一種新型密封裝置在鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)上的應(yīng)用

何木光 王阿虎 易 凱

(攀鋼釩公司煉鐵廠 四川攀枝花617022)

一種新型密封裝置在鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)上的應(yīng)用

何木光①王阿虎 易 凱

(攀鋼釩公司煉鐵廠 四川攀枝花617022)

介紹了攀鋼煉鐵鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)原密封裝置存在的問題， 指出了密封裝置改進(jìn)的必要性；論述了一種新型密封裝置的設(shè)計(jì)及其在攀鋼煉鐵鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)上的應(yīng)用效果。

鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī) 新型密封裝置 應(yīng)用效果

1 前言

在鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)投產(chǎn)初期，運(yùn)轉(zhuǎn)性能基本良好，但是隨著時(shí)間的推移，環(huán)冷機(jī)冷卻效果越來越差，不能滿足工藝要求。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)這一問題的最直接根源來自于環(huán)冷機(jī)密封系統(tǒng)的密封方式不力，有害漏風(fēng)加重，后采用多種改善和強(qiáng)化措施，均未取得根本性改善。環(huán)冷機(jī)不能有效冷卻，“跑紅礦”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，致使皮帶被燒、電耗居高不下、密封皮更換頻繁[1，2]，給生產(chǎn)帶來了諸多危害。對(duì)環(huán)冷機(jī)進(jìn)行密封改造，減少環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)就是其中十分重要的一項(xiàng)措施[3，4，5]?；诖藸顩r，通過解構(gòu)、技術(shù)分析，從密封原理、設(shè)計(jì)構(gòu)造及影響因素等多方面，系統(tǒng)分析了問題根源所在，設(shè)計(jì)了一種新型鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)的密封裝置，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和運(yùn)行，效果極佳，取得了較好效果。

2 傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封裝置的缺陷分析

通過對(duì)攀鋼煉鐵6#鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)多方面分析，確認(rèn)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封效果不好的根本原因是傳統(tǒng)密封裝置設(shè)計(jì)本身存在一些缺陷。傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封裝置如圖1、2所示。從圖1、2可以看出，傳統(tǒng)密封是在臺(tái)車底部與環(huán)冷骨架接觸面(風(fēng)箱頂部)采用橡膠機(jī)械密封。臺(tái)車運(yùn)行時(shí)，臺(tái)車底部動(dòng)密封皮(內(nèi)斜面)與環(huán)冷骨架上密封板擠壓形成一道密封。在實(shí)際運(yùn)行過程中，這種密封方式存在以下問題：

1)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封采用“弦”與“弧”之間的嚙合密封，這注定了密封性能不可能很高，臺(tái)車本體內(nèi)外側(cè)均是直線段(或稱為“弦”)，而環(huán)冷機(jī)冷盤骨架是具有共同圓心的同心圓， 固定其上的錐形密封板自然也是“圓形”(或稱為“弧”)。圓是靜止的， 當(dāng)“弦”在其內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)時(shí)， 從圓上同一點(diǎn)到冷盤臺(tái)車的距離將會(huì)不斷變化， 現(xiàn)場(chǎng)最大距離可達(dá)50mm， 這必然造成密封不嚴(yán)。并且， 這種密封會(huì)因設(shè)備變形， 密封皮周期性擠壓不均而嚴(yán)重變形， 直至被臺(tái)車扯壞，甚至嚴(yán)重磨損。所以， 要使動(dòng)密封皮與靜密封板( 錐形板) 之間嚴(yán)格密封， 就必須使“弦”與“弧”之間很好地嚙合而“弦”與“弧”之間嚴(yán)格嚙合是不可能的。所以， 傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)從原理設(shè)計(jì)上， 就存在著動(dòng)密封皮與靜密封板之間密封不好的問題。

圖1 傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封裝置

1-環(huán)形臺(tái)車體; 2-灰斗倉; 3-臺(tái)車本體; 4-臺(tái)車軌道; 5-動(dòng)密封板座; 6-動(dòng)密封膠皮; 7-靜密封膠皮; 8-靜密封板座; 9-灰斗倉壁

圖2 傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)靜密封板與動(dòng)密封膠皮嚙合俯視示意圖[1]

2)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車經(jīng)常性徑向運(yùn)動(dòng)使動(dòng)密封皮與靜密封板之間不能很好密封。由于側(cè)軌、水平軌、臺(tái)車及回轉(zhuǎn)框架的安裝精度不高，使回轉(zhuǎn)框架在備件制作過程中有些不正，不能形成一個(gè)精度很高的正多邊形，所以臺(tái)車在運(yùn)行時(shí)，呈橢圓形不定心運(yùn)轉(zhuǎn)，在徑向上存在一定的變動(dòng)量。這種徑向不正常的運(yùn)動(dòng)，使靜密封板(錐形板)與動(dòng)密封皮之間接觸出現(xiàn)周期性不嚴(yán)，有時(shí)分離不接觸，有時(shí)擠壓過緊，甚至密封皮被扯壞，所以臺(tái)車下側(cè)密封不可能很好。

鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)傳統(tǒng)密封存在的上述弊端，使得環(huán)冷機(jī)在備件制作和安裝要求上都顯得非常苛刻。這種密封方式，一方面由于自身設(shè)計(jì)先天性不足，不可能使環(huán)冷機(jī)達(dá)到全屏蔽密封，另一方面當(dāng)備件制作和安裝精度出現(xiàn)一點(diǎn)偏差，就可能成級(jí)數(shù)放大，使密封問題擴(kuò)大化。況且，設(shè)備制作及安裝，其精良狀態(tài)只能階段性保持，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中，隨著時(shí)間的推移，回轉(zhuǎn)框等設(shè)備變形在所難免，安裝精度也會(huì)逐漸遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3)動(dòng)、靜密封皮使用周期短，更換與檢修困難。目前，鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)中，尤其是燒結(jié)臺(tái)車上，用于對(duì)燒結(jié)球團(tuán)礦料進(jìn)行冷卻作業(yè)。現(xiàn)有的鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)包括環(huán)形運(yùn)行臺(tái)車，臺(tái)車上設(shè)置有上欄板和下欄板，臺(tái)車下部是用于接收散料的錐形灰斗倉，為了減少環(huán)境污染，需要以密封裝置封閉環(huán)冷機(jī)下欄板和灰斗倉壁之間的間隙。如圖1和圖2所示，該位置原有的密封裝置包括一個(gè)動(dòng)密封裝置和一個(gè)外靜密封裝置：動(dòng)密封裝置水平設(shè)置在環(huán)冷機(jī)下欄板的外側(cè)面，包括動(dòng)密封板和連接在動(dòng)密封板上的動(dòng)密封膠皮；有外靜密封裝置水平設(shè)置在環(huán)冷機(jī)下欄板外側(cè)的灰斗倉壁上接近動(dòng)密封板處，包括外靜密封板和連接在外靜密封板上的外靜密封膠皮，外靜密封膠皮和動(dòng)密封膠皮搭接，封閉環(huán)冷機(jī)下欄板和灰斗倉壁之間的間隙。使用時(shí)，環(huán)冷機(jī)的鼓風(fēng)正壓使外靜密封膠皮和動(dòng)密封膠皮發(fā)生變形，且之間會(huì)產(chǎn)生間隙，從而影響密封效果，并且對(duì)密封膠皮靜止?fàn)顟B(tài)的相對(duì)位置即制造精度要求比較高，對(duì)膠皮硬度等也有要求，否則難以達(dá)到使用狀態(tài)下的密封要求。故原有的密封裝置存在以下不足：一是密封較差，漏風(fēng)大，造成環(huán)冷機(jī)上的燒結(jié)礦冷卻較差；二是安裝與檢修較困難；三是使用周期較短，大約僅1～2周就需要修理或更換膠皮；四是環(huán)冷機(jī)車體、動(dòng)、靜密封板的制造要求精密；五是必須用專用的密封膠皮，費(fèi)用較高。

2 新型鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

基于鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)傳統(tǒng)密封裝置存在的弊端，攀鋼煉鐵利用6#燒結(jié)機(jī)大、中修機(jī)會(huì)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，研制出一種新型密封裝置。這種密封裝置的主要設(shè)計(jì)思路是：在環(huán)冷機(jī)下欄板影射的灰斗倉壁點(diǎn)上，留出間隙3～5mm的位置設(shè)置內(nèi)靜密封板機(jī)座及基礎(chǔ)座板，基礎(chǔ)座板距離環(huán)冷機(jī)下欄板的下緣留出50～80mm的間隙，在基礎(chǔ)座板上間隔250～300mm做密封膠皮的固定銷；此靜密封膠皮高出環(huán)冷機(jī)下欄板的下緣100mm左右。新型密封裝置的結(jié)構(gòu)見圖3、4。

工作原理與效果：利用環(huán)冷機(jī)的鼓風(fēng)正壓，安裝在內(nèi)靜密封板上的內(nèi)靜密封膠皮產(chǎn)生向環(huán)冷機(jī)下欄板緊靠的變形，如此，安裝在內(nèi)靜密封板上的內(nèi)靜密封膠皮使用時(shí)將緊貼在環(huán)冷機(jī)臺(tái)車的下欄板上，內(nèi)靜密封膠皮與環(huán)冷機(jī)下欄板內(nèi)側(cè)面緊密接觸，形成第一道密封，加上原有的密封，進(jìn)一步增強(qiáng)了密封效果，使得密封較好，漏風(fēng)小，環(huán)冷機(jī)上的燒結(jié)礦冷卻較好。采用內(nèi)靜密封裝置后，對(duì)環(huán)冷機(jī)車體，動(dòng)、靜密封板的制造精度要求較低；內(nèi)靜密封裝置可以直接在灰斗倉內(nèi)安裝，檢修和更換也比較方便。采用的內(nèi)靜密封膠皮與環(huán)冷機(jī)下欄板之間有間隙時(shí)利用風(fēng)壓相互貼緊，可減少摩擦，延長使用周期，內(nèi)靜密封膠皮的更換周期大約可達(dá)到2～6個(gè)月；且內(nèi)靜密封膠皮可以用廢舊皮帶改制，無須使用專用的密封膠皮，從而節(jié)約了設(shè)備維修成本。

圖3 新型鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封裝置示意圖

1-環(huán)形臺(tái)車體; 2-灰斗倉; 3-臺(tái)車本體; 4-臺(tái)車軌道; 5-動(dòng)密封板座; 6-動(dòng)密封膠皮; 7-靜密封膠皮; 8-靜密封板座; 9-灰斗倉壁; 10-增加的自制內(nèi)密封膠皮; 11-增加的自制內(nèi)密封膠皮固定座體

圖4 細(xì)部特征放大圖

3 新型鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封裝置應(yīng)用效果

3.1 環(huán)冷機(jī)的密封新型裝置的效果

改進(jìn)后，風(fēng)箱內(nèi)的“靜密封”膠皮的寬度、擋板上的“耳子”間距和高度都固定尺寸，這樣在每次檢修前可以提前準(zhǔn)備好密封膠皮，密封膠皮的長度從以往的每塊800～1000mm改為15m左右，整個(gè)環(huán)冷機(jī)一圈的密封只需2～3塊膠皮即可。檢修停機(jī)后，在2～3小時(shí)即可迅速更換好所有的密封膠皮；同時(shí)，密封膠皮不受燒結(jié)礦的沖刷，風(fēng)機(jī)從下往上鼓風(fēng)，密封膠皮不會(huì)被燒壞，因此保證了環(huán)冷機(jī)始終具有很好的密封效果。燒結(jié)礦在環(huán)冷機(jī)里緩冷，更加充分結(jié)晶，有利于提高燒結(jié)礦強(qiáng)度和成品率。

經(jīng)檢測(cè)，改進(jìn)后燒結(jié)礦冷卻后的溫度始終保證在120℃以下，減少打水等，提高了燒結(jié)礦成品率0.3%左右，成品運(yùn)輸皮帶的周期延長了大約1/3；大大減少了散料的吹出量，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，還節(jié)約了檢修時(shí)間。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

試驗(yàn)證明，燒結(jié)礦“紅料”(高溫?zé)Y(jié)礦)大量減少，燒結(jié)礦成品率提高0.3%左右，年創(chuàng)效益在100萬元以上；同時(shí)紅燒結(jié)礦大幅度減少，使得燒結(jié)礦運(yùn)輸系統(tǒng)皮帶使用周期延長，節(jié)約皮帶年創(chuàng)效益在60萬元以上。

綜合上述經(jīng)濟(jì)收益測(cè)算， 因密封系統(tǒng)改進(jìn)， 每年可以節(jié)約成本160萬元以上， 而此項(xiàng)密封裝置一次性投入的改造資金不足10萬元， 經(jīng)濟(jì)效益頗為可觀。

4 結(jié)語

攀鋼煉鐵在6#鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)上采用自行開發(fā)的新型密封裝置(改進(jìn)傳統(tǒng)的密封裝置)， 實(shí)踐證明是成功的， 它有效提升了環(huán)冷機(jī)的冷卻效率。這種新型密封裝置結(jié)構(gòu)簡單， 安裝方便，密封不受臺(tái)車跑偏的影響， 有效解決了鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)傳統(tǒng)密封中存在的一些問題， 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著， 具有推廣價(jià)值。

[1]汪崇問，張永中，曹建民.馬鋼一鐵3號(hào)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封裝置的改造[J].燒結(jié)球團(tuán)，2007，Vol.32(6)：35-37.

[2]張永中,汪崇問,曹建民.一種新型鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)密封裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].安徽冶金,2008(3):27-29.

[3]胡松.燒結(jié)余熱發(fā)電工程環(huán)冷機(jī)密封技術(shù)的改進(jìn)優(yōu)化[J].中國水運(yùn)，2013，Vol.13(6)：136-138.

[4]丑善強(qiáng)，于青松.環(huán)冷機(jī)密封裝置改造[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013(1):(上).

[5]劉麗芳.環(huán)冷機(jī)密封技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用[J].柳鋼科技，2014(1)：61.

Application of a New Type in Blast Annular Cooler Seals

He Muguang Wang Ahu Yi Kai

(Panzhihua Vanadium Iron Works Company, Panzhihua 617022)

The problems are discussed about the original sealing device of Pangang 6#blast annular cooler, it is necessary to improve the effect of sealing device. A new sealing device and its application in 6#sintering machine blast ring cooler of Pangang are described.

Blast ring cooler New type seals Application effect

何木光，男，1967年出生，工程碩士，高級(jí)工程師，2001年畢業(yè)于重慶大學(xué)冶金工程

TF321.8

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.06.014

2014-05-12)