三維度超級膜刷復合密封在燒結帶冷機上的應用

楊國慶， 鄭 濤， 程 濤， 胡小扣， 李 寧， 馬 鵬

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司煉鐵總廠， 安徽 馬鞍山 243000）

燒結工序是鋼鐵生產流程中的重要環節，其能耗占鋼鐵企業總能耗的10%左右，是鋼鐵流程中的耗能大戶，所以有很大的節能潛力。燒結工序余熱資源占鋼鐵行業余熱資源的21.3%左右，燒結工序的余熱資源分為燒結礦顯熱和燒結煙氣余熱，燒結中50%左右的熱量存在于燒結的煙氣和冷卻機的廢氣中，所以該部分余熱回收的潛力比較大，許多燒結廠會配備余熱回收發電系統，對于余熱發電系統來講，其余熱回收部分存在的問題主要是煙氣漏風損失嚴重，漏風部位主要集中在冷卻機與熱風罩間、冷卻機與底部風箱間這兩處[1]。如果燒結冷卻機漏風情況嚴重，通過臺車料層的風量將會大大減少，影響余熱鍋爐的發電效率，并造成主抽風機電能浪費，加快漏風處設備等的磨損，增加維修量及費用。大部分鋼廠使用的是傳統的橡膠密封，橡膠經過幾年的磨損之后，老化非常嚴重，導致燒結冷卻機漏風情況非常嚴重，因此需要開發出一種簡易、耐磨、耐高溫的密封裝置[2]。

1 三維度超級膜刷復合密封裝置結構

三維度超級膜刷復合密封裝置主要由復合性密封件、連接角鋼、連接耳板、斜楔、摩擦板等部件組成。該密封裝置所采用的主要密封件為多層鋼刷和耐高溫布組合，這使得三維度超級膜刷復合密封裝置同時具備良好的密封性和耐磨性。復合密封件1的底部固連在連接角鋼2 的一側邊上，連接角鋼的下方均勻分布若干個連接耳板3，以便在安裝時對整個密封裝置進行緊固。整體結構圖如圖1 所示。

圖1 三維度超級膜刷復合密封裝置整體結構示意圖

在安裝時，通過耳板3 和斜楔7 的配合，將連接角鋼2 固定在冷卻機臺車底部靜止梁的一側，使整個密封裝置被安裝緊固。具體連接方式為：連接角鋼2 的下部設有多個連接耳板3，密封支架9 固連在冷卻機臺車底部靜止梁10 的一側。在安裝時，每個密封支架均對應穿過一個連接耳板上的槽孔，隨后將活動板11 壓在連接耳板的外側。密封支架中心部開設有矩形槽孔，該槽孔均配有斜楔7，斜楔的一側面壓在活動板的外側，對整個密封裝置起到緊固作用。其安裝剖視結構示意圖如下頁圖2 所示。在運行過程中，復合密封件1 的另一端抵在摩擦板8 的表面，與其緊密接觸。當冷卻機臺車向前滑動時，密封裝置被固定在冷卻機臺車底部靜止梁上，與臺車形成相對滑動，所以該裝置的設計有效解決了動、靜物體之間的密封問題，并較好地解決了該部分的漏風問題。在連接角鋼2 與冷卻機臺車底部靜止梁之間的接觸處設置多層石棉布6 夾層，有效減少了在接觸面上的漏風，提高了固定密封的效果。并且由于石棉布的引入，通過改變石棉布的厚度，實現了密封裝置在豎直方向上高度的可調。

圖2 安裝剖視結構示意圖

三維度超級膜刷復合密封裝置的設計理念是利用鋼刷的柔性去適應帶冷機密封間隙的尺寸變化，進而提供有效的密封氣流的效果，由于燒結帶冷現場的氣流中存在大量的粉塵，密封裝置的長期運行會使粉塵大量堵塞在鋼刷之間，造成鋼刷固化成為剛性密封，難以適應密封間隙尺寸的變化，進而使鋼刷密封裝置損壞，導致密封失效。因此，三維度超級膜刷復合密封裝置增加了耐高溫膜，可以有效地阻擋粉塵進入鋼刷，也可以阻擋帶塵氣流的泄露，有效地保證了膜-刷密封裝置的密封性能，延長了膜-刷密封裝置的壽命。

2 三維度超級膜刷復合密封裝置的安裝

A 號帶冷機共有8 節風管，每節風管接4 個風箱，現在僅使用4 節風管，開4 臺鼓風機。高溫段的位置范圍內共有7 根立柱，第一段距離為7.5 m，其他段每2 根立柱之間的距離為6 m，高溫段距離為36 m。在整個高溫段中，由于3 號煙囪的煙氣溫度較低，其煙氣并不進行回收利用，所以主要回收0 號、1號、2 號三個煙囪中的煙氣，所以這3 個煙囪所對應的前3 節風管與冷卻臺車之間的漏風問題會直接影響余熱回收的效果。因此，考慮將密封裝置安裝在前三節風管的位置上。

同時對安裝方案進行優化改進，具體如下：

1）改進膜-刷密封裝置：在膜-刷密封裝置安裝過程發現，定制的裝置舌板與固定梁上的耳板配合時稍有偏差就會增加安裝難度，通過研究帶冷機原有高溫段密封裝置結構發現，其底座與金屬刷可分離（見圖3），因此為了降低安裝難度，擬采用原本與固定梁連接的金屬底座，并定制一批與之匹配的膜-刷裝置。

圖3 原有密封刷底座連接示意圖

2）改進螺桿固定舌板連接方式：針對焊接螺桿固定密封裝置時出現的偏移問題，后期采用焊接螺桿的方法固定膜刷，螺帽擰緊后再將螺帽與舌板焊在一起，以避免密封裝置跑偏造成損壞。

3）打磨臺車底板邊緣：為減輕臺車底板邊緣（直角）對膜刷的刮擦，擬對臺車底板邊緣進行打磨，通過調研發現，可在臺車停機時對翻轉的臺車底板進行打磨工作。

密封裝置安裝現場示意圖如圖4 所示。

圖4 密封裝置安裝示意圖

3 安裝三維度超級膜刷復合密封裝置后的密封效果

圖5 為三維度超級膜刷復合密封裝置前后帶冷機南北兩側密封效果對比圖。通過與未更換膜-刷密封裝置時的密封效果進行對比，北側未更換密封裝置時的平均風速為8.03 m/s，更換后的平均風速為2.67 m/s，漏風損失降低66.7%。南側未更換時的平均風速為10.94 m/s，更換后的風速為3.28 m/s，漏風損失降低70.0%，說明膜-刷密封裝置有較好的密封效果。

圖5 更換密封裝置前后風速變化

4 使用三維度超級膜刷復合密封裝置后生產指標實績

對比轉鼓強度、內返礦率、帶冷風機電耗、噸礦發電量等參數的變化，來研究實施效果。各指標的變化情況如下頁圖6—圖9 所示。

圖6 使用前后轉鼓強度數據對比

圖9 使用前后余熱噸礦發電量數據對比

1）使用前2019 年轉鼓強度的平均值為80.34%，使用后2020 年轉鼓強度的平均值為81.79%，平均增長率達到了1.74%。

2）使用后燒結內返礦率有明顯的下降，平均降低率達到了2.6%。

3）使用后帶冷風機電耗明顯下降，平均降低率達到了13.9%。

4）使用后噸礦余熱發電量增幅達到了1.29%。

圖7 使用前后內返礦率數據對比

圖8 使用前后帶冷風機電耗數據對比

5 結論

1）三維度超級膜刷復合密封裝置采用了耐高溫膜結合柔性鋼刷的復合密封形式，可有效提高膜-刷密封裝置的密封性能，并延長膜-刷密封裝置的壽命。

2）三維度超級膜刷復合密封裝置在馬鋼燒結帶冷機高溫段進行了實際安裝和運用，對燒結的提質和降耗起到明顯的效果。使用后帶冷機高溫段漏風損失降低65%以上；燒結礦轉鼓強度同比提升1.74%；內返率同比降低2.6%；帶冷風機電耗降低13.9%；噸礦余熱發電量增幅達1.29%。