三维度超级膜刷复合密封在烧结带冷机上的应用

杨国庆， 郑 涛， 程 涛， 胡小扣， 李 宁， 马 鹏

（马鞍山钢铁股份有限公司炼铁总厂， 安徽 马鞍山 243000）

烧结工序是钢铁生产流程中的重要环节，其能耗占钢铁企业总能耗的10%左右，是钢铁流程中的耗能大户，所以有很大的节能潜力。烧结工序余热资源占钢铁行业余热资源的21.3%左右，烧结工序的余热资源分为烧结矿显热和烧结烟气余热，烧结中50%左右的热量存在于烧结的烟气和冷却机的废气中，所以该部分余热回收的潜力比较大，许多烧结厂会配备余热回收发电系统，对于余热发电系统来讲，其余热回收部分存在的问题主要是烟气漏风损失严重，漏风部位主要集中在冷却机与热风罩间、冷却机与底部风箱间这两处[1]。如果烧结冷却机漏风情况严重，通过台车料层的风量将会大大减少，影响余热锅炉的发电效率，并造成主抽风机电能浪费，加快漏风处设备等的磨损，增加维修量及费用。大部分钢厂使用的是传统的橡胶密封，橡胶经过几年的磨损之后，老化非常严重，导致烧结冷却机漏风情况非常严重，因此需要开发出一种简易、耐磨、耐高温的密封装置[2]。

1 三维度超级膜刷复合密封装置结构

三维度超级膜刷复合密封装置主要由复合性密封件、连接角钢、连接耳板、斜楔、摩擦板等部件组成。该密封装置所采用的主要密封件为多层钢刷和耐高温布组合，这使得三维度超级膜刷复合密封装置同时具备良好的密封性和耐磨性。复合密封件1的底部固连在连接角钢2 的一侧边上，连接角钢的下方均匀分布若干个连接耳板3，以便在安装时对整个密封装置进行紧固。整体结构图如图1 所示。

图1 三维度超级膜刷复合密封装置整体结构示意图

在安装时，通过耳板3 和斜楔7 的配合，将连接角钢2 固定在冷却机台车底部静止梁的一侧，使整个密封装置被安装紧固。具体连接方式为：连接角钢2 的下部设有多个连接耳板3，密封支架9 固连在冷却机台车底部静止梁10 的一侧。在安装时，每个密封支架均对应穿过一个连接耳板上的槽孔，随后将活动板11 压在连接耳板的外侧。密封支架中心部开设有矩形槽孔，该槽孔均配有斜楔7，斜楔的一侧面压在活动板的外侧，对整个密封装置起到紧固作用。其安装剖视结构示意图如下页图2 所示。在运行过程中，复合密封件1 的另一端抵在摩擦板8 的表面，与其紧密接触。当冷却机台车向前滑动时，密封装置被固定在冷却机台车底部静止梁上，与台车形成相对滑动，所以该装置的设计有效解决了动、静物体之间的密封问题，并较好地解决了该部分的漏风问题。在连接角钢2 与冷却机台车底部静止梁之间的接触处设置多层石棉布6 夹层，有效减少了在接触面上的漏风，提高了固定密封的效果。并且由于石棉布的引入，通过改变石棉布的厚度，实现了密封装置在竖直方向上高度的可调。

图2 安装剖视结构示意图

三维度超级膜刷复合密封装置的设计理念是利用钢刷的柔性去适应带冷机密封间隙的尺寸变化，进而提供有效的密封气流的效果，由于烧结带冷现场的气流中存在大量的粉尘，密封装置的长期运行会使粉尘大量堵塞在钢刷之间，造成钢刷固化成为刚性密封，难以适应密封间隙尺寸的变化，进而使钢刷密封装置损坏，导致密封失效。因此，三维度超级膜刷复合密封装置增加了耐高温膜，可以有效地阻挡粉尘进入钢刷，也可以阻挡带尘气流的泄露，有效地保证了膜-刷密封装置的密封性能，延长了膜-刷密封装置的寿命。

2 三维度超级膜刷复合密封装置的安装

A 号带冷机共有8 节风管，每节风管接4 个风箱，现在仅使用4 节风管，开4 台鼓风机。高温段的位置范围内共有7 根立柱，第一段距离为7.5 m，其他段每2 根立柱之间的距离为6 m，高温段距离为36 m。在整个高温段中，由于3 号烟囱的烟气温度较低，其烟气并不进行回收利用，所以主要回收0 号、1号、2 号三个烟囱中的烟气，所以这3 个烟囱所对应的前3 节风管与冷却台车之间的漏风问题会直接影响余热回收的效果。因此，考虑将密封装置安装在前三节风管的位置上。

同时对安装方案进行优化改进，具体如下：

1）改进膜-刷密封装置：在膜-刷密封装置安装过程发现，定制的装置舌板与固定梁上的耳板配合时稍有偏差就会增加安装难度，通过研究带冷机原有高温段密封装置结构发现，其底座与金属刷可分离（见图3），因此为了降低安装难度，拟采用原本与固定梁连接的金属底座，并定制一批与之匹配的膜-刷装置。

图3 原有密封刷底座连接示意图

2）改进螺杆固定舌板连接方式：针对焊接螺杆固定密封装置时出现的偏移问题，后期采用焊接螺杆的方法固定膜刷，螺帽拧紧后再将螺帽与舌板焊在一起，以避免密封装置跑偏造成损坏。

3）打磨台车底板边缘：为减轻台车底板边缘（直角）对膜刷的刮擦，拟对台车底板边缘进行打磨，通过调研发现，可在台车停机时对翻转的台车底板进行打磨工作。

密封装置安装现场示意图如图4 所示。

图4 密封装置安装示意图

3 安装三维度超级膜刷复合密封装置后的密封效果

图5 为三维度超级膜刷复合密封装置前后带冷机南北两侧密封效果对比图。通过与未更换膜-刷密封装置时的密封效果进行对比，北侧未更换密封装置时的平均风速为8.03 m/s，更换后的平均风速为2.67 m/s，漏风损失降低66.7%。南侧未更换时的平均风速为10.94 m/s，更换后的风速为3.28 m/s，漏风损失降低70.0%，说明膜-刷密封装置有较好的密封效果。

图5 更换密封装置前后风速变化

4 使用三维度超级膜刷复合密封装置后生产指标实绩

对比转鼓强度、内返矿率、带冷风机电耗、吨矿发电量等参数的变化，来研究实施效果。各指标的变化情况如下页图6—图9 所示。

图6 使用前后转鼓强度数据对比

图9 使用前后余热吨矿发电量数据对比

1）使用前2019 年转鼓强度的平均值为80.34%，使用后2020 年转鼓强度的平均值为81.79%，平均增长率达到了1.74%。

2）使用后烧结内返矿率有明显的下降，平均降低率达到了2.6%。

3）使用后带冷风机电耗明显下降，平均降低率达到了13.9%。

4）使用后吨矿余热发电量增幅达到了1.29%。

图7 使用前后内返矿率数据对比

图8 使用前后带冷风机电耗数据对比

5 结论

1）三维度超级膜刷复合密封装置采用了耐高温膜结合柔性钢刷的复合密封形式，可有效提高膜-刷密封装置的密封性能，并延长膜-刷密封装置的寿命。

2）三维度超级膜刷复合密封装置在马钢烧结带冷机高温段进行了实际安装和运用，对烧结的提质和降耗起到明显的效果。使用后带冷机高温段漏风损失降低65%以上；烧结矿转鼓强度同比提升1.74%；内返率同比降低2.6%；带冷风机电耗降低13.9%；吨矿余热发电量增幅达1.29%。