燒結鼓風式環冷機節能改造技術研究

閆 飛

（河鋼集團唐山鋼鐵公司檢修分公司，河北唐山 063000）

1 存在問題

唐鋼煉鐵部共有4臺環冷機，均采用強制鼓風冷卻的方式對燒結礦進行冷卻，入環冷機的燒結礦溫度通常在700～800 ℃，在環冷機中運轉一周，完成對燒結礦的冷卻后，燒結礦溫度通常可下降到120 ℃以下。目前環冷機普遍采用動靜橡膠密封板的密封方式，能耗損失大。煉鐵部北區1#、2#和3#機環冷在線運轉18年以上，設備整體老化嚴重，除了能耗損失大之外，還存在的問題有：1）原密封結構使用壽命短，維護成本高；2）高溫段入口處上部密封極易損壞；3）下部風箱兩側端部密封容易散料，冒灰；4）高溫段密封罩容易變形，焊口開焊。

2 改進思路

通過觀察分析環冷機的運行情況，參考同類型環冷機所采取的各項節能措施，決定對1#～3#燒結環冷機設備進行優化改進，旨在通過設備技術改造來實現燒結能耗的降低，同時改善現場作業環境，減輕工人的勞動強度，節約設備維護費用。主要思路是：將原有動靜橡膠密封改為包容式機械密封；調整加固高溫段密封罩，同時對環冷機受料槽出口除塵管道布局重新調整；在兩側端部密封設計安裝新型鋼絲密封裝置；優化環冷臺車篦子的結構，改善風箱內部的鼓風效果。

3 主要技術方案

3.1 動靜橡膠密封的優化改進

鼓風式環冷機原設計的密封結構為動靜橡膠密封。實際在運行過程中，環冷機動靜密封橡膠板極易被小支架擠住刮斷或刮掉，導致密封效果差，散料外溢。而加裝余熱發電設備之后，余熱回風管道送入大量熱風（不高于150 ℃），更加速了動靜密封橡膠板的碳化和硬化，往往使用壽命不足一年，維護更換麻煩，費用居高不下，能耗損失很大。因此決定將動靜橡膠密封改造為包容式機械密封。其結構特點如下：采用水平板與摩擦板之間的摩擦密封，來實現環冷機的密封；下部水平板設計有搖擺跟蹤系統，使得浮動摩擦板能夠消除由于環冷機跑偏帶來的密封不嚴的問題；水平密封板采用合金材質，比傳統的鑄鋼件更加耐磨損，使用壽命長久；摩擦力可調整，通過調整彈簧壓緊螺栓可調整水平板與摩擦板之間的摩擦力，實現高密封效果與低運行阻力的目標。

圖1 臺車輪間密封與上部密封（右側為上部密封）

其中，在水平板與摩擦板的接口處都采用“凹凸配加斜倒角”的結構形式，既兼顧了密封效果，又考慮了設備整體運行的平穩過渡；同時，在摩擦板的接觸面裝有石墨柱，能起到很好的機械潤滑作用，經過一段時間的觀察，使用效果良好。

3.2 高溫段密封罩的優化改進

環冷高溫段密封罩由于承受著高溫熱氣，因此變形老化較嚴重，高溫段密封罩的熱漲效應較明顯，尤其是長時間停機后恢復生產時，容易造成密封罩兩側擋板開裂；同時高溫段密封罩頂部容易積塵，需要崗位人員經常性清理，否則密封罩容易開裂下沉，甚至擠住環冷臺車上欄板，導致設備事故發生。為此，制定了如下的優化方案：1）利用環冷內外環的框架梁做密封罩的頂部拉筋，采用長螺桿固定可調，防止高溫段密封罩下沉；2）將密封罩兩側擋板用120 mm槽鋼焊接在環冷內外環的框架梁上，防止密封罩的整體下沉或擋板變形外閃，防止自然風串入高溫段，確保高溫段煙氣的溫度，保證余熱的發電效果。

3.3 環冷受料點除塵管道的優化改進

環冷受料點原設計的除塵管道布局不太合理，原管道布置在環冷受料槽與高溫段密封罩中間的位置，而且還安裝了喇叭口，除塵管道不僅吸走了因燒結機尾落下的燒結礦而產生的熱粉塵，還吸走了靠近高溫段密封罩的熱廢氣。作如下改進，高溫段密封罩與環冷受料槽下料點間設置一個過渡段，中間安裝擋氣欄板，減少相互之間的串氣。同時把除塵管道往環冷受料槽的部位前移了約1 m，只保留了靠近環冷受料槽一側的喇叭口，除塵管道不再垂直布置，而且管道開口沖向環冷受料槽的下料點，這樣一來，隨落下的燒結礦而產生的熱粉塵更容易被除塵管道吸走，同時被吸走的高溫段密封罩內的熱廢氣也大為降低，余熱發電所需的熱廢氣利用率更高。

3.4 曲軌兩側端部密封的改進

曲軌兩側的端部密封是環冷機內部風箱的兩個盲點，也是環冷機漏風的一個難點問題。原設計的端部密封是依靠臺車本體下部安裝的4塊橡膠密封板來實現與端部密封之間的動態密封，但由于臺車本體下部密封老化變形，破損缺失的相當多，更換不易，費用也較高，受制于檢修人力安排及備件費用，往往較難全面更換損壞的下部密封。基于這一現狀，研究了一種新的端部密封裝置，即解決了臺車下部密封更換不及時的問題，也降低了端部密封的串風，提升了環冷機的冷卻效率。

這種新型的端部密封裝置的思路如下：1）取消并拆除臺車下部密封；2）在端部密封的兩側安裝鋼絲式密封刷。該密封刷是由一排排的鋼絲組成，彼此獨立存在，互不干擾，由于鋼絲有一定的韌性，環冷機運行過程中，臺車下部底梁下表面從鋼絲刷上經過起到密封作用，防止冷風串出端部密封。同時，鋼絲刷能阻止小粒級燒結礦被冷風吹出端部密封，造成生產現場的粉塵超標。

3.5 環冷臺車篦子的優化改進

環冷臺車上燒結礦的冷卻主要是依靠鼓風機強制從下部給風，通過臺車篦子，自然風與燒結礦形成熱交換帶走熱量，臺車篦子的通透性相當重要。如果篦子開孔太小，則對冷卻風的阻礙就較大，冷卻效果自然就不好；如果篦子開孔太大，則臺車上的散料容易從篦子中掉到風箱，且容易堵塞篦子孔，進而也影響冷卻效果。通過認真分析研究，設計了一種新的臺車篦子結構，如圖2所示。篦子下部的開孔大，有利于冷卻風進入；而上部的開孔稍小，形成了“憋壓”的效果。既有利于冷卻風的正常進入，又防止了開孔過大散料進入風箱的可能，同時還在局部形成了“高壓風”，冷卻風與燒結礦的熱交換效果更好。

圖2 臺車篦子的結構優化

4 實施效果

實施改造后的包容式機械密封使用壽命可以達到2～3年，只需要根據磨損情況逐步更換，簡單、方便，設備維護成本大幅度降低。除此之外，通過對環冷各關鍵部分的設備改進，解決了多年來存在的設備隱患，同時還減少了高溫段密封罩的檢查、維護工作量，減少了現場粉塵的散逸，減輕了崗位人員清理積料的工作量，降低了上部密封的漏風率，提高有效余熱廢氣量，提升了余熱廢氣溫度，提高了能源利用率，余熱發電效率提升明顯，年創效684.8萬元。

5 結束語

鼓風式環冷機在鋼鐵冶金煉鐵燒結行業中目前還是普遍使用的設備，通過對環冷機節能技術的研究和改造，實現了現場作業環境的大為改善,并給企業創造了實實在在的經濟效益。