環冷機密封裝置的改造及應用

邊明茹

（甘肅酒鋼集團西部重工股份有限公司，甘肅嘉峪關 735100）

通常情況下，環冷機鼓風機的臺車和高溫段的煙罩相接處會有50mm的間隙，會產生比較嚴重的漏風問題。以往沒有對環冷機上的燒結礦余熱進行開發和利用時，沒有充分重視環冷機的臺車漏風部位，導致燒結礦的余熱和廢氣不斷通過臺車縫隙漏掉。這樣不但對大氣和環境造成污染，還會給工作環境帶來不利影響。由于這種問題不影響正常生產，大部分鋼廠并不重視，也沒有采取有效的密封措施加以完善，導致大量熱能被白白浪費。目前，要對燒結礦的余熱進行開發利用，為此就要解決縫隙漏熱的問題，減少熱能損耗，提高熱能利用率。

1 環冷機裝置現狀及存在的問題

通過調研相應區域實際情況，根據基礎數據的分析和研究，確定傳統的環冷機密封不嚴問題的根本原因是設備設計結構不合理造成的。傳統型環冷機裝置設計材料大部分選擇橡膠類零部件，對環冷機的密封板及臺車底部的皮層縫隙進行密封，一共進行兩層密封保護。第一層密封保護是在環冷機主體架構上的錐形板與臺車的底部相接處互為擠壓時；第二層密封保護是在環冷機主體結構處于靜止狀態時，密封部位的皮層與臺車的表面密封板互為擠壓觸碰時[1]。在正常生產運行和設備運轉中，這種結構設計容易出現多種問題，具體表現在以下方面。

（1）在傳統型環冷機設計結構中，采用兩種形狀的密封皮和密封板進行咬合，并以此完成該設備第一層的密封保護設計。該設計結構的缺陷是導致傳統型環冷機密封性不好的主要原因。

（2）當臺車進行徑向、持續運動時，覆蓋在臺車表面的靜態密封板和動態密封板的連接處如果貼合性較差，就會對環冷機的密封性產生嚴重影響。這方面問題在大部分鋼廠和使用環冷機的單位較為常見，因為在設計和施工時一味追求速度，從而造成設備裝置及安裝調測中精確度較低等問題[2]。

以上設備裝置存在的兩方面問題直接導致傳統的鼓風型環冷機在生產和安裝乃至實際使用時，對工作環境、操作方式、設計材料等相關方面提出較為嚴格的標準及要求。其一，由于傳統的環冷機在設計結構方面存在設計問題，使環冷機設備的整體結構氣密性欠缺；其二，傳統的環冷機在調試安裝時由于精準度欠缺，導致機械在實際運行使用時層級被放大，從而對設備造成比較嚴重的磨損，加重了裝置漏風及漏氣等方面問題。對我國現有鋼鐵企業環冷機實際工作情況進行調查和研究，發現現階段環冷機普遍存在密封性能較差的問題，出現問題的程度與設備制造時的工藝和設備安裝時的工藝、設備工作的環境存在極大關系。有些企業對環冷機實施了部分改造，這些改造只是片面性的，沒有從問題的源頭對密封問題進行深入研究與改造。因此，在實際使用過程中，臺車和相應部件會發生相應變形，導致設備原有的精度發生偏差，使設備達不到原設計的要求[3]。

2 設計理念

傳統的環冷機和煙罩之間的密封主要存在以下問題。

（1）密封達不到要求，出現嚴重的漏風情況。主要原因是煙罩長期工作在高溫、高壓的環境中，容易出現變形，或者是設備運動過程中的跳動，導致靜密封與動密封之間出現接觸不良的情況。

（2）膠板密封使用壽命非常低，磨損非常嚴重，一般膠板密封3個月就需進行更換。主要原因是臺車和膠板產生的摩擦非常嚴重，另外，高溫廢氣以及夾帶顆粒物對膠板作用，加速膠板的磨損。

（3）原來的密封在結構設計上存在缺陷，由于密封接觸的面積以及相應的壓力太大，導致密封磨損非常嚴重，同時也增加了臺車運行的負擔。

（4）原來的設備在更換膠板密封時，需要將設備停機，同時還要等待機器冷卻以后再進行密封元件的更換，導致更換密封既費時間又費人力。圖1為改造前環冷密封裝置示意圖。

圖1 改造前環冷密封裝置

針對上述問題，本文設計出能夠調整、方便拆卸的密封形式，并將這一技術應用到實際工作中。通過運行證明本密封具有一定的實用性，使設備在回收余熱中得到技術上的保證，使環冷機出現的漏風情況由原來的25%～30%降到現在的5%，膠板使用壽命延長了6倍，為企業帶來可觀經濟效益[4]。

3 設計方案與特點

3.1 設計方案

對環冷機新型密封元件進行設計過程中，首先采用設計兩道屏障達到提高密封性能的目的。第一道使用3塊鋼板固定在臺車和煙罩之間，形成鋼質的密封板，達到保護密封裝置的目的。3塊鋼質的密封板在安裝時都存在一定的間隔，因此，它們對臺車和其他部件運行不會產生影響。環冷機工作過程中，產生的熱氣首先會沖擊3塊擋板，因此，3塊擋板在具有密封能力的同時，還能阻擋一定的熱氣和顆粒物，從而對密封元件起到保護作用。圖2為改造后環冷密封裝置實物圖。

圖2 改造后環冷密封裝置實物圖

因為密封的橡膠板由具有一定耐磨性以及耐高溫的橡膠材料制成，而且，它又與傾斜圓鋼板形成良好的密封，從而使其成為具有一定保護性質的第二道氣密裝置。本密封膠板設計能夠調節相應位置的調整孔，同時通過運動銷鎖加以固定。這樣能夠有效縮減煙罩和臺車連接的縫隙，從而增大了設備的氣密性能[5]。此外，在45°斜鋼板上焊接圓鋼使之和耐磨耐高溫密封橡膠形成良好密封性，能夠使密封膠板的接觸由原來的弧形接觸變成現在的線接觸。這樣能夠減輕由于膠板擠壓導致的設備損壞，不僅能夠為企業減少相應的能耗，同時還能夠很大程度提升膠板密封使用壽命。另外，在膠板上設計的可調整孔洞，使膠板在更換過程中大大降低了更換難度，減少了更換時間，從而使新型密封裝置具有很強的經濟性與便捷性。

3.2 新型密封裝置的優勢

3.2.1 拆裝方便，使用便捷

當環冷機工作人員在設備運行過程中發現設備出現漏氣以及磨損情況，傳統的環冷機必須停機，才能對密封元件進行檢修與更換。并且，維修人員必須爬進臺車相應的位置進行維修處理，在處理過程中，需拆除很多螺絲與螺母才能進行相應維修與更換。本文設計的新型密封元件，在設備運行過程中，維修人員就能夠對密封元件進行維修及更換。

3.2.2 延長膠板使用壽命，提高膠板耐用性

在新型密封膠板的設計中，增加了相應的孔洞，使得膠板在一定范圍內可以進行相應調整，在很大程度上提升了膠板密封使用壽命。例如，在設備工作過程中，當工作人員發現相應的密封板出現局部破裂或者磨損時，會根據實際情況對膠板實施相應調整，調整完好后可使膠板結構和圓鋼銜接，使得設備能夠繼續工作。

3.2.3 采用雙層密封結構，達到保護膠板的目的

在傳統型環冷機實際運行中，膠板密封元件會直接接觸并受到高溫、高壓及廢氣的作用，非常容易受到大顆粒雜物以及熱氣的損傷。改進后的密封設備設計使用3層鋼板，可以阻擋絕大部分的顆粒雜物以及熱氣沖擊，實現對膠板密封的保護，同時延長了密封板使用壽命，降低了成本。

3.2.4 能夠減輕摩擦，進而降低能耗

由于在臺車和密封板之間的接觸位置設置了圓鋼組件，從而使兩者之間接觸形式變成了線接觸，進而有效降低兩個裝置之間產生的摩擦，減少了臺車工作過程中的阻力及其設備在工作過程中產生的能耗問題。

4 使用效果分析

對多家鋼鐵廠設備環冷機內部結構密封進行改造，改造后鋼廠環冷機運行效果得到了質的飛躍。環冷機改造前后多項數據對比結果見表1。

表1 環冷機密封改造前后對比

從表1中的數據不難看出，新設計的密封裝置比原來的密封效果要好。改造后的密封裝置的主要優點是：密封元件在工作過程中磨損較輕，新設計的密封制造以及安裝都非常簡單，工作安全可靠；同時，密封裝置的實際維護也非常方便，創造的經濟效益非常明顯[6]；在實際使用過程中，它不但能夠保證良好的密封性能，還能節約相應材料，減少維護更換密封元件所用時間以及費用；利用環冷機產生的預熱進行發電，還可以創造出新的價值。

5 結束語

傳統環冷機存在形狀不同的封皮以及封板在相互接合時出現密封性能較差的情況，另外，由于臺車在工作過程中會連續進行徑向運動，使得靜態和動態密封板貼合能力變差。研究分析表明，造成環冷機氣密性能變差的主要原因是設計存在問題。本文設計的新型環冷機密封裝置，能夠解決環冷機存在的密封難題，同時，還能達到對密封元件進行快速拆卸的目的。本文設計的環冷機密封裝置主要優勢是密封元件耐用，使用便捷，設計使用兩層結構的密封措施對橡膠板進行保護，從而減少相應摩擦，同時達到了降低能耗的目的。