415 m2 環(huán)冷機密封改造實踐

王二林,張愛東,曾 輝

（北京首鋼股份有限公司河北 064400）

0 引言

2008年首鋼總公司搬遷停產(chǎn)，北京首鋼股份有限公司在遷安市新建了3號高爐，為了保證燒結(jié)礦的配套供應(yīng)，在遷安市新建了一臺360 m2燒結(jié)機及配套的415 m2環(huán)冷機，新建的415 m2環(huán)冷機采用了傳統(tǒng)的耐磨橡膠的密封方式。耐磨橡膠板雖然具有韌性，但由于其工作環(huán)境長期處在高溫、高粉塵和高腐蝕性條件下,密封板容易發(fā)生老化、變脆,從而失去了彈性。另外橡膠板在高溫下運行極易造成刮蹭,一旦密封板出現(xiàn)了刮蹭，就有可能造成環(huán)冷機高強度和大面積的漏風, 且由于漏風處的作業(yè)環(huán)境溫度高,在不停產(chǎn)的特殊情況下難以正常處理。

為了徹底解決415 m2環(huán)冷機老式密封裝置在生產(chǎn)運行中漏風嚴重的問題，本文對新建415 m2環(huán)冷機漏風原因進行了分析，結(jié)合燒結(jié)環(huán)冷機新型機械密封技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況，具體提出了不同漏風部位的改造措施，并對改造后的效益、效果進行了評估。

1 415 m2 環(huán)冷機漏風情況分析

經(jīng)過415 m2環(huán)冷機漏風情況的現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前該設(shè)備漏風主要有以下三個點位：

1.1 動、靜密封處的漏風

傳統(tǒng)的環(huán)冷機密封主要是靠環(huán)冷機臺車與風箱之間安裝的固定式橡膠板。臺車下部安裝有分體式水平托板，該托板與環(huán)冷機臺車同步運轉(zhuǎn)。固定式橡膠板與臺車下部分體式水平托板進行緊密貼合實現(xiàn)密封。

傳統(tǒng)動靜密封主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示。這種貼合式靜密封的方式存在橡膠板受熱老化后，撕刮的問題，橡膠板一旦出現(xiàn)撕刮就會出現(xiàn)大面積漏風，而且由于工作環(huán)境溫度較高，在不停產(chǎn)的情況下難以及時處理，從而影響環(huán)冷機效率發(fā)揮及余熱回收效率。

圖1 傳統(tǒng)動靜密封

1.2 三角梁下軸端處的漏風

環(huán)冷機在曲軌卸料點翻車時，臺車體單側(cè)下沉與三角梁脫開，在卸料完成后臺車恢復原位。為了保證臺車回位后的密封，在每塊臺車與三角梁位置均設(shè)計有密封條。

由于環(huán)冷臺車在回位過程中受環(huán)冷機跑偏、框架變形、鉸支點軸承老化等因素影響，環(huán)冷機卸料前臺車與三角梁的位置關(guān)系與卸料后的位置關(guān)系會存在細微差別[1]。如果三角梁處密封條與臺車體間隙設(shè)計過小就會存在環(huán)冷機臺車回位過程中出現(xiàn)擠蹭，進而發(fā)生刮壞密封條的現(xiàn)象。

1.3 煙罩處漏風

環(huán)冷機上部煙罩部分在環(huán)冷機運行過程中是保持不動的。上部固定煙罩與下部臺車體之間為了保證在運行過程中不出現(xiàn)刮蹭的問題，需要在二者之間預留一部分間隙。但是在余熱在進行回收過程中，也會從該位置吸進部分冷空氣，冷空氣與回收的環(huán)冷機高溫煙氣發(fā)生混合，從而降低了回收煙氣的溫度，影響了余熱回收效率。

2 環(huán)冷機密封改造方案

綜上所述，確定415 m2環(huán)冷機主要漏風部位在風箱與臺車之間、三角梁處，臺車與上部煙罩之間。針對環(huán)冷機漏風問題，制定如下改造方案：

2.1 針對原有動、靜橡膠密封處漏風

目前環(huán)冷機密封有一種新型機械密封系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有漏風低、維護簡單等優(yōu)點。其密封方案的結(jié)構(gòu)為：在環(huán)冷機臺車下部密封鐵板上焊接新式動密封板，在安裝過程中要盡量保證該密封板的水平偏差；在環(huán)冷機臺車下部的靜止部分安裝機械補償式彈性靜密封裝置，靜密封裝置由石墨塊自潤滑密封板、用于側(cè)密封的不銹鋼板、限位裝置、彈性支撐機構(gòu)等部分組成，該裝置可以保證通過彈簧使下部靜密封裝置盡量與上部運轉(zhuǎn)的動密封板緊密配合，從而保證其密封效果；同時在側(cè)面安裝的側(cè)密封板，保證其密封效果。該裝置結(jié)構(gòu)見圖2 所示。

圖2 新型機械密封系統(tǒng)

由于該裝置采用金屬材質(zhì)，從而杜絕了原有橡膠密封存在的高溫工況下的老化、變形問題，并且可以通過提高安裝精度保證在動、靜部分不發(fā)生刮蹭的情況下，盡可能減小二者之間的間隙，從而減少了系統(tǒng)漏風。

2.2 針對三角梁處的漏風

該點位的漏風主要是由于環(huán)冷機臺車卸料與回位過程中與三角梁處密封條發(fā)生擠蹭，進而造成密封條破損造成的漏風。針對該問題，可采用金屬材質(zhì)并具有彈性補償功能的密封形式。金屬材質(zhì)可以保證該裝置結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不隨溫度變化發(fā)生形變，既保證了使用壽命，又方便安裝和維護；采用彈性補償?shù)慕Y(jié)構(gòu)，可保證卸料靈活以及回位后的密封效果。使用該方案可解決三角梁處的漏風。

2.3 針對煙罩與臺車之間的漏風

對于煙罩與臺車之間的漏風，設(shè)計了一種帶有韌性和彈性的魚鱗式密封板，密封板選用有彈性的鋼壓板。壓板按照環(huán)冷機運行方向，采用一層壓一層的結(jié)構(gòu)進行密封，防止冷風的竄入。

3 改造質(zhì)量控制要點

由于此次密封改造為在原有設(shè)備上進行，存在工期緊張和原有設(shè)備存在變形等問題，因而在改造過程中需對存在的困難進行充分論證，才能保證密封改造工程的順利推進以及改造后的密封效果。該密封改造過程中，應(yīng)重點控制新型機械密封系統(tǒng)的安裝，即圖2 中新式動密封板與機械補償式靜密封的安裝。

3.1 新式動密封板安裝質(zhì)量控制

按前文所述，新式動密封板與機械補償式靜密封板安裝過程中應(yīng)保證盡量緊密貼合，從而達到較好的密封效果。因此在密封改造過程中要應(yīng)盡量保證新式動密封板的水平度，保證其高度誤差能夠控制在±1 mm 以內(nèi)。

由于環(huán)冷機經(jīng)長期使用，臺車下部原有動密封板存在高低不平的問題，如果直接拆除舊密封板、安裝新式動密封板就會存在高度誤差超差的問題?？紤]到縮短改造工期，減小改造工程量，因此需要在施工前先對原有密封板進行測量，并對測量結(jié)果進行對比分析，從而找出測量數(shù)據(jù)相對較好并在總體數(shù)據(jù)中占比較多的舊密封板作為基準，對其余偏差較大的點位進行調(diào)整，從而減少改造的工程量，達到縮短工期的目的。

在安裝新式動密封板的過程中，一方面要保證新式動密封板的水平度在±1 mm 以內(nèi)，同時要保證接頭位置偏差＜0.5 mm，并按照環(huán)冷機運行方向?qū)π率絼用芊獍宓亩祟^進行輕微打磨形成倒角，避免在運行過程中進行卡阻。

3.2 機械補償式靜密封安裝質(zhì)量控制

當新式動密封板的標高確定后，機械補償式靜密封的標高也就確定了。在施工過程中，應(yīng)保證其高度誤差在±1 mm 即可，同樣其接頭位置偏差應(yīng)＜0.5 mm，并注意按照環(huán)冷機運行方向其端頭位置不能形成錯臺。

4 改造實踐與效果評價

煉鐵作業(yè)部結(jié)合5月25～6月5日360 m2燒結(jié)機大修，安排了415 m2環(huán)冷機密封改造工程，改造費用為包干價90 萬元。改造后我們對密封改造效果進行了跟蹤：

4.1 改造前數(shù)據(jù)

對改造前5月份環(huán)冷機余熱鍋爐小時蒸汽產(chǎn)量進行統(tǒng)計，并取平均值?？紤]停機因素（扣除小時流量為0 時段的數(shù)據(jù)），共計統(tǒng)計486 小時，5月余熱鍋爐小時平均蒸汽產(chǎn)量約為24 t/h。（數(shù)據(jù)來源崗位記錄）。其中當月燒結(jié)礦累計產(chǎn)量237252 t，作業(yè)率77.76%，利用系數(shù)1.14 t/m2·h。

4.2 改造后數(shù)據(jù)

對改造后6月份環(huán)冷機余熱鍋爐小時蒸汽產(chǎn)量進行統(tǒng)計，并取平均值。6月余熱鍋爐小時平均蒸汽產(chǎn)量約為31.90 t/h（數(shù)據(jù)來源崗位記錄）。其中截止到6月26日燒結(jié)礦累計產(chǎn)量177818 t，作業(yè)率78.22%，利用系數(shù)1.02 t/m2·h

4.3 數(shù)據(jù)對比

改造前后5、6月份燒結(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比如表1 所示。由表1 可以看出，6月份截止到27日，小時蒸汽產(chǎn)量比改造前的5月份提高了7.9 t/h，提高了32.92%。

表1 改造前后5、6月份燒結(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

4.4 效益測算

4.4.1 余熱蒸汽發(fā)電效益

415 m2環(huán)冷機密封改造后，環(huán)冷余熱鍋爐小時蒸汽產(chǎn)量提升7.9 t/h，按每噸蒸汽發(fā)電150 kWh，電單價0.533 kWh/元計算，由于本項目處于我國北方，在取暖期生產(chǎn)和生活蒸汽量增加，余熱蒸汽不能用于發(fā)電，故余熱鍋爐發(fā)電期按照全年270 天測算，則增加余熱蒸汽發(fā)電效益如下：

7.9×24×150×0.533×270÷10000=409.28萬元

4.4.2 環(huán)冷鼓風機節(jié)電效益

原有5 臺環(huán)冷鼓風機日常運轉(zhuǎn)2、4、5號。環(huán)冷鼓風機密封改造后漏風減少，冷卻效果提升，相應(yīng)的環(huán)冷鼓風機運行負荷也會減少。改造前2、4、5號環(huán)冷鼓風機小時平均電量（查詢小時電量歷史數(shù)據(jù)并扣除檢修停機時間，即電量總和為0 的時間段）為880 kWh/h，改造后降到438 kWh/h，下降率50.22%。按照電費0.533 kWh/元計算，年節(jié)電效益203.5 萬元。

綜上所述，則該項目總效益為409.28+203.5=612.78 萬元。

5 結(jié)語

目前鋼鐵行業(yè)降本增效壓力較大，燒結(jié)行業(yè)對于余熱回收利用需求也較為迫切，環(huán)冷機余熱回收利用已成為了燒結(jié)行業(yè)降本增效的一項重要內(nèi)容。本文所述的首鋼遷安415 m2環(huán)冷機的密封改造方案，雖然在密封效果上與新型的機械密封環(huán)冷機還存在差距，但是與原橡膠密封效果比，其余熱回收效果增加明顯，小時蒸汽產(chǎn)量提高了32.92%，環(huán)冷鼓風機電耗下降率50.22%，全年可創(chuàng)造效益612.78 萬元。

此次415 m2環(huán)冷機的密封改造工程，具有改造成本低、工期短、見效快的優(yōu)點，達到了預期效果，也給同行在選擇改造方案時提供了更多的選擇。