李英魁 隋孝利 別 威
(河鋼股份有限公司承德分公司煉鐵事業部)
摘 要：承鋼所用環冷機原為橡膠密封方式，在生產中存在橡膠動靜密封損壞嚴重、熱風泄露、余熱回收效率低的現象。煉鐵事業部對燒結環冷機的密封進行了改造，采用了包容式機械密封系統，改造后漏風率顯著下降，改善了環冷機的冷卻效果，余熱發電量提高 10% ，節 電 570 萬 kWh /a，取得了良好的經濟效益。
關鍵詞：環冷機；密封改造；包容式機械密封系統
承鋼 3 臺 360 m2 燒結機均配套使用 415m2 鼓風環冷機，采用傳統的橡膠材質動靜密封方式。在實際使用中，高溫、磨損等導致橡膠密封板壽命降低，環冷機漏風率增加，不僅影響余熱蒸汽的回收量，增加冷卻電耗，而且密封系統維護費用升高。同時環冷機的回轉大框架和車輪軸承等部位工況惡化，使得設備故障率上升。為此煉鐵事業部對環冷機漏風原因進行了系統分析，并對密封系統進行了改造。
1 環冷機漏風原因分析
1. 1 存在問題
環冷機采用鼓風方式對燒結礦進行冷卻。 700 ～ 800℃左右的燒結礦經過環冷機冷卻后，正常排礦溫度在 100℃以下。目前環冷機采用傳統的橡膠材質動靜密封方式，由于高溫及磨損等原因，使得橡膠密封板的壽命降低，漏風嚴重，冷卻效率降低，風量浪費，燒結礦排礦溫度不穩且偏高，高溫礦進入成品系統會燙傷皮帶，嚴重時甚至影響生產。同時，由于漏風導致余熱回收蒸汽量、發電量較低，發電量在國內同行業處于中等偏下水平。檢修時需要大量更換密封橡膠板，職工勞動強度大，備件費用升高。同時生產中部分燒結礦顆粒與粉塵被吹出環冷機，嚴重污染區域環境。
1. 2 影響環冷機系統漏風的因素
(1) 動、靜密封處的漏風
現有密封采用內外環動、靜密封方式，其原理是依靠橡膠板與固定鋼板之間的摩擦實現密封。密封橡膠板耐磨性差、易變形、受熱易碳化，容易被摩擦撕扯斷裂，使用周期十天左右，生產中不能維護更換，漏風嚴重，每次檢修都需要更換大量密封板，冷卻效果不好，人力物力浪費極大。曾經使用廢舊皮帶自制密封板，雖然降低了維護費用，但由于依然采用橡膠的材質，未能從根本上解決問題。
(2) 軸端處漏風
環冷機臺車通過曲軌卸料后，由于軸端處有時回位不規矩，經常將用來密封的橡膠板刮壞或刮掉，造成密封橡膠板與軸端處接觸不良，存在較大縫隙，產生大量漏風。
(3) 煙罩處漏風
環冷機在運行時，臺車的上欄板與煙罩處于相對運動狀態，為了保證運行時二者不互相刮卡，一般都在臺車上欄板與煙罩處留有一定間隙。但是現在的環冷機均配有余熱回收裝置，引風機通過煙罩抽取熱風，此間隙吸入大量冷空氣，影響環冷機回收煙氣溫度，降低了余熱回收的蒸汽量，使發電量降低。
2 改造方案
利用 2017 年 4 月對燒結機年修的機會，將2 號燒結機環冷機密封形式由原有的自制廢舊皮帶密封改為包容式機械密封系統。
該系統裝置在不改動原有主體結構的基礎上拆除原有的動靜密封系統，用包容式機械密封裝置取代原有的橡膠密封。
2. 1 動、靜密封處的改造
在臺車下欄板底部安裝耐磨金屬板作為動密封板，下部風箱上面安裝彈性靜密封裝置，靜密封裝置由含有石墨的耐磨金屬摩擦板、側密封、限位裝置和彈性支撐機構等部分組成。在彈性支撐機構作用下，上面的動密封板與下面的摩擦板始終處于緊密貼合狀態，達到密封效果。上下密封板均設有倒角確保無卡阻現象，機械密封內側采用不銹鋼密封板。不銹鋼密封板上部與動密封耐磨金屬板靠螺栓連接，下部不連接，靠氣流壓緊在靜密封底座上，防止風從密封底座泄漏; 密封板采用螺栓連接，方便拆卸，有利于維護檢修; 下部密封本體設有防臺車掉輪系統，有效防止臺車輪掉落后剮蹭摩擦板。
全金屬密封裝置解決了橡膠不耐高溫和容易撕扯斷裂的難題，能確保密封性能始終良好。動靜密封板有一定寬度，能保證環冷機在徑向偏移( 即環冷跑偏) 一定程度內，仍然可以保證密封效果。靜密封本體的彈性機構可以補償軌道水平誤差，最大軌道誤差在 ± 20mm 內，仍然能保證良好的密封效果。
2. 2 針對軸端部分漏風 ( 三角梁處) 改造
此處漏風主要由于密封膠皮使用時產生破損，形成漏風。改造后采用具有補償功能的機械式金屬密封，通過彈性機構補償實現密封，不存在橡膠的破損現象，降低了漏風，擋風效果好，免維護，提高了使用壽命。
2. 3 上部煙罩與環冷臺車間的密封改造
在臺車欄板上部加裝水平耐磨金屬板，煙罩下部加裝機械密封裝置，通過彈性支撐機構使煙罩摩擦板與臺車上部水平耐磨金屬板緊密接觸，達到密封作用。
3 改造效果
3. 1 減少一臺環冷鼓風機運行
改造后 2 號燒結機在現有運行模式下再停用一臺鼓風機 ( 取暖季節 11 月 － 3 月: 開 3 變為開 2，非取暖季節 4 月 － 10 月: 開 4 變為開 3) ， 每小時節電約 810kWh，全年可節電 570 萬 kWh ( 風機功率因數按 0. 85 計算) 。
3. 2 提高蒸汽品質
2 號燒結機改造前后中、低壓蒸汽壓力和溫度對比見表 1。可以看出，環冷機包容式機械密封改造后，蒸汽壓力、溫度同步提升，蒸汽品質提高有利于發電。
3. 3 提高余熱發電量
改造前后燒結機噸礦產汽量對比見表 2。由表 2 可以看出，改造后余熱蒸汽量明顯提升，平均提高 5% 以上。如果排除待倉等外部因素影響，提升幅度基本可以達到 10% 左右。
4 結論
環冷機密封系統改造后，漏風率可降低25% 以上，使得環冷機冷卻效果大幅度提高，能夠及時將燒結礦冷卻下來，減少了成品礦皮帶被燒壞的現象，從而使得燒結機可以滿負荷生產。
環冷機包容式機械密封系統的密封效果好，環冷機余熱回收段的風溫明顯提高，從而提高了余熱回收效率，增加了余熱回收發電量。
密封系統內運動部件與靜止部件之間為金屬結構，極大地提高了密封系統的使用壽命，大量減少了維護成本，而且明顯降低了職工的勞動強度。
采用環冷機包容式機械密封系統后，漏風率大幅度降低，現場環境得到明顯改善。