王二林,张爱东,曾 辉

（北京首钢股份有限公司河北 064400）

[摘 要] 大型烧结机烧结矿鼓风冷却常采用环冷工艺,传统环冷机的原设计多采用橡胶密封，而橡胶密封件在受热、老化后易破损和漏风。近几年，烧结环冷机上出现了机械密封技术，与传统的橡胶密封和改进的基于橡胶密封的机械密封相比，该技术具有密封效果好、余热利用率高、设备运行更稳定的优点。因机械密封结构与传统密封结构差异较大，将原有环冷机橡胶密封改为机械密封施工难度大，令大多数烧结企业望而却步。本文重点对北京首钢股份有限公司炼铁作业部 415 m² 环冷机械密封改造实践进行了阐述，并对改造后的效益进行了评估，为国内同行业类似改造提供了参考。

[关键词] 烧结机；环冷机；漏风率；橡胶密封；机械密封

0  引言

2008 年首钢总公司搬迁停产，北京首钢股份有限公司在迁安市新建了 3 号高炉，为了保证烧结矿的配套供应，在迁安市新建了一台 360 m² 烧结机及配套的 415 m² 环冷机，新建的 415 m² 环冷机采用了传统的耐磨橡胶的密封方式。耐磨橡胶板虽然具有韧性，但由于其工作环境长期处在高温、高粉尘和高腐蚀性条件下,密封板容易发生老化、变脆,从而失去了弹性。另外橡胶板在高温下运行极易造成刮蹭,一旦密封板出现了刮蹭，就有可能造成环冷机高强度和大面积的漏风, 且由于漏风处的作业环境温度高,在不停产的特殊情况下难以正常处理。

为了彻底解决 415 m² 环冷机老式密封装置在生产运行中漏风严重的问题，本文对新建 415 m² 环冷机漏风原因进行了分析，结合烧结环冷机新型机械密封技术，根据现场调研情况，具体提出了不同漏风部位的改造措施，并对改造后的效益、效果进行了评估。

1 415 m² 环冷机漏风情况分析

经过 415 m² 环冷机漏风情况的现场调研，发现目前该设备漏风主要有以下三个点位：

1.1 动、静密封处的漏风

传统的环冷机密封主要是靠环冷机台车与风箱之间安装的固定式橡胶板。台车下部安装有分体式水平托板，该托板与环冷机台车同步运转。固定式橡胶板与台车下部分体式水平托板进行紧密贴合实现密封。

传统动静密封主要结构如图 1 所示。这种贴合式静密封的方式存在橡胶板受热老化后，撕刮的问题，橡胶板一旦出现撕刮就会出现大面积漏风，而且由于工作环境温度较高，在不停产的情况下难以及时处理，从而影响环冷机效率发挥及余热回收效率。

1.2 三角梁下轴端处的漏风

环冷机在曲轨卸料点翻车时，台车体单侧下沉与三角梁脱开，在卸料完成后台车恢复原位。为了保证台车回位后的密封，在每块台车与三角梁位置均设计有密封条。

由于环冷台车在回位过程中受环冷机跑偏、框架变形、铰支点轴承老化等因素影响，环冷机卸料前台车与三角梁的位置关系与卸料后的位置关系会存在细微差别^[1]。如果三角梁处密封条与台车体间隙设计过小就会存在环冷机台车回位过程中出现挤蹭，进而发生刮坏密封条的现象。

1.3 烟罩处漏风

环冷机上部烟罩部分在环冷机运行过程中是保持不动的。上部固定烟罩与下部台车体之间为了保证在运行过程中不出现刮蹭的问题，需要在二者之间预留一部分间隙。但是在余热在进行回收过程中，也会从该位置吸进部分冷空气，冷空气与回收的环冷机高温烟气发生混合，从而降低了回收烟气的温度，影响了余热回收效率。

2 环冷机密封改造方案

综上所述，确定 415 m² 环冷机主要漏风部位在风箱与台车之间、三角梁处，台车与上部烟罩之间。

针对环冷机漏风问题，制定如下改造方案：

2.1 针对原有动、静橡胶密封处漏风

目前环冷机密封有一种新型机械密封系统，该系统具有漏风低、维护简单等优点。其密封方案的结构为：在环冷机台车下部密封铁板上焊接新式动密封板，在安装过程中要尽量保证该密封板的水平偏差；在环冷机台车下部的静止部分安装机械补偿式弹性静密封装置，静密封装置由石墨块自润滑密封板、用于侧密封的不锈钢板、限位装置、弹性支撑机构等部分组成，该装置可以保证通过弹簧使下部静密封装置尽量与上部运转的动密封板紧密配合，从而保证其密封效果；同时在侧面安装的侧密封板，保证其密封效果。该装置结构见图 2 所示。由于该装置采用金属材质，从而杜绝了原有橡胶密封存在的高温工况下的老化、变形问题，并且可以通过提高安装精度保证在动、静部分不发生刮蹭的情况下，尽可能减小二者之间的间隙，从而减少了系统漏风。

2.2 针对三角梁处的漏风

该点位的漏风主要是由于环冷机台车卸料与回位过程中与三角梁处密封条发生挤蹭，进而造成密封条破损造成的漏风。针对该问题，可采用金属材质并具有弹性补偿功能的密封形式。金属材质可以保证该装置结构稳定，不随温度变化发生形变，既保证了使用寿命，又方便安装和维护；采用弹性补偿的结构，可保证卸料灵活以及回位后的密封效果。使用该方案可解决三角梁处的漏风。

2.3 针对烟罩与台车之间的漏风

对于烟罩与台车之间的漏风，设计了一种带有韧性和弹性的鱼鳞式密封板，密封板选用有弹性的钢压板。压板按照环冷机运行方向，采用一层压一层的结构进行密封，防止冷风的窜入。

3 改造质量控制要点

由于此次密封改造为在原有设备上进行，存在工期紧张和原有设备存在变形等问题，因而在改造过程中需对存在的困难进行充分论证，才能保证密封改造工程的顺利推进以及改造后的密封效果。该密封改造过程中，应重点控制新型机械密封系统的安装，即图2 中新式动密封板与机械补偿式静密封的安装。

3.1 新式动密封板安装质量控制

按前文所述，新式动密封板与机械补偿式静密封板安装过程中应保证尽量紧密贴合，从而达到较好的密封效果。因此在密封改造过程中要应尽量保证新式动密封板的水平度，保证其高度误差能够控制在±1 mm 以内。

由于环冷机经长期使用，台车下部原有动密封板存在高低不平的问题，如果直接拆除旧密封板、安装新式动密封板就会存在高度误差超差的问题。考虑到缩短改造工期，减小改造工程量，因此需要在施工前先对原有密封板进行测量，并对测量结果进行对比分析，从而找出测量数据相对较好并在总体数据中占比较多的旧密封板作为基准，对其余偏差较大的点位进行调整，从而减少改造的工程量，达到缩短工期的目的。

在安装新式动密封板的过程中，一方面要保证新式动密封板的水平度在±1 mm 以内，同时要保证接头位置偏差＜0.5 mm，并按照环冷机运行方向对新式动密封板的端头进行轻微打磨形成倒角，避免在运行过程中进行卡阻。

3.2 机械补偿式静密封安装质量控制

当新式动密封板的标高确定后，机械补偿式静密封的标高也就确定了。在施工过程中，应保证其高度误差在±1 mm 即可，同样其接头位置偏差应＜0.5 mm，并注意按照环冷机运行方向其端头位置不能形成错台。

4 改造实践与效果评价

炼铁作业部结合 5 月 25～6 月 5 日 360 m² 烧结机大修，安排了 415 m² 环冷机密封改造工程，改造费用为包干价 90 万元。改造后我们对密封改造效果进行了跟踪：

4.1 改造前数据

对改造前 5 月份环冷机余热锅炉小时蒸汽产量进行统计，并取平均值。考虑停机因素（扣除小时流量为 0 时段的数据），共计统计 486 小时，5 月余热锅炉小时平均蒸汽产量约为 24 t/h。（数据来源岗位记录）。其中当月烧结矿累计产量 237 252 t，作业率 77.76%，利用系数 1.14 t/m²·h。

4.2 改造后数据

对改造后 6 月份环冷机余热锅炉小时蒸汽产量进行统计，并取平均值。6 月余热锅炉小时平均蒸汽产量约为 31.90 t/h（数据来源岗位记录）。其中截止到 6 月 26 日烧结矿累计产量 177 818 t，作业率78.22%，利用系数 1.02 t/m²·h。

 4.3 数据对比

改造前后 5、6 月份烧结生产数据对比如表 1 所示。由表 1 可以看出，6 月份截止到 27 日，小时蒸汽产量比改造前的 5 月份提高了 7.9 t/h，提高了 32.92%。

4.4 效益测算

4.4.1 余热蒸汽发电效益

415 m² 环冷机密封改造后，环冷余热锅炉小时蒸汽产量提升 7.9 t/h，按每吨蒸汽发电 150 kWh，电单价 0.533 kWh/元计算，由于本项目处于我国北方，在取暖期生产和生活蒸汽量增加，余热蒸汽不能用于发电，故余热锅炉发电期按照全年 270 天测算，则增加余热蒸汽发电效益如下：

7.9×24×150×0.533×270÷10 000=409.28 万元

4.4.2 环冷鼓风机节电效益

原有 5 台环冷鼓风机日常运转 2、4、5 号。环冷鼓风机密封改造后漏风减少，冷却效果提升，相应的环冷鼓风机运行负荷也会减少。改造前 2、4、5 号环冷鼓风机小时平均电量（查询小时电量历史数据并扣除检修停机时间，即电量总和为 0 的时间段）为 880 kWh/h，改造后 降 到 438 kWh/h， 下 降 率50.22%。按照电费 0.533 kWh/元计算，年节电效益203.5 万元。

综上所述，则该项目总效益为 409.28+203.5= 612.78 万元。

5 结语

目前钢铁行业降本增效压力较大，烧结行业对于余热回收利用需求也较为迫切，环冷机余热回收利用已成为了烧结行业降本增效的一项重要内容。本文所述的首钢迁安 415 m² 环冷机的密封改造方案，虽然在密封效果上与新型的机械密封环冷机还存在差距，但是与原橡胶密封效果比，其余热回收效果增加明显，小时蒸汽产量提高了 32.92%，环冷鼓风机电耗下降率 50.22%，全年可创造效益 612.78 万元。

此次 415 m² 环冷机的密封改造工程，具有改造成本低、工期短、见效快的优点，达到了预期效果，也给同行在选择改造方案时提供了更多的选择。

参考文献

[1] 王二林,张爱东,刘建刚.烧结厂环冷机调偏方法[J].河北冶金,2013 (4):59

[2] 机械设备安装工程手册[M].冶金工业出版社,2004 : 746- P782

[3] 机械设备安装工程施工及验收通用规范[M]. 中华人民共和国住房和城乡建设部,2009:68