环冷机密封装置的改造及应用

边明茹

（甘肃酒钢集团西部重工股份有限公司，甘肃嘉峪关 735100）

通常情况下，环冷机鼓风机的台车和高温段的烟罩相接处会有50mm的间隙，会产生比较严重的漏风问题。以往没有对环冷机上的烧结矿余热进行开发和利用时，没有充分重视环冷机的台车漏风部位，导致烧结矿的余热和废气不断通过台车缝隙漏掉。这样不但对大气和环境造成污染，还会给工作环境带来不利影响。由于这种问题不影响正常生产，大部分钢厂并不重视，也没有采取有效的密封措施加以完善，导致大量热能被白白浪费。目前，要对烧结矿的余热进行开发利用，为此就要解决缝隙漏热的问题，减少热能损耗，提高热能利用率。

1 环冷机装置现状及存在的问题

通过调研相应区域实际情况，根据基础数据的分析和研究，确定传统的环冷机密封不严问题的根本原因是设备设计结构不合理造成的。传统型环冷机装置设计材料大部分选择橡胶类零部件，对环冷机的密封板及台车底部的皮层缝隙进行密封，一共进行两层密封保护。第一层密封保护是在环冷机主体架构上的锥形板与台车的底部相接处互为挤压时；第二层密封保护是在环冷机主体结构处于静止状态时，密封部位的皮层与台车的表面密封板互为挤压触碰时[1]。在正常生产运行和设备运转中，这种结构设计容易出现多种问题，具体表现在以下方面。

（1）在传统型环冷机设计结构中，采用两种形状的密封皮和密封板进行咬合，并以此完成该设备第一层的密封保护设计。该设计结构的缺陷是导致传统型环冷机密封性不好的主要原因。

（2）当台车进行径向、持续运动时，覆盖在台车表面的静态密封板和动态密封板的连接处如果贴合性较差，就会对环冷机的密封性产生严重影响。这方面问题在大部分钢厂和使用环冷机的单位较为常见，因为在设计和施工时一味追求速度，从而造成设备装置及安装调测中精确度较低等问题[2]。

以上设备装置存在的两方面问题直接导致传统的鼓风型环冷机在生产和安装乃至实际使用时，对工作环境、操作方式、设计材料等相关方面提出较为严格的标准及要求。其一，由于传统的环冷机在设计结构方面存在设计问题，使环冷机设备的整体结构气密性欠缺；其二，传统的环冷机在调试安装时由于精准度欠缺，导致机械在实际运行使用时层级被放大，从而对设备造成比较严重的磨损，加重了装置漏风及漏气等方面问题。对我国现有钢铁企业环冷机实际工作情况进行调查和研究，发现现阶段环冷机普遍存在密封性能较差的问题，出现问题的程度与设备制造时的工艺和设备安装时的工艺、设备工作的环境存在极大关系。有些企业对环冷机实施了部分改造，这些改造只是片面性的，没有从问题的源头对密封问题进行深入研究与改造。因此，在实际使用过程中，台车和相应部件会发生相应变形，导致设备原有的精度发生偏差，使设备达不到原设计的要求[3]。

2 设计理念

传统的环冷机和烟罩之间的密封主要存在以下问题。

（1）密封达不到要求，出现严重的漏风情况。主要原因是烟罩长期工作在高温、高压的环境中，容易出现变形，或者是设备运动过程中的跳动，导致静密封与动密封之间出现接触不良的情况。

（2）胶板密封使用寿命非常低，磨损非常严重，一般胶板密封3个月就需进行更换。主要原因是台车和胶板产生的摩擦非常严重，另外，高温废气以及夹带颗粒物对胶板作用，加速胶板的磨损。

（3）原来的密封在结构设计上存在缺陷，由于密封接触的面积以及相应的压力太大，导致密封磨损非常严重，同时也增加了台车运行的负担。

（4）原来的设备在更换胶板密封时，需要将设备停机，同时还要等待机器冷却以后再进行密封元件的更换，导致更换密封既费时间又费人力。图1为改造前环冷密封装置示意图。

图1 改造前环冷密封装置

针对上述问题，本文设计出能够调整、方便拆卸的密封形式，并将这一技术应用到实际工作中。通过运行证明本密封具有一定的实用性，使设备在回收余热中得到技术上的保证，使环冷机出现的漏风情况由原来的25%～30%降到现在的5%，胶板使用寿命延长了6倍，为企业带来可观经济效益[4]。

3 设计方案与特点

3.1 设计方案

对环冷机新型密封元件进行设计过程中，首先采用设计两道屏障达到提高密封性能的目的。第一道使用3块钢板固定在台车和烟罩之间，形成钢质的密封板，达到保护密封装置的目的。3块钢质的密封板在安装时都存在一定的间隔，因此，它们对台车和其他部件运行不会产生影响。环冷机工作过程中，产生的热气首先会冲击3块挡板，因此，3块挡板在具有密封能力的同时，还能阻挡一定的热气和颗粒物，从而对密封元件起到保护作用。图2为改造后环冷密封装置实物图。

图2 改造后环冷密封装置实物图

因为密封的橡胶板由具有一定耐磨性以及耐高温的橡胶材料制成，而且，它又与倾斜圆钢板形成良好的密封，从而使其成为具有一定保护性质的第二道气密装置。本密封胶板设计能够调节相应位置的调整孔，同时通过运动销锁加以固定。这样能够有效缩减烟罩和台车连接的缝隙，从而增大了设备的气密性能[5]。此外，在45°斜钢板上焊接圆钢使之和耐磨耐高温密封橡胶形成良好密封性，能够使密封胶板的接触由原来的弧形接触变成现在的线接触。这样能够减轻由于胶板挤压导致的设备损坏，不仅能够为企业减少相应的能耗，同时还能够很大程度提升胶板密封使用寿命。另外，在胶板上设计的可调整孔洞，使胶板在更换过程中大大降低了更换难度，减少了更换时间，从而使新型密封装置具有很强的经济性与便捷性。

3.2 新型密封装置的优势

3.2.1 拆装方便，使用便捷

当环冷机工作人员在设备运行过程中发现设备出现漏气以及磨损情况，传统的环冷机必须停机，才能对密封元件进行检修与更换。并且，维修人员必须爬进台车相应的位置进行维修处理，在处理过程中，需拆除很多螺丝与螺母才能进行相应维修与更换。本文设计的新型密封元件，在设备运行过程中，维修人员就能够对密封元件进行维修及更换。

3.2.2 延长胶板使用寿命，提高胶板耐用性

在新型密封胶板的设计中，增加了相应的孔洞，使得胶板在一定范围内可以进行相应调整，在很大程度上提升了胶板密封使用寿命。例如，在设备工作过程中，当工作人员发现相应的密封板出现局部破裂或者磨损时，会根据实际情况对胶板实施相应调整，调整完好后可使胶板结构和圆钢衔接，使得设备能够继续工作。

3.2.3 采用双层密封结构，达到保护胶板的目的

在传统型环冷机实际运行中，胶板密封元件会直接接触并受到高温、高压及废气的作用，非常容易受到大颗粒杂物以及热气的损伤。改进后的密封设备设计使用3层钢板，可以阻挡绝大部分的颗粒杂物以及热气冲击，实现对胶板密封的保护，同时延长了密封板使用寿命，降低了成本。

3.2.4 能够减轻摩擦，进而降低能耗

由于在台车和密封板之间的接触位置设置了圆钢组件，从而使两者之间接触形式变成了线接触，进而有效降低两个装置之间产生的摩擦，减少了台车工作过程中的阻力及其设备在工作过程中产生的能耗问题。

4 使用效果分析

对多家钢铁厂设备环冷机内部结构密封进行改造，改造后钢厂环冷机运行效果得到了质的飞跃。环冷机改造前后多项数据对比结果见表1。

表1 环冷机密封改造前后对比

从表1中的数据不难看出，新设计的密封装置比原来的密封效果要好。改造后的密封装置的主要优点是：密封元件在工作过程中磨损较轻，新设计的密封制造以及安装都非常简单，工作安全可靠；同时，密封装置的实际维护也非常方便，创造的经济效益非常明显[6]；在实际使用过程中，它不但能够保证良好的密封性能，还能节约相应材料，减少维护更换密封元件所用时间以及费用；利用环冷机产生的预热进行发电，还可以创造出新的价值。

5 结束语

传统环冷机存在形状不同的封皮以及封板在相互接合时出现密封性能较差的情况，另外，由于台车在工作过程中会连续进行径向运动，使得静态和动态密封板贴合能力变差。研究分析表明，造成环冷机气密性能变差的主要原因是设计存在问题。本文设计的新型环冷机密封装置，能够解决环冷机存在的密封难题，同时，还能达到对密封元件进行快速拆卸的目的。本文设计的环冷机密封装置主要优势是密封元件耐用，使用便捷，设计使用两层结构的密封措施对橡胶板进行保护，从而减少相应摩擦，同时达到了降低能耗的目的。