烧结鼓风式环冷机节能改造技术研究

闫 飞

（河钢集团唐山钢铁公司检修分公司，河北唐山 063000）

1 存在问题

唐钢炼铁部共有4台环冷机，均采用强制鼓风冷却的方式对烧结矿进行冷却，入环冷机的烧结矿温度通常在700～800 ℃，在环冷机中运转一周，完成对烧结矿的冷却后，烧结矿温度通常可下降到120 ℃以下。目前环冷机普遍采用动静橡胶密封板的密封方式，能耗损失大。炼铁部北区1#、2#和3#机环冷在线运转18年以上，设备整体老化严重，除了能耗损失大之外，还存在的问题有：1）原密封结构使用寿命短，维护成本高；2）高温段入口处上部密封极易损坏；3）下部风箱两侧端部密封容易散料，冒灰；4）高温段密封罩容易变形，焊口开焊。

2 改进思路

通过观察分析环冷机的运行情况，参考同类型环冷机所采取的各项节能措施，决定对1#～3#烧结环冷机设备进行优化改进，旨在通过设备技术改造来实现烧结能耗的降低，同时改善现场作业环境，减轻工人的劳动强度，节约设备维护费用。主要思路是：将原有动静橡胶密封改为包容式机械密封；调整加固高温段密封罩，同时对环冷机受料槽出口除尘管道布局重新调整；在两侧端部密封设计安装新型钢丝密封装置；优化环冷台车篦子的结构，改善风箱内部的鼓风效果。

3 主要技术方案

3.1 动静橡胶密封的优化改进

鼓风式环冷机原设计的密封结构为动静橡胶密封。实际在运行过程中，环冷机动静密封橡胶板极易被小支架挤住刮断或刮掉，导致密封效果差，散料外溢。而加装余热发电设备之后，余热回风管道送入大量热风（不高于150 ℃），更加速了动静密封橡胶板的碳化和硬化，往往使用寿命不足一年，维护更换麻烦，费用居高不下，能耗损失很大。因此决定将动静橡胶密封改造为包容式机械密封。其结构特点如下：采用水平板与摩擦板之间的摩擦密封，来实现环冷机的密封；下部水平板设计有摇摆跟踪系统，使得浮动摩擦板能够消除由于环冷机跑偏带来的密封不严的问题；水平密封板采用合金材质，比传统的铸钢件更加耐磨损，使用寿命长久；摩擦力可调整，通过调整弹簧压紧螺栓可调整水平板与摩擦板之间的摩擦力，实现高密封效果与低运行阻力的目标。

图1 台车轮间密封与上部密封（右侧为上部密封）

其中，在水平板与摩擦板的接口处都采用“凹凸配加斜倒角”的结构形式，既兼顾了密封效果，又考虑了设备整体运行的平稳过渡；同时，在摩擦板的接触面装有石墨柱，能起到很好的机械润滑作用，经过一段时间的观察，使用效果良好。

3.2 高温段密封罩的优化改进

环冷高温段密封罩由于承受着高温热气，因此变形老化较严重，高温段密封罩的热涨效应较明显，尤其是长时间停机后恢复生产时，容易造成密封罩两侧挡板开裂；同时高温段密封罩顶部容易积尘，需要岗位人员经常性清理，否则密封罩容易开裂下沉，甚至挤住环冷台车上栏板，导致设备事故发生。为此，制定了如下的优化方案：1）利用环冷内外环的框架梁做密封罩的顶部拉筋，采用长螺杆固定可调，防止高温段密封罩下沉；2）将密封罩两侧挡板用120 mm槽钢焊接在环冷内外环的框架梁上，防止密封罩的整体下沉或挡板变形外闪，防止自然风串入高温段，确保高温段烟气的温度，保证余热的发电效果。

3.3 环冷受料点除尘管道的优化改进

环冷受料点原设计的除尘管道布局不太合理，原管道布置在环冷受料槽与高温段密封罩中间的位置，而且还安装了喇叭口，除尘管道不仅吸走了因烧结机尾落下的烧结矿而产生的热粉尘，还吸走了靠近高温段密封罩的热废气。作如下改进，高温段密封罩与环冷受料槽下料点间设置一个过渡段，中间安装挡气栏板，减少相互之间的串气。同时把除尘管道往环冷受料槽的部位前移了约1 m，只保留了靠近环冷受料槽一侧的喇叭口，除尘管道不再垂直布置，而且管道开口冲向环冷受料槽的下料点，这样一来，随落下的烧结矿而产生的热粉尘更容易被除尘管道吸走，同时被吸走的高温段密封罩内的热废气也大为降低，余热发电所需的热废气利用率更高。

3.4 曲轨两侧端部密封的改进

曲轨两侧的端部密封是环冷机内部风箱的两个盲点，也是环冷机漏风的一个难点问题。原设计的端部密封是依靠台车本体下部安装的4块橡胶密封板来实现与端部密封之间的动态密封，但由于台车本体下部密封老化变形，破损缺失的相当多，更换不易，费用也较高，受制于检修人力安排及备件费用，往往较难全面更换损坏的下部密封。基于这一现状，研究了一种新的端部密封装置，即解决了台车下部密封更换不及时的问题，也降低了端部密封的串风，提升了环冷机的冷却效率。

这种新型的端部密封装置的思路如下：1）取消并拆除台车下部密封；2）在端部密封的两侧安装钢丝式密封刷。该密封刷是由一排排的钢丝组成，彼此独立存在，互不干扰，由于钢丝有一定的韧性，环冷机运行过程中，台车下部底梁下表面从钢丝刷上经过起到密封作用，防止冷风串出端部密封。同时，钢丝刷能阻止小粒级烧结矿被冷风吹出端部密封，造成生产现场的粉尘超标。

3.5 环冷台车篦子的优化改进

环冷台车上烧结矿的冷却主要是依靠鼓风机强制从下部给风，通过台车篦子，自然风与烧结矿形成热交换带走热量，台车篦子的通透性相当重要。如果篦子开孔太小，则对冷却风的阻碍就较大，冷却效果自然就不好；如果篦子开孔太大，则台车上的散料容易从篦子中掉到风箱，且容易堵塞篦子孔，进而也影响冷却效果。通过认真分析研究，设计了一种新的台车篦子结构，如图2所示。篦子下部的开孔大，有利于冷却风进入；而上部的开孔稍小，形成了“憋压”的效果。既有利于冷却风的正常进入，又防止了开孔过大散料进入风箱的可能，同时还在局部形成了“高压风”，冷却风与烧结矿的热交换效果更好。

图2 台车篦子的结构优化

4 实施效果

实施改造后的包容式机械密封使用寿命可以达到2～3年，只需要根据磨损情况逐步更换，简单、方便，设备维护成本大幅度降低。除此之外，通过对环冷各关键部分的设备改进，解决了多年来存在的设备隐患，同时还减少了高温段密封罩的检查、维护工作量，减少了现场粉尘的散逸，减轻了岗位人员清理积料的工作量，降低了上部密封的漏风率，提高有效余热废气量，提升了余热废气温度，提高了能源利用率，余热发电效率提升明显，年创效684.8万元。

5 结束语

鼓风式环冷机在钢铁冶金炼铁烧结行业中目前还是普遍使用的设备，通过对环冷机节能技术的研究和改造，实现了现场作业环境的大为改善,并给企业创造了实实在在的经济效益。