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(yè)部)
摘 要：承鋼所用環(huán)冷機(jī)原為橡膠密封方式，在生產(chǎn)中存在橡膠動靜密封損壞嚴(yán)重、熱風(fēng)泄露、余熱回收效率低的現(xiàn)象。煉鐵事業(yè)部對燒結(jié)環(huán)冷機(jī)的密封進(jìn)行了改造，采用了包容式機(jī)械密封系統(tǒng)，改造后漏風(fēng)率顯著下降，改善了環(huán)冷機(jī)的冷卻效果，余熱發(fā)電量提高 10% ，節(jié) 電 570 萬 kWh /a，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：環(huán)冷機(jī)；密封改造；包容式機(jī)械密封系統(tǒng)
承鋼 3 臺 360 m2 燒結(jié)機(jī)均配套使用 415m2 鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)，采用傳統(tǒng)的橡膠材質(zhì)動靜密封方式。在實(shí)際使用中，高溫、磨損等導(dǎo)致橡膠密封板壽命降低，環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)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(tǒng)維護(hù)費(fèi)用升高。同時(shí)環(huán)冷機(jī)的回轉(zhuǎn)大框架和車輪軸承等部位工況惡化，使得設(shè)備故障率上升。為此煉鐵事業(yè)部對環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并對密封系統(tǒng)進(jìn)行了改造。
1 環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)原因分析
1. 1 存在問題
環(huán)冷機(jī)采用鼓風(fēng)方式對燒結(jié)礦進(jìn)行冷卻。 700 ～ 800℃左右的燒結(jié)礦經(jīng)過環(huán)冷機(jī)冷卻后，正常排礦溫度在 100℃以下。目前環(huán)冷機(jī)采用傳統(tǒng)的橡膠材質(zhì)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(fēng)嚴(yán)重，冷卻效率降低，風(fēng)量浪費(fèi)，燒結(jié)礦排礦溫度不穩(wěn)且偏高，高溫礦進(jìn)入成品系統(tǒng)會燙傷皮帶，嚴(yán)重時(shí)甚至影響生產(chǎn)。同時(shí)，由于漏風(fēng)導(dǎo)致余熱回收蒸汽量、發(fā)電量較低，發(fā)電量在國內(nèi)同行業(yè)處于中等偏下水平。檢修時(shí)需要大量更換密封橡膠板，職工勞動強(qiáng)度大，備件費(fèi)用升高。同時(shí)生產(chǎn)中部分燒結(jié)礦顆粒與粉塵被吹出環(huán)冷機(jī)，嚴(yán)重污染區(qū)域環(huán)境。
1. 2 影響環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)漏風(fēng)的因素
(1) 動、靜密封處的漏風(fēng)
現(xiàn)有密封采用內(nèi)外環(huán)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(shí)現(xiàn)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(chǎn)中不能維護(hù)更換，漏風(fēng)嚴(yán)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(fèi)極大。曾經(jīng)使用廢舊皮帶自制密封板，雖然降低了維護(hù)費(fèi)用，但由于依然采用橡膠的材質(zhì)，未能從根本上解決問題。
(2) 軸端處漏風(fēng)
環(huán)冷機(jī)臺車通過曲軌卸料后，由于軸端處有時(shí)回位不規(guī)矩，經(jīng)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(chǎn)生大量漏風(fēng)。
(3) 煙罩處漏風(fēng)
環(huán)冷機(jī)在運(yùn)行時(shí)，臺車的上欄板與煙罩處于相對運(yùn)動狀態(tài)，為了保證運(yùn)行時(shí)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(xiàn)在的環(huán)冷機(jī)均配有余熱回收裝置，引風(fēng)機(jī)通過煙罩抽取熱風(fēng)，此間隙吸入大量冷空氣，影響環(huán)冷機(jī)回收煙氣溫度，降低了余熱回收的蒸汽量，使發(fā)電量降低。
2 改造方案
利用 2017 年 4 月對燒結(jié)機(jī)年修的機(jī)會，將2 號燒結(jié)機(jī)環(huán)冷機(jī)密封形式由原有的自制廢舊皮帶密封改為包容式機(jī)械密封系統(tǒng)。
該系統(tǒng)裝置在不改動原有主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上拆除原有的動靜密封系統(tǒng)，用包容式機(jī)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(fēng)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(cè)密封、限位裝置和彈性支撐機(jī)構(gòu)等部分組成。在彈性支撐機(jī)構(gòu)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(tài)，達(dá)到密封效果。上下密封板均設(shè)有倒角確保無卡阻現(xiàn)象，機(jī)械密封內(nèi)側(cè)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(fēng)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(hù)檢修; 下部密封本體設(shè)有防臺車掉輪系統(tǒng)，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(huán)冷機(jī)在徑向偏移( 即環(huán)冷跑偏) 一定程度內(nèi)，仍然可以保證密封效果。靜密封本體的彈性機(jī)構(gòu)可以補(bǔ)償軌道水平誤差，最大軌道誤差在 ± 20mm 內(nèi)，仍然能保證良好的密封效果。
2. 2 針對軸端部分漏風(fēng) ( 三角梁處) 改造
此處漏風(fēng)主要由于密封膠皮使用時(shí)產(chǎn)生破損，形成漏風(fēng)。改造后采用具有補(bǔ)償功能的機(jī)械式金屬密封，通過彈性機(jī)構(gòu)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)密封，不存在橡膠的破損現(xiàn)象，降低了漏風(fēng)，擋風(fēng)效果好，免維護(hù)，提高了使用壽命。
2. 3 上部煙罩與環(huán)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(jī)械密封裝置，通過彈性支撐機(jī)構(gòu)使煙罩摩擦板與臺車上部水平耐磨金屬板緊密接觸，達(dá)到密封作用。
3 改造效果
3. 1 減少一臺環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行
改造后 2 號燒結(jié)機(jī)在現(xiàn)有運(yùn)行模式下再停用一臺鼓風(fēng)機(jī) ( 取暖季節(jié) 11 月 － 3 月: 開 3 變?yōu)殚_ 2，非取暖季節(jié) 4 月 － 10 月: 開 4 變?yōu)殚_ 3) ， 每小時(shí)節(jié)電約 810kWh，全年可節(jié)電 570 萬 kWh ( 風(fēng)機(jī)功率因數(shù)按 0. 85 計(jì)算) 。
3. 2 提高蒸汽品質(zhì)
2 號燒結(jié)機(jī)改造前后中、低壓蒸汽壓力和溫度對比見表 1。可以看出，環(huán)冷機(jī)包容式機(jī)械密封改造后，蒸汽壓力、溫度同步提升，蒸汽品質(zhì)提高有利于發(fā)電。
3. 3 提高余熱發(fā)電量
改造前后燒結(jié)機(jī)噸礦產(chǎn)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(dá)到 10% 左右。
4 結(jié)論
環(huán)冷機(jī)密封系統(tǒng)改造后，漏風(fēng)率可降低25% 以上，使得環(huán)冷機(jī)冷卻效果大幅度提高，能夠及時(shí)將燒結(jié)礦冷卻下來，減少了成品礦皮帶被燒壞的現(xiàn)象，從而使得燒結(jié)機(jī)可以滿負(fù)荷生產(chǎn)。
環(huán)冷機(jī)包容式機(jī)械密封系統(tǒng)的密封效果好，環(huán)冷機(jī)余熱回收段的風(fēng)溫明顯提高，從而提高了余熱回收效率，增加了余熱回收發(fā)電量。
密封系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)動部件與靜止部件之間為金屬結(jié)構(gòu)，極大地提高了密封系統(tǒng)的使用壽命，大量減少了維護(hù)成本，而且明顯降低了職工的勞動強(qiáng)度。
采用環(huán)冷機(jī)包容式機(jī)械密封系統(tǒng)后，漏風(fēng)率大幅度降低，現(xiàn)場環(huán)境得到明顯改善。