環(huán)冷機(jī)密封技術(shù)的改進(jìn)及寶鋼的應(yīng)用實(shí)踐

程明森 張立福 王旭明

1.前言

環(huán)冷機(jī)作為燒結(jié)工藝中冷卻燒結(jié)礦的冷卻設(shè)備，在鋼鐵行業(yè)得到廣泛使用。環(huán)冷機(jī)存在的漏風(fēng)漏料問題，不僅影響周邊環(huán)境，同時(shí)也降低了環(huán)冷機(jī)的冷卻效率，造成風(fēng)機(jī)電耗的巨大浪費(fèi)。因此，如何提高環(huán)冷機(jī)的冷卻效果，降低漏風(fēng)、冒灰、噴料等現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)于提高密封效果及鋼鐵生產(chǎn)節(jié)能減排有著重要意義。

目前鋼鐵廠燒結(jié)工藝中普遍采用鼓風(fēng)式環(huán)型冷卻機(jī)，進(jìn)行熱態(tài)燒結(jié)礦的冷卻和余熱回收利用。本文主要對(duì)環(huán)式鼓風(fēng)冷卻機(jī)的密封形式進(jìn)行分析及研究。

2.傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由給料系統(tǒng)、臺(tái)車及其運(yùn)行系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)、密封系統(tǒng)等組成。風(fēng)道與臺(tái)車底部相通，沿臺(tái)車布置一圈，在臺(tái)車下部形成錐形的環(huán)狀空間，固定的風(fēng)箱和轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)車之間安裝有密封裝置，來確保密閉性；環(huán)冷機(jī)利用環(huán)形煙道直接向臺(tái)車上料層鼓風(fēng)，臺(tái)車料層中的散料通過透氣板落在煙道底部的錐形溜槽內(nèi)，錐形溜槽下底設(shè)有雙重閥，利用雙重卸料閥將散料排出，同時(shí)保證排料時(shí)的密封性能。

臺(tái)車密封裝置見圖1，錐面密封橡膠4固定在臺(tái)車上，隨臺(tái)車轉(zhuǎn)動(dòng)。錐面密封橡膠的上部與臺(tái)車相聯(lián)，下部與臺(tái)車下部密封的錐形密封鋼板3貼合，在接合面處形成第一道密封，布置在風(fēng)箱的內(nèi)側(cè)。平面密封橡膠2固定在風(fēng)箱密封梁上，平面密封的下部與風(fēng)箱密封梁連接，平面密封橡膠上部與臺(tái)車底板1緊密貼合，在接合面處形成第二道密封，布置在風(fēng)箱的外側(cè)。由風(fēng)箱內(nèi)外側(cè)的二道密封來保證環(huán)冷機(jī)臺(tái)車下部的密封效果。

圖1 傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車密封示意圖

3.新型液密封鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理

3.1 液密封環(huán)冷機(jī)的主體結(jié)構(gòu)

液密封鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)的鼓風(fēng)機(jī)將冷空氣經(jīng)風(fēng)管送入環(huán)形風(fēng)道，冷空氣經(jīng)由與臺(tái)車一一對(duì)應(yīng)的支管進(jìn)入雙層臺(tái)車體內(nèi)腔。冷風(fēng)穿過雙層臺(tái)車的上層透氣板進(jìn)入熱燒結(jié)礦料層并與之進(jìn)行熱交換。熱風(fēng)由料面排出，熱燒結(jié)礦得到冷卻，從透氣板間隙落下的散料和粉料落在雙層臺(tái)體腔內(nèi)的下層平板上。當(dāng)臺(tái)車回轉(zhuǎn)至卸料區(qū)時(shí)，熱燒結(jié)礦冷卻至設(shè)定溫度，臺(tái)車體沿曲軌下降，緩慢傾斜，將透氣板和下層平板上的燒結(jié)礦及散料一同卸至排料溜槽，以此來實(shí)現(xiàn)熱燒結(jié)礦的冷卻過程。

3.2 液密封的環(huán)形風(fēng)道及端部環(huán)向密封裝置

環(huán)形風(fēng)道是聯(lián)接回轉(zhuǎn)臺(tái)車與風(fēng)道的裝置，在門型密封板與環(huán)形液槽之間形成一個(gè)斷面呈矩形的圓環(huán)形空間，即環(huán)形風(fēng)道。 通過向環(huán)形水槽內(nèi)注入水作為密封介質(zhì)，可將環(huán)形風(fēng)道與外界大氣隔開，以此來實(shí)現(xiàn)密封作用。

在液密封環(huán)形風(fēng)道端部，即臺(tái)車卸料和裝料段，設(shè)置兩個(gè)端部密封裝置，使風(fēng)道與大氣隔離。其構(gòu)造是中空的扇形密封體套裝在有支承輪的支座上，支座的一端沿徑向設(shè)有滾輪。扇形密封罩既能上下浮動(dòng)，又能徑向滑移。能確保扇形密封體與門型密封板三個(gè)密封面任何時(shí)刻都有良好接觸，防止漏風(fēng)。

4.寶鋼環(huán)冷機(jī)液密封技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

液密封環(huán)冷機(jī)與傳統(tǒng)鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)相比，由于采用液體介質(zhì)（主要為水）來進(jìn)行密封，在水槽內(nèi)外壓差平衡的情況下理論上可實(shí)現(xiàn)全密封的效果，徹底解決了傳統(tǒng)鼓風(fēng)式冷卻機(jī)的漏風(fēng)問題，漏風(fēng)率在5%以下；由于漏風(fēng)量大大減少，泄漏到大氣中的粉塵也減少，改善了環(huán)式冷卻機(jī)的周邊環(huán)境。

同時(shí)，液密封環(huán)冷機(jī)新型雙層臺(tái)車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使臺(tái)車兼有風(fēng)箱及散料收集功能，不需設(shè)置下風(fēng)箱、錐形溜槽和雙層卸灰閥、環(huán)形拉鏈機(jī)（電動(dòng)小車）等配套設(shè)施，減少了維護(hù)、檢修工作量；同時(shí)由于廢棄了傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車風(fēng)箱動(dòng)靜密封的結(jié)構(gòu)，密封裝置使用壽命長，運(yùn)行阻力小，臺(tái)車運(yùn)行平穩(wěn)；

綜上所述，基于環(huán)保節(jié)能的考慮，寶鋼新產(chǎn)線2DL、3DL、4DL燒結(jié)冷卻系統(tǒng)全部采用中治長天設(shè)計(jì)的LSCC液密封鼓風(fēng)式環(huán)式冷卻機(jī)，現(xiàn)場應(yīng)用后，漏風(fēng)、噴料冒灰現(xiàn)象基本杜絕，使用效果較好。

5.臺(tái)車上部煙罩水槽密封技術(shù)的應(yīng)用嘗試

5.1 新式水槽密封結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車上部煙罩密封普遍采用石棉板貼合密封的結(jié)構(gòu)，密封效果差，漏風(fēng)、噴料現(xiàn)象嚴(yán)重，寶鋼二燒結(jié)大修改造項(xiàng)目中對(duì)環(huán)冷機(jī)上部煙罩密封裝置進(jìn)行了改進(jìn)，采用了環(huán)形水槽密封結(jié)構(gòu)，新式和舊式煙罩密封結(jié)構(gòu)對(duì)比見圖2。本水槽內(nèi)側(cè)由不銹鋼板焊接組成，接頭采用焊接形式，利用通入的冷卻水來密封臺(tái)車上部，同時(shí)，水槽內(nèi)的水起到冷卻作用。

5.2 水槽密封應(yīng)用中問題及改進(jìn)

該新型密封裝置投產(chǎn)前期，出現(xiàn)了上水槽漏水進(jìn)而造成水槽受熱膨脹扭曲變形的問題。經(jīng)過分析，主要是因密封水槽漏水問題沒有解決，勉強(qiáng)維持生產(chǎn)，水位下降造成水槽受熱產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于整個(gè)水槽各段接頭部位均為硬聯(lián)接，應(yīng)力無法釋放，造成了水槽扭曲變形。

經(jīng)過分析，對(duì)水槽接頭部位的聯(lián)接形式進(jìn)行了改進(jìn)，端部增設(shè)膨脹節(jié)，來實(shí)現(xiàn)水槽熱膨脹延伸的補(bǔ)償；同時(shí)在水槽內(nèi)側(cè)增設(shè)陶瓷纖維隔熱板，防止熱量大量向水槽傳導(dǎo)，減少熱量聚集。通過以上改進(jìn)，水槽變形扭曲的現(xiàn)象得到徹底解決，水槽向側(cè)向偏移與下煙罩刮碰的現(xiàn)象也基本消除。實(shí)踐證明，新型環(huán)冷機(jī)臺(tái)車上部密封水槽有較好的推廣使用價(jià)值（見圖3）。

圖2 環(huán)冷機(jī)臺(tái)車上部煙罩密封新舊形式對(duì)比

圖3 改進(jìn)后水槽及接頭示意圖

6.結(jié)論

通過液密封在寶鋼燒結(jié)廠的實(shí)際應(yīng)用，實(shí)踐證明水槽密封在環(huán)冷機(jī)上的應(yīng)用效果較好，可以消除以往傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車密封形式無法解決的噴料、冒灰等現(xiàn)象。

寶鋼2DL環(huán)冷機(jī)臺(tái)車上部煙罩密封嘗試使用了水槽密封形式，實(shí)際使用后，密封效果較好，和臺(tái)車下水密封槽同時(shí)使用，臺(tái)車上下部分基本可以實(shí)現(xiàn)對(duì)散料和粉塵的全密封，內(nèi)外圈積料、冒灰的現(xiàn)象完全杜絕。本文同時(shí)對(duì)新式上部水槽密封應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行分析并提供了改進(jìn)方案，改進(jìn)效果較好。

實(shí)踐證明，在當(dāng)今鋼鐵行業(yè)綠色化、節(jié)能化的背景下，對(duì)于高污染、高排放的燒結(jié)行業(yè)來說，不斷改進(jìn)環(huán)冷機(jī)密封形式，消降噴料、冒灰現(xiàn)象，減少漏風(fēng)，提高環(huán)冷機(jī)的冷卻效率，減少風(fēng)機(jī)電耗，對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)的節(jié)能降耗、改善周邊環(huán)境有著重要意義。

參考文獻(xiàn)略