了故障點，提高了設備作業率，節約了維護檢修費用和人工費。

2.2 環形密封槽裝置、端部密封

環形密封槽裝置是回轉體與環形混凝土風道之結合部裝置，即運動體與非運動體相互嵌入組成的環形密封裝置。它由以下幾個部分組成：一部分是固定在機架上的環形密封槽，另一部分則是與環形密封槽相倒置、斷面呈門型的移動風道裝置。門型密封槽的上部密封板開孔與臺車進風口相通，實行軟聯接。門型密封槽懸掛式安裝在連接梁上，其吊裝構件充分考慮到了回轉框架安裝的橢圓變形以及非標準圓度運轉在徑向方向上對門型密封槽的影響。

根據余熱回收將冷卻區和非冷卻區相分隔的要求，在環冷機的高溫區和低溫區的環形密封槽間，以及密封槽的頭、尾處均設有端部密封裝置。用以防止高、低溫冷卻區間，以及冷卻區和非冷卻區間相互竄風。密封的介質采用水，運動阻力小，消耗量少，且回轉臺車運行平穩，驅動功率小，節約了能源。

2.3 環冷鼓風機的節能控制

環冷風機采用節能設計，最后一臺采用變頻節電技術。共設置5臺環冷鼓風機，4臺工頻運行，1臺變頻運行。檢測儀表有高溫煙氣溫度、燒結礦冷卻后溫度、每臺風機的鼓風量。根據燒結礦產量，燒結礦冷卻后的溫度要求，計算出所需要的鼓風量，來確定多少臺電機工頻運行，及第5臺風機的運行頻率。再根據燒結冷礦卻后的溫度對第5臺風機的運行頻率進行微調。本控制方法通過獲取物料的放熱量、冷卻風吸熱量等數據，監測冷卻風與物料的熱交換情況，據此控制風機的運行，將粗狂的風量控制變為精確的風量控制，使用最恰當的風量，達到燒結礦的冷卻效果，減少電量消耗，實現鼓風機的節能運行。

2.4 水槽水位自動控制

實現環冷水槽水位全自動控制，達到進出水流量平衡，避免溢水和缺水，低水位主控室自動報警。環冷水槽水位使用雷達料位計測量，非接觸式水位測量，通過發射-反射-接收電磁波方式測量水位，測量不受氣層、蒸汽、壓力、溫度變化的影響。水位信號傳入控制室后，根據測量的實際水位、環冷機的運行狀態控制電磁閥自動加水，達到進出水流量平衡，既減少了用水量，又保證了水槽的密封效果，避免溢水和缺水，實現了低水位、高水位主控室自動報警。

2.5 水溫控制

實現環冷水溫檢測控制，當水溫低時加蒸汽，并在主控室報警。為了防止冬季結冰，使用熱電阻對水槽水位實時檢測，當溫度低于警戒值時，自動通入蒸汽給水加熱。

2.6 打滑檢測

設置一臺環冷臺車打滑檢測器，采用非接觸式測速檢測器，實現環冷臺車打滑檢測。采用新型接觸式打滑檢測設備，防止環冷機嚴重打滑造成事故，采用ARM單片機技術，嵌入式控制原理，工作穩定可靠，功能強大。打滑檢測設備輸出模擬4～20 mA電流信號對環冷的速度實時檢測，并和環冷機的設定速比較，及時發現環冷打滑，提前處理，避免事故擴大。

3 技術的創新性

采用液密封環冷機，是節能環保生產的重要技術創新。

采用雙層結構的臺車解決了散料收集的問題；無需配置風箱、雙層卸灰閥及輸灰系統，設備簡化、重量輕，減少了故障點，提高了設備作業率，節約了維護檢修費用和人工費。

采用新型的環形密封槽裝置、端部密封解決了漏風嚴重的問題，密封的介質采用水，運動阻力小，消耗量少，且回轉臺車運行平穩，驅動功率小，節約了能源，改善了環境。

液密封環冷風機采用節能設計，最末端一臺采用變頻節電技術，節約了能源。

實現了環冷水槽水位全自動控制，達到進出水流量平衡，避免溢水和缺水，低水位主控室自動報警。

實現了環冷水溫檢測控制，當水溫低時加蒸汽，并在主控室報警。

設置一臺環冷臺車打滑檢測器，采用非接觸式測速檢測器，實現環冷臺車打滑檢測。

4 結束語

經過一年多的運行，設備能夠連續可靠運行，作業率保證≥99.50%；密封性能好，漏風率≤10%；比普通環冷節電10%，性能指標達到了設計要求，取得了良好的效果，同時改善了燒結環境，優化了職工工作環境和燒結設備的運行環境，有利于職工身心健康，同時降低了檢修工人的勞動強度。