球團環冷機泄漏原因分析

李文智 靳高峰

(鞍鋼股份鲅魚圈分公司煉鐵部 遼寧營口 115007)

鍵詞 球團 環冷機 漏料漏風 水封槽

1 前言

鞍鋼鲅魚圈球團產線為異地搬遷建設，將原鞍山大孤山球團廠1#生產線主體設備搬遷到鲅魚圈，其余原料、配料、混料和成品輸送設備重新設計、建造。該項目于2013年5月25日開始試投產，2014年1月1日正式投產。生產工藝為鏈箅機-回轉窯，規模為年產200萬噸酸性氧化球團礦。

由于搬遷過程中未對主體設備同步進行修配改，在試生產和正常生產期間遇到了一些制約生產的難題，通過對生產工藝和設備的不斷改進，尋找到了解決問題的處理方法，使生產過程進入了良性穩定運行之中。

環冷機作為鏈算機一回轉窯生產線上球團冷卻固結工藝過程中的熱工設備，在生產過程中曾經出現過嚴重的漏料漏風情況。紅球通過臺車周圍間隙或回轉體與風箱結合部位漏落至灰斗和地面。高溫紅球漏落地面容易造成人員燙傷，也不利于生產現場衛生清潔；環冷機灰斗設計容積一般較小，漏球量過大時容易導致滿倉，大量球團漏落灰斗，如放料不及時，會造成風管堵塞，環冷機冷卻效果下降出紅球，燒壞成品膠帶，甚至會造成被迫停產。放料和清理地面球團主要靠人工完成，如漏球過多，會大幅增加工人勞動強度。

原設計環冷機的固定煙罩與回轉體之間密封采用砂密封，投產后不久出現砂密封嚴重變形，大量高溫熱風和粉塵外泄，造成環冷機熱量損失嚴重。由于環冷機砂密封散熱效果差，回轉體固定側板砂封槽受高溫導致變形，變形砂封槽經?？ㄗ璀h冷機回轉體，甚至將動密封板刮開，造成停機事故。

頻繁的長時間高溫停機及升降溫給鏈篦機一回轉窯一環冷機等高溫設備帶來一定的損害，嚴重制約了球團設備作業率的提高。針對存在漏風漏料，將砂密封改造為水密封。

2 環冷機泄露現象

球團環冷機中徑Φ22m，臺車寬2.5m，共45塊，有效冷卻面積為150m2，正常冷卻時間48min，設4臺鼓風冷卻風機和2臺結構冷卻風機，正常生產料層厚800mm。環冷機每塊臺車在生產中都是重復進行裝料、冷卻、卸料工作，如果臺車周邊縫隙過大，臺車在裝料和運行過程中，球團就通過臺車周邊縫隙漏落灰斗。

生產初期設備狀態較好，漏料量較少。隨著生產時間的推移和產量的提高，設備的磨損逐漸加大，漏球量會逐步上升；有時由于生產工藝和設備事故故障，會發生漏球量突然大增情況。主要存在回轉體與風箱之間漏球和臺車周邊漏球的現象。

3 環冷機漏料漏風原因分析

3.1 環冷機漏料原因分析

1)回轉體在支承輥上運轉，其下方為風箱及灰斗，回轉體與風箱之間采用耐熱角形橡膠密封。當橡膠磨損或被高溫球團燒壞，回轉體與風箱之間間隙大于球團直徑時，部分球團會通過該間隙漏落地面。由于I冷段的球溫度最高，最易將密封橡膠燒壞，因此，漏球多發生在I冷段。

2)臺車內環、外環不銹鋼壓條和臺車間壓板開焊變形或脫落導致該部位臺車漏料量增大；

3)回轉體下的支承輥和臺車曲臂輪上方的壓軌磨損或損壞，導致臺車運行到該位置時發生傾斜，臺車與臺車之間間隙增大，漏料量逐步緩慢增大。

4)臺車在生產過程中受到強外力作用，曲臂輪曲臂和臺車軸之間漲緊套松動，發生了相對滑動，導致臺車復位不正常，該臺車與前、后兩部臺車之間間隙增大，漏球量突然增加。

5)有時曲臂輪軸承受力過大碎裂，整個輥輪掉落，漏球量會突然大增；

6)臺車本體篦條破損在生產過程球從臺車缺口漏落灰斗。

7)臺車與曲臂之間的聯結鍵被擠壓變形，導致臺車復不到位，裝料時該臺車周邊大量漏球。臺車在生產過程中受到強外力主要是由于結圈大塊或其他高強度含鐵雜物進入環冷機，在卸料時未卸除干凈，臺車在復位時卡在兩臺車之間，環冷機強大的驅動力瞬時全部作用在該臺車上形成的。該作用力會產生極大的破壞作用，輕則將大塊擠碎，臺車可繼續正常運轉；重則將臺車擠壞、臺車鍵擠變形導致臺車漏球量大增.必須停機處理，嚴重時還可能將環冷機卡停，造成環冷機傳動系統損壞等。

3.2 環冷機砂封槽破損漏風原因分析

環冷機在實際生產中，高溫段溫度高達1000℃，而低溫段只有100℃左右，由于固定煙罩與回轉體之間用細砂作密封介質，其導熱、散熱性能差，環冷機每轉一圈，砂封槽要在100～1100℃的環境下冷熱交替連續工作，很容易產生變形。高溫作用下，砂封槽靠環冷機回轉體內的一側鋼板和高溫段固定密封板先變形，密封性差，熱風外泄。反過來又加劇整個砂封槽變形開焊，導致密封槽內的細砂被熱風吹走，大量高溫熱風和部分熱球擠進砂封槽，進而造成整個砂封槽受外力擠壓變形開焊。加之熱脹冷縮易引起環冷機側墻耐火材料開裂，稍受外力刮碰便可能破損、脫落。失去耐火材料保護后，環冷機的固定側板就會被高溫熱氣燒紅氧化，變形開裂，刮卡回轉體動密封板，造成密封損壞，熱風大量外溢。

此外，環冷機初裝時為利舊設備解體重裝，安裝精度難以保證?；剞D框架在支承輥上運行時是一個不規則的橢圓形，在徑向有一個變動量。這種徑向的不規則運動，加劇了密封損壞的程度和漏風的嚴重性。

4 環冷機漏料漏風對生產的影響

4.1 對球團設備的影響

漏料漏風嚴重易造成環冷機冷卻效果差，引起出紅球燒皮帶事故造成長時間停機；特別是砂封槽密封板變形開焊后卡阻回轉體造成停機，甚至開焊嚴重的直接刮卡環冷機框架立柱造成動密封板大面積損壞被迫停機搶修。2014年3月曾經發生發生過一起這樣的停機事故。環冷機內環外側動密封板刮卡損壞20余米，停機4小時45分搶修處理。

頻繁的長時間高溫停機及升降溫給鏈篦機一回轉窯的高溫設備造成一定損害，鏈篦機水冷軸、鏟料板、窯尾溜槽、護鐵、及窯內耐材急速的驟冷驟熱，使用周期縮短，鏈篦機小軸長期處于高溫狀態下易彎曲。為此引起的停機檢修每月都要進行，且維修工作量大、成本高、使用周期短、嚴重制約生產的穩定順行。

4.2 對球團礦產量的影響

漏料漏風造成環冷機余熱利用率低，導致生產系統的熱量平衡遭到破壞，鏈篦機各段溫度差異大，生球未完全干燥即進入高溫段，球團礦易爆裂，球團礦強度變差，嚴重制約了球團礦產質量的提高。

回轉窯內的焙燒熱源主要來自窯頭燒嘴噴入的火焰，環冷機第一冷卻段的熱氣流作為補充熱源，環冷機的余熱利用對整個熱工系統至關重要，節能降耗效果顯著。漏料漏風造成環冷機熱利用率低，只有增加煤氣用量才能保造成證回轉窯正常的焙燒溫度。由圖3可以看出，鏈篦機鼓風干燥和抽風干燥二段的溫度控制主要來自環冷機中段的熱廢氣，作為預熱風用于預熱前生球的干燥，由于環冷機漏風嚴重，鏈篦機干燥二段的熱量達不到所需的干燥溫度，生球未完全干燥即進入預熱段，生球易產生裂紋甚至爆裂。造成入窯粉塵量增加，回轉窯易結圈，加劇了生產過程的惡化。

4.3 對球團礦質量的影響

球團礦氧化不充分將導致球團礦氧化亞鐵(FeO)含量高，氧化亞鐵含量是獲得優質球團礦的主要理化指標之一，它的高低影響到球團礦的還原性和機械強度。通常要求球團礦的氧化亞鐵含量應低一些，以利其還原性的改善。在環冷機冷卻過程中，球團內剩余部分(約35%)磁鐵礦全部氧化為赤鐵礦，由于環冷機余熱利用率低，只有加大環冷機一段、二段鼓風機風量來提高系統溫度，造成球團礦在環冷機快速冷卻，使球團礦氧化反應快速終止，不利于降低成品球的FeO含量。

5 環冷機漏料漏風綜合治理措施

5.1 防止漏球措施

1)因臺車兩側壓條和臺車間壓板脫落引起的漏球處理。該情況須停產處理，將脫落或變形的壓條更換.采用間斷焊，壓條與臺車間須保留3～5mm間隙。單根壓條不宜太長，300～500mm最佳。壓板應三面滿焊，間隙2～3mm。壓條和壓板材質須選用1Crl8Ni9Ti不銹鋼。

2)在臺車前沿焊角鋼蓋板(共10塊，每塊寬250mm)，可有效消除設備磨損等引起的臺車復不到位造成的影響，減少大量漏球。

3)支承輥和壓軌磨損引起的漏球處理。可在停機時將支承輥墊高，如壓軌磨損不大，可將壓軌連接螺栓及底腳螺栓松開，依據磨損量用千斤頂將壓軌放低，加墊板調整。如磨損嚴重或支撐輥軸承損壞，須將支承輥、軌道更換。此外，支撐軌道與回轉體之間的墊板必須厚度相同和完好，如遇其緊固螺栓松動，墊板脫落，也會造成臺車漏球量增加，所以平時應對該部位加強檢查與維護。

4)曲臂輪和臺車軸滑動引起的漏球處理。該情況只須短時停機，當該臺車運行至卸料區時，在輥輪外加裝一個套.與輥輪焊好即可將臺車校平。

5)曲臂輪軸承碎裂。可待臺車運行至卸料處時短時停機，將軸承更換即可。

6)臺車破損引起的漏球處理?？稍谕C時用厚度l0～12mm不銹鋼板補焊，如面積較大.還須在鋼板上開一些6～8mm寬的透風槽.否則，該部位裝料冷卻不好導致出紅球。破損嚴重時應考慮更換該臺車。

7)臺車鍵變形或損壞引進的漏球處理。如臺車縫寬不大，說明鍵變形較輕，可在臺車運行至卸料區時，在輥輪外加裝一個套，與輥輪焊好，將臺車校平。如臺車縫寬較大，須更換曲臂與臺車間的聯結鍵。通常該部位裝配為過盈聯結，且鍵變形后，鍵與鍵槽錯位，用拉馬較難拆卸，須將臺車軸破壞性拆除。

5.2 環冷機水密封改造

經分析、論證，于2017年9月份利用年修的機會對環冷機進行為期20天的改造，將原砂封槽拆除改為水封槽。

1)密封介質改成水，同時設計了補水裝置給水槽補水。動密封水槽上設置兩處排水閥，目的為方便檢修排污水，清理污泥。由于在卸料區揚灰、浮塵比較嚴重，對水質的影響比較大，所以在靜密封上設計了擋灰蓋板；下料點由于溫度高，故將2段靜密封板采用不銹鋼板制作，增加抗熱變形性。新型水封槽結構示意圖見圖1。

1-動密封水槽體；2-靜密封板

2)將原有沙封槽動靜密封拆除，測量后并調整好環冷機回轉框架圓度。

3)分段制作水封槽，主要材料為厚度8mm的Q235鋼板。采用鋼板切割機將水封槽里環外側立面切割成展開長度為5946.4mm，高度為255mm一段的鋼板，半徑R=9464mm；里環內側立面切割成展開長度5510mm，高度為240mm一段鋼板，半徑R=9164mm，里環水封槽底部鋼板切割成展開長度5758mm，寬度為308mm。將三段切割完成后的鋼板焊接成水槽，要求所有角焊縫里外滿焊。外環制作方法同上，具體尺寸按照設計圖紙進行。

4)靜密封鋼板安裝距水槽底部約30mm左右。新制作水封槽分段安裝選擇位置在下料點區域，兩端對接焊接完成后轉車安裝下一段水封槽。

5)考慮到環冷機回轉框架原始安裝精度不高，內外環水封槽采取浮動放置而非焊接固定在回轉框架上，以解決回轉框架橢圓形運動可能造成卡阻損壞傳動設備。在回轉框架的加強筋板上焊接托架托住水封槽，并在圓周方向上間隔5m設置擋鐵，限制水封槽在運轉過程中的位移。這種技術創新是鲅魚圈球團獨有的。

5.3 經濟效益計算

1)環冷機故障引起的頻繁高溫停機、大幅升降溫減少，設備作業率有了大幅提高。鏈篦機一回轉窯的高溫設備使用周期有所延長，球團大修周期將延長至一年半。初步測算維修費用每年可節省45萬元。

2)球團礦產、質量顯著提高。綜合治理后，球團生產熱工制度和系統風量平衡得到改善，球團礦各種理化指標顯著改善。鏈篦機溫度梯度更加合理，球團礦氧化充分；窯頭溫度的提高，干球入窯后能長時間處于高溫環境中，球團礦氧化鐵顆粒再結晶過程更為充分，球團礦抗壓強度提高到3200N/個。生球在鏈篦機干燥預熱充分，生球因溫度梯度不合理而產生的爆裂及裂紋基本消除，大大減少了粉末，減少了回轉窯大塊結圈料的形成，同時球團礦成品率提高約3%，球團礦日產量提高200t/天。

3)節能降耗效果顯著。環冷機水密封改造后，漏風量減少，熱循環合理，環冷一段余熱利用充分；環冷鼓風機開度減少，用電量減少，原來需要運行4臺鼓風機，現在只需要開3臺風機。僅此一項，預計每月可節省電耗270720kWh，折算電費約為15萬元。回轉窯煤氣用量大幅減少。根據統計情況表明，綜合治理前平均每個月噸球的平均煤氣消耗在0.59GJ，改造后噸球的煤氣消耗只有0.538GJ。僅煤氣消耗這一項，平均每月實現降本達79萬元。按照設計年產量200萬噸(臺時252噸，作業率94%)計算，這兩項的年效益可達到1128萬元。

6 結語

分析了環冷機漏風漏料原因；探討了環冷機漏風漏料綜合治理措施，砂封槽改造為新型水封槽，設備故障率大幅降低，節能降耗效果非常明顯，球團礦產、質量有顯著提高。同時環冷機周邊環境得到徹底改善，員工的現場巡檢、操作條件變好，安全得以保障。