環冷機密封技術的改進及寶鋼的應用實踐

程明森 張立福 王旭明

1.前言

環冷機作為燒結工藝中冷卻燒結礦的冷卻設備，在鋼鐵行業得到廣泛使用。環冷機存在的漏風漏料問題，不僅影響周邊環境，同時也降低了環冷機的冷卻效率，造成風機電耗的巨大浪費。因此，如何提高環冷機的冷卻效果，降低漏風、冒灰、噴料等現象的發生，對于提高密封效果及鋼鐵生產節能減排有著重要意義。

目前鋼鐵廠燒結工藝中普遍采用鼓風式環型冷卻機，進行熱態燒結礦的冷卻和余熱回收利用。本文主要對環式鼓風冷卻機的密封形式進行分析及研究。

2.傳統鼓風環式冷卻機的結構及工作原理

傳統鼓風環式冷卻機結構復雜，主要由給料系統、臺車及其運行系統、卸料系統、鼓風系統、密封系統等組成。風道與臺車底部相通，沿臺車布置一圈，在臺車下部形成錐形的環狀空間，固定的風箱和轉動臺車之間安裝有密封裝置，來確保密閉性；環冷機利用環形煙道直接向臺車上料層鼓風，臺車料層中的散料通過透氣板落在煙道底部的錐形溜槽內，錐形溜槽下底設有雙重閥，利用雙重卸料閥將散料排出，同時保證排料時的密封性能。

臺車密封裝置見圖1，錐面密封橡膠4固定在臺車上，隨臺車轉動。錐面密封橡膠的上部與臺車相聯，下部與臺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，布置在風箱的內側。平面密封橡膠2固定在風箱密封梁上，平面密封的下部與風箱密封梁連接，平面密封橡膠上部與臺車底板1緊密貼合，在接合面處形成第二道密封，布置在風箱的外側。由風箱內外側的二道密封來保證環冷機臺車下部的密封效果。

圖1 傳統鼓風環冷機臺車密封示意圖

3.新型液密封鼓風環式冷卻機的結構與工作原理

3.1 液密封環冷機的主體結構

液密封鼓風式環冷機的鼓風機將冷空氣經風管送入環形風道，冷空氣經由與臺車一一對應的支管進入雙層臺車體內腔。冷風穿過雙層臺車的上層透氣板進入熱燒結礦料層并與之進行熱交換。熱風由料面排出，熱燒結礦得到冷卻，從透氣板間隙落下的散料和粉料落在雙層臺體腔內的下層平板上。當臺車回轉至卸料區時，熱燒結礦冷卻至設定溫度，臺車體沿曲軌下降，緩慢傾斜，將透氣板和下層平板上的燒結礦及散料一同卸至排料溜槽，以此來實現熱燒結礦的冷卻過程。

3.2 液密封的環形風道及端部環向密封裝置

環形風道是聯接回轉臺車與風道的裝置，在門型密封板與環形液槽之間形成一個斷面呈矩形的圓環形空間，即環形風道。 通過向環形水槽內注入水作為密封介質，可將環形風道與外界大氣隔開，以此來實現密封作用。

在液密封環形風道端部，即臺車卸料和裝料段，設置兩個端部密封裝置，使風道與大氣隔離。其構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有滾輪。扇形密封罩既能上下浮動，又能徑向滑移。能確保扇形密封體與門型密封板三個密封面任何時刻都有良好接觸，防止漏風。

4.寶鋼環冷機液密封技術的應用實踐

液密封環冷機與傳統鼓風式環冷機相比，由于采用液體介質（主要為水）來進行密封，在水槽內外壓差平衡的情況下理論上可實現全密封的效果，徹底解決了傳統鼓風式冷卻機的漏風問題，漏風率在5%以下；由于漏風量大大減少，泄漏到大氣中的粉塵也減少，改善了環式冷卻機的周邊環境。

同時，液密封環冷機新型雙層臺車結構的設計使臺車兼有風箱及散料收集功能，不需設置下風箱、錐形溜槽和雙層卸灰閥、環形拉鏈機（電動小車）等配套設施，減少了維護、檢修工作量；同時由于廢棄了傳統環冷機臺車風箱動靜密封的結構，密封裝置使用壽命長，運行阻力小，臺車運行平穩；

綜上所述，基于環保節能的考慮，寶鋼新產線2DL、3DL、4DL燒結冷卻系統全部采用中治長天設計的LSCC液密封鼓風式環式冷卻機，現場應用后，漏風、噴料冒灰現象基本杜絕，使用效果較好。

5.臺車上部煙罩水槽密封技術的應用嘗試

5.1 新式水槽密封結構的應用

傳統環冷機臺車上部煙罩密封普遍采用石棉板貼合密封的結構，密封效果差，漏風、噴料現象嚴重，寶鋼二燒結大修改造項目中對環冷機上部煙罩密封裝置進行了改進，采用了環形水槽密封結構，新式和舊式煙罩密封結構對比見圖2。本水槽內側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車上部，同時，水槽內的水起到冷卻作用。

5.2 水槽密封應用中問題及改進

該新型密封裝置投產前期，出現了上水槽漏水進而造成水槽受熱膨脹扭曲變形的問題。經過分析，主要是因密封水槽漏水問題沒有解決，勉強維持生產，水位下降造成水槽受熱產生熱應力。由于整個水槽各段接頭部位均為硬聯接，應力無法釋放，造成了水槽扭曲變形。

經過分析，對水槽接頭部位的聯接形式進行了改進，端部增設膨脹節，來實現水槽熱膨脹延伸的補償；同時在水槽內側增設陶瓷纖維隔熱板，防止熱量大量向水槽傳導，減少熱量聚集。通過以上改進，水槽變形扭曲的現象得到徹底解決，水槽向側向偏移與下煙罩刮碰的現象也基本消除。實踐證明，新型環冷機臺車上部密封水槽有較好的推廣使用價值（見圖3）。

圖2 環冷機臺車上部煙罩密封新舊形式對比

圖3 改進后水槽及接頭示意圖

6.結論

通過液密封在寶鋼燒結廠的實際應用，實踐證明水槽密封在環冷機上的應用效果較好，可以消除以往傳統環冷機臺車密封形式無法解決的噴料、冒灰等現象。

寶鋼2DL環冷機臺車上部煙罩密封嘗試使用了水槽密封形式，實際使用后，密封效果較好，和臺車下水密封槽同時使用，臺車上下部分基本可以實現對散料和粉塵的全密封，內外圈積料、冒灰的現象完全杜絕。本文同時對新式上部水槽密封應用中存在的問題進行分析并提供了改進方案，改進效果較好。

實踐證明，在當今鋼鐵行業綠色化、節能化的背景下，對于高污染、高排放的燒結行業來說，不斷改進環冷機密封形式，消降噴料、冒灰現象，減少漏風，提高環冷機的冷卻效率，減少風機電耗，對于鋼鐵生產的節能降耗、改善周邊環境有著重要意義。

參考文獻略