张乐
（宁波钢铁有限公司，宁波　315807）

　　摘　要：某公司1号烧结环冷机余热回收项目投运后，回风温度升高，严重影响动静密封的使用寿命。同时密封损坏后大量热风外漏，不仅导致外部设备运行环境恶化，同时给点检员日常点检带来困难。本文通过重点分析动静密封失效原因，提出相应改进措施。

　　关键词：环冷机；余热回收；动静密封；失效

　　1　前言
　　环冷机为烧结生产工艺中的重要设备，其主要功能是将高温烧结矿进行快速冷却。某公司烧结机配置一台470m²的鼓风环式冷却机，该环冷机2007年投产后运行基本稳定。但是自环冷余热回收发电项目投运后，由于环冷机回风温度升高，给设备的稳定运行带来了较大的影响，故障率升高。针对此问题，通过系统分析问题成因，对环冷机密封结构及材质进行了优化改进，降低了漏风率，延长了密封件的使用寿命，取得了一定的效果。

　　2　设备结构特点
　　2.1环冷机密封结构
　　该公司1号环冷机有效冷却面积470m²，Z大处理烧结矿能力1100t/h，驱动装置采用主、被动两套相同的摩擦轮装置。摩擦轮通过碟簧装置夹紧回转框架上的摩擦板，通过电机及减速器将动力传给摩擦轮，从而驱动回转框架在水平面上作圆周运动。

　　环冷机采用橡胶动静密封形式，使台车密封板下和水泥风道之间形成密封腔，其结构形式如图1所示，I为动静密封。

图1 环冷密封示意图

　　外侧密封板安装在移动台车上，与固定在风箱上部的橡胶静密封件接触，由于密封件的上端向内弯曲，这样，在来自鼓风机内部压力作用下，保证密封面的接触良好。内侧密封是装在移动台车上的橡胶动密封件与固定在风箱上的倾斜密封板形成接触，由于面积大，所以密封效果较好。具体结构如图2所示。

图2 环冷动静密封
1—台车侧密封板；2—橡胶动密封；3—橡胶静密封；4—密封板

　　台车轮横梁下部密封也采用图2所示的结构，其他平面与安装在台车移动架上的密封板相接触，如图3所示。台车与给矿端部的密封是通过固定在台车下部的橡胶板与端部密封上平面密封板的接触而实现的。

 图3 台车梁密封

　　2.2余热回收工艺流程
　　烧结矿在机尾经破碎进入环冷机时，其温度仍高达700~800℃，采用鼓风式环冷机进行烧结矿的冷却。
　　该冷却过程会产生大量中低温烟气（实质为热空气）。这部分烟气具有稳定、连续、可靠、气量大的特点，是钢铁厂很好的余热资源。宁钢作为耗能大户，积极响应国家节能减排号召，将环冷烟气余热进行回收利用，于2011年底建成余热回收发电项目。余热回收既是对高温段烟气进行系统回收，同时减少对周围环境产生的热污染。

　　环冷鼓风机的冷却风进入水泥风道后穿过烧结矿，对其进行冷却，产生的高温烟气通过烟罩管道在风机作用下进行回收，高温烟气在锅炉里进行热量交换后产生中低压蒸汽，此蒸汽送往余能发电厂3号发电机组进行发电。换热后的烟气通过管道回到水泥风道，再次利用。具体如图4所示。通过热交换后的高温烟气回到烟道后，仍然具有较高的温度，与鼓风机过来的冷风混合后，使整体混合风温能够达到120℃左右。

图4 余热发电原理

　　3　 产生的问题
　　余热回收发电项目投运后，环冷机回风温度升高，动静密封损坏严重，热风泄漏导致轴承润滑效果降低，使用寿命缩短、环冷机框架变形、联接部位焊缝开裂、环冷机跑偏等问题。环境温度升高也给点、巡检人员带来了点检困难。漏风加重后环冷机不能有效冷却，“跑红矿”现象时有发生，致使皮带烧损，给生产带来了诸多危害。图5为损坏的静密封件。同时，漏风量过大对余热回收发电的效率也存在一定的影响。

图5 损坏静密封
 

　　动静密封损坏后导致更换工作量大大增加。由于散料容易堆积在轨道与静密封安装板之间，埋盖固定静密封的楔子，每次更换都需要先将散料清理才能进行更换。而动密封更换需要进入水泥风道，用梯子架高后进行人工拆除。每次常规定修仅能更换10~20块，对提高工作效率带来了极大的影响。

　　4　原因分析

　　4.1密封橡胶材质问题

　　原环冷机设计时没有余热回收部分，通过鼓风机进入烟道的冷却风≤50，℃略高于环境温度，所以动静密封的橡胶材质选用了回弹性及耐磨性较好且价格便宜的氯丁橡胶。但是氯丁橡胶的耐温大约在90~110℃^[1]，如果温度过高会大大降低其寿命，使其老化，从而影响其使用性能。
　　自从余热回收项目投运后，回风温度达到120℃左右，已经超出氯丁橡胶的有效工作温度。从每次定修后更换下来的密封分析，密封橡胶很容易掰断，说明已经严重老化。老化后的橡胶在台车运动过程中极易撕裂脱落，导致漏风。
　　4.2密封压板变形
　　烧结机将800℃左右的烧结矿排到环冷机台车上，由于受长期高温的影响，固定密封件的压板发生变形，导致与密封件发生刮擦，常使密封件损坏。同时，由于压板变形，无法牢固固定密封件，使密封件松动、变形，在运行过程中刮擦到其他物体。
　　4.3散矿影响
　　从烧结机下来的烧结矿经单齿辊破碎及落料相互冲击后，会形成大小不一的烧结块，在冷却过程中，部分细小颗粒从环冷机台车底板间隙落入水泥风道，由于冷却风的影响，会对动密封件进行冲击，致使密封件损坏，动密封出现破损后，开始冲刷静密封。另外还有一部分散料，在冷却风的作用下，直接从台车上部吹落至台车边缘，堆积于静密封与台车轨道之间，也容易卡在密封件与密封板之间，造成密封件刮裂。
　　5　改进措施
　　5.1改进设备结构
　　为了减少影响因素，并且方便密封件的更换，对密封结构进行改进。
　　取消现有的动密封压板，直接改为胶皮与移动框架连接，安装螺栓焊接固定在移动框架上。不仅解决了动密封更换困难的问题，而且避免了压板的变形与脱落，降低备件消耗的同时降低设备故障。同时按原静密封结构制作静密封安装板，在上面设置安装螺栓，螺栓与安装板焊接为一体，将静密封直接安装在钢板上，并让静密封延长至与动密封接触。此方式不仅增加密封可靠性，同时可以避免散料进入动静密封之间，导致动密封刮擦，同时也方便密封件的更换。具体结构如图6所示。

图6 密封改造

　　台车轮横梁下边部也做相同改进，其他边部不需要做改动。延长后的静密封件及螺栓要低于横梁左右边部，以免运动过程中发生干涉，如图7所示。

 图7 效果图

　　5.2密封件材质改进
　　由于密封材质问题，需要采用硅橡胶以提高其耐高温性能。但是考虑到成本问题，硅橡胶的价格远远大于氯丁橡胶。通过研讨分析，发现厂部每几个月会有废旧的耐高温皮带更换下线，这些皮带可以承受较高温度，同时由于密封件的改型，静密封不再需要模具制作，可以按照改造后的尺寸，直接进行制作。如图8所示，为已经制作完的动密封。

图8 动密封

　　5.3加强设备管理
　　定期对撒落料进行清理，尤其是静密封安装板附近，避免因为积料过多，造成刮擦。
　　加强环冷机台车轮、支撑轮及侧挡辊轴承的状态及周期管理，建立周期管理台账，对轴承进行周期更换，避免环冷机因支撑辊及侧挡辊轴承问题而导致跑偏现象的发生。对环冷机磨擦板连接螺栓及回转框架连接部位缩短点检周期，发现开裂及时进行处理。
　　对环冷机台车轮的轴承润滑进行改进。原先使用的润滑脂为2号极压锂基脂，适用温度为–20~120℃^[2]，为了提高其耐高温性能，将其更换为1号MPU多效能高温脲基脂，它的使用温度可达到180℃。
　　6　结束语
　　利用定修分批次对环冷机密封进行改造，从前期已使用的情况分析，密封件使用状况及损坏情况良好，密封效果稳定，周边环境得到很大改善。经过对环冷机密封的改进，改善了设备工作环境，设备故障停机时间减少，维修费用降低，设备作业率提高，同时，余热利用效率也大大提高。
　　参考文献
　　[1]傅政.橡胶材料性能与设计应用[M].北京：化学工业出版社，2003：31.
　　[2]郑发正，谢凤.润滑剂性质与应用[M].北京：中国石化出版社，2006：200.

来源：《第九届中国钢铁年会》2013年10月22日