磁性密封在日钢415 m2烧结环冷机改造中的应用

王文超,纪荣胜

(日照钢铁控股集团有限公司,山东日照276806)

磁性密封在日钢415 m2烧结环冷机改造中的应用

王文超,纪荣胜

(日照钢铁控股集团有限公司,山东日照276806)

为提高烧结机余热利用效率，解决烧结环冷机的漏风问题，日钢环冷机采用了磁性密封技术，环冷机漏风率降低22%以上，余热回收废气温度提高50℃左右，烧结矿冷却效果明显改善，发电效率提高17%以上，年创效益1830多万元，为工序能耗的降低提供了有力保障。

余热发电；节能降耗；磁性金属刷式密封

1 前言

日照钢铁集团现建有15条烧结生产线，年产烧结矿2474万t。为了降低工序能耗，充分利用生产过程中的余热、余能，在建设过程中就设计了余热发电系统。余热发电虽是一项成熟技术，但在实际应用中却出现了投资大、效率低的现象。究其原因，主要有两方面：一是废气没有很好地循环利用；二是烧结环冷机系统漏风造成外排废气温度低且难于回收，余热利用效率低。磁性密封就是为解决环冷机密封而在近几年发展起来的一项新技术，其独特的密封方式可大幅度提高系统密封性、降低现场粉尘及噪音，提高余热发电效率。日钢通过在415 m2环冷机上进行密封改造，提高了发电效率，为工序能耗的降低提供了有力保障。

2 环冷机密封性分析

2.1 环冷机原设计为橡胶密封，漏风严重，影响余热系统发电量,采用钢丝刷密封方案对环冷机进行改造，环冷机从169 m2到415 m2，改造完成后烟气温度由原280～330℃平均提高了50～100℃，环冷机余热发电效益均得到了有效提升。

2.2 橡胶密封与钢刷（磁性）密封的性能对比。在工程投产设备投运初期，两种密封方式均能达到较好的密封效果，但在设备生产运行过程中，橡胶密封有效使用寿命短（1个月以内），容易发生刮擦撕裂或烧损，造成橡胶密封装置大面积损坏，环冷机漏风严重。钢丝刷密封的刚性、耐磨性和耐热抗卡阻性能优于橡胶密封，磨损是影响钢刷密封性能和寿命的最主要因素。通过对现场实际考察发现，经过长期运行后的钢丝刷密封（尤其是下密封）也发生磨损，造成钢丝刷表面与密封面之间只形成5 mm左右的间隙。钢丝刷密封并不可达到完全封闭、漏风率为零的理想状况，但其在环冷机运行过程中比较稳定，整体密封性能要远远优于橡胶密封。

3 环冷机密封实施方案

3.1现状分析

日钢烧结厂2×360 m2烧结机余热发电系统设置1套20 MW发电机组，系统设计入口烟温375℃。根据2013年1～10月份的生产情况，余热发电系统入口烟温未达到余热发电系统的设计要求。环冷机密封不严造成漏风是影响烟气温度的主要原因之一。

3.2 密封实施方案及效果原理

结合环冷机的工况特点和存在的主要问题，经过以上分析，技术改造确定从密封结构和密封材料两个方面进行优化，选用可调节的密封结构和磁性金属刷式密封材料，并对以下4个系统进行密封技术改造，从而达到提高密封率的最终目的。

3.2.1 环冷机底部密封系统改造，见图1。改造施工内容一是原内外密封胶皮全部拆除；二是原外胶皮安装位安装件及销子全部拆除；三是弹性调节结构焊接安装；四是磁性钢丝刷密封件安装（含不锈钢波纹密封板）；五是内部密封胶皮更换。

图1 环冷机底部密封系统改造图

主要作用及效果：a外置磁性钢丝刷密封效果可大幅提高；b磁性钢丝刷密封可实现无缝无卡阻对接；c上部弹性结构实现接触压力可调；d内密封胶皮全部优化为硅胶（耐磨、耐温、阻燃、硬度低）。

3.2.2 环冷机高温段顶部烟罩密封系统改造，见图2。改造施工内容一是原上部烟罩密封胶皮全部拆除；二是原胶皮安装位安装件及销子全部拆除；三是根据环冷机台车实际运转情况安装补偿调节结构件；四是磁性钢丝刷密封件安装（含不锈钢波纹密封板）。

主要作用及效果：a上部磁性钢丝刷密封效果可大幅提高；b磁性钢丝刷密封可实现无缝无卡阻对接；c上部补偿及调节结构实现接触压力可调，同时可调节同心度。

图2 环冷机高温段顶部烟罩密封系统改造图

3.2.3 台车车轮密封，见图3。

图3 台车车轮密封图

主要效果及作用：无缝对接、磁性密封。

3.2.4 高温段烟罩端部隔板密封改造，见图4。将原有整体刚性端部密封改为中部铰链连接的两段式密封板，同时在密封板侧面及底面设置安装磁性金属刷式密封。

图4 高温段烟罩端部密封结构图

3.2.5 磁性金属刷式密封的作用原理如图5。

从图5上可以看出，环冷机的相关空间经由上密封面-金属刷式密封-下密封面分为外部与内腔两个部分，其中上密封面以上（运动面）、下密封面以下（静止面）为环冷机原有的刚性结构，中间起到密封作用的是金属刷式密封。环冷机下部的金属刷式密封由①金属刷式基板、②磁性体基板、③不锈钢密封刷（内外两层）、④永磁体、⑤S形不锈钢弹性密封板五部分组成。其中固定在下密封面上的两层金属刷与上密封面有效接触，阻隔了内腔与外部的气流通透，将起到最主要的密封作用；同时在永磁体的作用下，运行过程中粉尘将进入上密封面与两层钢丝刷之间的空腔并滞留，形成有效隔断；另外，为补偿上密封面的上下调节，在内侧设置了一道S形不锈钢弹性密封板。在以上三层密封的作用下，环冷机的整体漏风率将得到有效降低。

图5 磁性金属刷式密封作用原理图

4 经济效益分析

本项目改造完成后12#、13#烧结机415 m2环冷机密封的直接效果指标为：相比改造前余热发电系统入口烟温提高了50℃（同等工况相同流量的情况下），环冷机密封率提高了22%，烧结矿冷却效果明显改善，发电效率提高17%以上。

4.1 改造后两台环冷机可节省密封胶条备件费用120万元/年；

4.2 烧结矿冷却效果提高，下游皮带寿命延长。360 m2烧结机皮带设计寿命为3个月(实际仅为2个月)，环冷密封改造后，烧结矿冷却效果改善，皮带使用寿命可提高至4个月以上，按每条皮带15万元计算，每年至少节约成本60万元以上。

4.3 两台烧结机日总产量为2.0万吨/天，按改造完毕后余热发电系统入口烟温提高50℃，对应可将吨矿发电量提高5 kWh/t估算，两台环冷机改造后带来的年发电效益为：2.0万吨/天×330天/年× 5kWh×0.5元/kWh=1650万元/年。两台环冷机改造完成后累计效益为11650＋120＋60=1830万元/年，月均效益152.5万元，预计6.5个月收回改造成本。

5 结语

烧结环冷机磁性密封技术突破了传统的环冷机漏风治理思路，实践证明是行之有效的，它不但解决了现场的漏风、粉尘、热污染等问题（实施后效果如图6），而且减少了设备维护量，提高了余热发电效率，具有节能、环保、改善现场环境等多重效果，效益显著。该项技术已成功在日钢其它烧结机上进行推广，为其它钢厂节能降耗起到了借鉴作用。

Application of Magnetic Seal in Modification of the 415 m2Sinter Circular Cooler at Rizhao Steel

Wang Wenchao,Ji Rongsheng
(Rizhao Iron and Steel Holding Group Co.,Ltd.,Rizhao,Shandong 276806,China)

To improve the efficiency of sintering waste heat utilization and solve the problem of air leakage in the sinter ring cooler,magnetic sealing technology was adopted in the circular cooler of Rizhao Steel,which reduced the air leakage by more than 22%,increased the temperature of recovered waste gas by about 50℃,significantly improved the cooling effect of sinter,raised the power generation efficiency by more than 17%,created an annual economic benefit of more than CNY 0.183 million and provided strong guarantee for reduction of process energy consumption.

power generation with waste heat;energy saving and consumption reduction; magnetic metal brush seal

TK115

B

1006-6764（2015）05-0038-03

2015-01-30

王文超(1988-),男，大学本科学历，助理工程师，现从事技术改造管理工作。