李英魁 隋孝利 别 威
(河钢股份有限公司承德分公司炼铁事业部)
摘 要：承钢所用环冷机原为橡胶密封方式，在生产中存在橡胶动静密封损坏严重、热风泄露、余热回收效率低的现象。炼铁事业部对烧结环冷机的密封进行了改造，采用了包容式机械密封系统，改造后漏风率显著下降，改善了环冷机的冷却效果，余热发电量提高 10% ，节 电 570 万 kWh /a，取得了良好的经济效益。
关键词：环冷机；密封改造；包容式机械密封系统
承钢 3 台 360 m2 烧结机均配套使用 415m2 鼓风环冷机，采用传统的橡胶材质动静密封方式。在实际使用中，高温、磨损等导致橡胶密封板寿命降低，环冷机漏风率增加，不仅影响余热蒸汽的回收量，增加冷却电耗，而且密封系统维护费用升高。同时环冷机的回转大框架和车轮轴承等部位工况恶化，使得设备故障率上升。为此炼铁事业部对环冷机漏风原因进行了系统分析，并对密封系统进行了改造。
1 环冷机漏风原因分析
1. 1 存在问题
环冷机采用鼓风方式对烧结矿进行冷却。 700 ～ 800℃左右的烧结矿经过环冷机冷却后，正常排矿温度在 100℃以下。目前环冷机采用传统的橡胶材质动静密封方式，由于高温及磨损等原因，使得橡胶密封板的寿命降低，漏风严重，冷却效率降低，风量浪费，烧结矿排矿温度不稳且偏高，高温矿进入成品系统会烫伤皮带，严重时甚至影响生产。同时，由于漏风导致余热回收蒸汽量、发电量较低，发电量在国内同行业处于中等偏下水平。检修时需要大量更换密封橡胶板，职工劳动强度大，备件费用升高。同时生产中部分烧结矿颗粒与粉尘被吹出环冷机，严重污染区域环境。
1. 2 影响环冷机系统漏风的因素
(1) 动、静密封处的漏风
现有密封采用内外环动、静密封方式，其原理是依靠橡胶板与固定钢板之间的摩擦实现密封。密封橡胶板耐磨性差、易变形、受热易碳化，容易被摩擦撕扯断裂，使用周期十天左右，生产中不能维护更换，漏风严重，每次检修都需要更换大量密封板，冷却效果不好，人力物力浪费极大。曾经使用废旧皮带自制密封板，虽然降低了维护费用，但由于依然采用橡胶的材质，未能从根本上解决问题。
(2) 轴端处漏风
环冷机台车通过曲轨卸料后，由于轴端处有时回位不规矩，经常将用来密封的橡胶板刮坏或刮掉，造成密封橡胶板与轴端处接触不良，存在较大缝隙，产生大量漏风。
(3) 烟罩处漏风
环冷机在运行时，台车的上栏板与烟罩处于相对运动状态，为了保证运行时二者不互相刮卡，一般都在台车上栏板与烟罩处留有一定间隙。但是现在的环冷机均配有余热回收装置，引风机通过烟罩抽取热风，此间隙吸入大量冷空气，影响环冷机回收烟气温度，降低了余热回收的蒸汽量，使发电量降低。
2 改造方案
利用 2017 年 4 月对烧结机年修的机会，将2 号烧结机环冷机密封形式由原有的自制废旧皮带密封改为包容式机械密封系统。
该系统装置在不改动原有主体结构的基础上拆除原有的动静密封系统，用包容式机械密封装置取代原有的橡胶密封。
2. 1 动、静密封处的改造
在台车下栏板底部安装耐磨金属板作为动密封板，下部风箱上面安装弹性静密封装置，静密封装置由含有石墨的耐磨金属摩擦板、侧密封、限位装置和弹性支撑机构等部分组成。在弹性支撑机构作用下，上面的动密封板与下面的摩擦板始终处于紧密贴合状态，达到密封效果。上下密封板均设有倒角确保无卡阻现象，机械密封内侧采用不锈钢密封板。不锈钢密封板上部与动密封耐磨金属板靠螺栓连接，下部不连接，靠气流压紧在静密封底座上，防止风从密封底座泄漏; 密封板采用螺栓连接，方便拆卸，有利于维护检修; 下部密封本体设有防台车掉轮系统，有效防止台车轮掉落后剐蹭摩擦板。
全金属密封装置解决了橡胶不耐高温和容易撕扯断裂的难题，能确保密封性能始终良好。动静密封板有一定宽度，能保证环冷机在径向偏移( 即环冷跑偏) 一定程度内，仍然可以保证密封效果。静密封本体的弹性机构可以补偿轨道水平误差，最大轨道误差在 ± 20mm 内，仍然能保证良好的密封效果。
2. 2 针对轴端部分漏风 ( 三角梁处) 改造
此处漏风主要由于密封胶皮使用时产生破损，形成漏风。改造后采用具有补偿功能的机械式金属密封，通过弹性机构补偿实现密封，不存在橡胶的破损现象，降低了漏风，挡风效果好，免维护，提高了使用寿命。
2. 3 上部烟罩与环冷台车间的密封改造
在台车栏板上部加装水平耐磨金属板，烟罩下部加装机械密封装置，通过弹性支撑机构使烟罩摩擦板与台车上部水平耐磨金属板紧密接触，达到密封作用。
3 改造效果
3. 1 减少一台环冷鼓风机运行
改造后 2 号烧结机在现有运行模式下再停用一台鼓风机 ( 取暖季节 11 月 － 3 月: 开 3 变为开 2，非取暖季节 4 月 － 10 月: 开 4 变为开 3) ， 每小时节电约 810kWh，全年可节电 570 万 kWh ( 风机功率因数按 0. 85 计算) 。
3. 2 提高蒸汽品质
2 号烧结机改造前后中、低压蒸汽压力和温度对比见表 1。可以看出，环冷机包容式机械密封改造后，蒸汽压力、温度同步提升，蒸汽品质提高有利于发电。
3. 3 提高余热发电量
改造前后烧结机吨矿产汽量对比见表 2。由表 2 可以看出，改造后余热蒸汽量明显提升，平均提高 5% 以上。如果排除待仓等外部因素影响，提升幅度基本可以达到 10% 左右。
4 结论
环冷机密封系统改造后，漏风率可降低25% 以上，使得环冷机冷却效果大幅度提高，能够及时将烧结矿冷却下来，减少了成品矿皮带被烧坏的现象，从而使得烧结机可以满负荷生产。
环冷机包容式机械密封系统的密封效果好，环冷机余热回收段的风温明显提高，从而提高了余热回收效率，增加了余热回收发电量。
密封系统内运动部件与静止部件之间为金属结构，极大地提高了密封系统的使用寿命，大量减少了维护成本，而且明显降低了职工的劳动强度。
采用环冷机包容式机械密封系统后，漏风率大幅度降低，现场环境得到明显改善。