閆 飛
(河鋼集團(tuán)唐山鋼鐵公司檢修分公司,河北唐山 063000)
唐鋼煉鐵部共有4臺(tái)環(huán)冷機(jī),均采用強(qiáng)制鼓風(fēng)冷卻的方式對(duì)燒結(jié)礦進(jìn)行冷卻,入環(huán)冷機(jī)的燒結(jié)礦溫度通常在700~800 ℃,在環(huán)冷機(jī)中運(yùn)轉(zhuǎn)一周,完成對(duì)燒結(jié)礦的冷卻后,燒結(jié)礦溫度通??上陆档?20 ℃以下。目前環(huán)冷機(jī)普遍采用動(dòng)靜橡膠密封板的密封方式,能耗損失大。煉鐵部北區(qū)1#、2#和3#機(jī)環(huán)冷在線運(yùn)轉(zhuǎn)18年以上,設(shè)備整體老化嚴(yán)重,除了能耗損失大之外,還存在的問題有:1)原密封結(jié)構(gòu)使用壽命短,維護(hù)成本高;2)高溫段入口處上部密封極易損壞;3)下部風(fēng)箱兩側(cè)端部密封容易散料,冒灰;4)高溫段密封罩容易變形,焊口開焊。
通過觀察分析環(huán)冷機(jī)的運(yùn)行情況,參考同類型環(huán)冷機(jī)所采取的各項(xiàng)節(jié)能措施,決定對(duì)1#~3#燒結(jié)環(huán)冷機(jī)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),旨在通過設(shè)備技術(shù)改造來實(shí)現(xiàn)燒結(jié)能耗的降低,同時(shí)改善現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。主要思路是:將原有動(dòng)靜橡膠密封改為包容式機(jī)械密封;調(diào)整加固高溫段密封罩,同時(shí)對(duì)環(huán)冷機(jī)受料槽出口除塵管道布局重新調(diào)整;在兩側(cè)端部密封設(shè)計(jì)安裝新型鋼絲密封裝置;優(yōu)化環(huán)冷臺(tái)車篦子的結(jié)構(gòu),改善風(fēng)箱內(nèi)部的鼓風(fēng)效果。
鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)原設(shè)計(jì)的密封結(jié)構(gòu)為動(dòng)靜橡膠密封。實(shí)際在運(yùn)行過程中,環(huán)冷機(jī)動(dòng)靜密封橡膠板極易被小支架擠住刮斷或刮掉,導(dǎo)致密封效果差,散料外溢。而加裝余熱發(fā)電設(shè)備之后,余熱回風(fēng)管道送入大量熱風(fēng)(不高于150 ℃),更加速了動(dòng)靜密封橡膠板的碳化和硬化,往往使用壽命不足一年,維護(hù)更換麻煩,費(fèi)用居高不下,能耗損失很大。因此決定將動(dòng)靜橡膠密封改造為包容式機(jī)械密封。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:采用水平板與摩擦板之間的摩擦密封,來實(shí)現(xiàn)環(huán)冷機(jī)的密封;下部水平板設(shè)計(jì)有搖擺跟蹤系統(tǒng),使得浮動(dòng)摩擦板能夠消除由于環(huán)冷機(jī)跑偏帶來的密封不嚴(yán)的問題;水平密封板采用合金材質(zhì),比傳統(tǒng)的鑄鋼件更加耐磨損,使用壽命長(zhǎng)久;摩擦力可調(diào)整,通過調(diào)整彈簧壓緊螺栓可調(diào)整水平板與摩擦板之間的摩擦力,實(shí)現(xiàn)高密封效果與低運(yùn)行阻力的目標(biāo)。
圖1 臺(tái)車輪間密封與上部密封(右側(cè)為上部密封)
其中,在水平板與摩擦板的接口處都采用“凹凸配加斜倒角”的結(jié)構(gòu)形式,既兼顧了密封效果,又考慮了設(shè)備整體運(yùn)行的平穩(wěn)過渡;同時(shí),在摩擦板的接觸面裝有石墨柱,能起到很好的機(jī)械潤(rùn)滑作用,經(jīng)過一段時(shí)間的觀察,使用效果良好。
環(huán)冷高溫段密封罩由于承受著高溫?zé)釟?,因此變形老化較嚴(yán)重,高溫段密封罩的熱漲效應(yīng)較明顯,尤其是長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后恢復(fù)生產(chǎn)時(shí),容易造成密封罩兩側(cè)擋板開裂;同時(shí)高溫段密封罩頂部容易積塵,需要崗位人員經(jīng)常性清理,否則密封罩容易開裂下沉,甚至擠住環(huán)冷臺(tái)車上欄板,導(dǎo)致設(shè)備事故發(fā)生。為此,制定了如下的優(yōu)化方案:1)利用環(huán)冷內(nèi)外環(huán)的框架梁做密封罩的頂部拉筋,采用長(zhǎng)螺桿固定可調(diào),防止高溫段密封罩下沉;2)將密封罩兩側(cè)擋板用120 mm槽鋼焊接在環(huán)冷內(nèi)外環(huán)的框架梁上,防止密封罩的整體下沉或擋板變形外閃,防止自然風(fēng)串入高溫段,確保高溫段煙氣的溫度,保證余熱的發(fā)電效果。
環(huán)冷受料點(diǎn)原設(shè)計(jì)的除塵管道布局不太合理,原管道布置在環(huán)冷受料槽與高溫段密封罩中間的位置,而且還安裝了喇叭口,除塵管道不僅吸走了因燒結(jié)機(jī)尾落下的燒結(jié)礦而產(chǎn)生的熱粉塵,還吸走了靠近高溫段密封罩的熱廢氣。作如下改進(jìn),高溫段密封罩與環(huán)冷受料槽下料點(diǎn)間設(shè)置一個(gè)過渡段,中間安裝擋氣欄板,減少相互之間的串氣。同時(shí)把除塵管道往環(huán)冷受料槽的部位前移了約1 m,只保留了靠近環(huán)冷受料槽一側(cè)的喇叭口,除塵管道不再垂直布置,而且管道開口沖向環(huán)冷受料槽的下料點(diǎn),這樣一來,隨落下的燒結(jié)礦而產(chǎn)生的熱粉塵更容易被除塵管道吸走,同時(shí)被吸走的高溫段密封罩內(nèi)的熱廢氣也大為降低,余熱發(fā)電所需的熱廢氣利用率更高。
曲軌兩側(cè)的端部密封是環(huán)冷機(jī)內(nèi)部風(fēng)箱的兩個(gè)盲點(diǎn),也是環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)的一個(gè)難點(diǎn)問題。原設(shè)計(jì)的端部密封是依靠臺(tái)車本體下部安裝的4塊橡膠密封板來實(shí)現(xiàn)與端部密封之間的動(dòng)態(tài)密封,但由于臺(tái)車本體下部密封老化變形,破損缺失的相當(dāng)多,更換不易,費(fèi)用也較高,受制于檢修人力安排及備件費(fèi)用,往往較難全面更換損壞的下部密封。基于這一現(xiàn)狀,研究了一種新的端部密封裝置,即解決了臺(tái)車下部密封更換不及時(shí)的問題,也降低了端部密封的串風(fēng),提升了環(huán)冷機(jī)的冷卻效率。
這種新型的端部密封裝置的思路如下:1)取消并拆除臺(tái)車下部密封;2)在端部密封的兩側(cè)安裝鋼絲式密封刷。該密封刷是由一排排的鋼絲組成,彼此獨(dú)立存在,互不干擾,由于鋼絲有一定的韌性,環(huán)冷機(jī)運(yùn)行過程中,臺(tái)車下部底梁下表面從鋼絲刷上經(jīng)過起到密封作用,防止冷風(fēng)串出端部密封。同時(shí),鋼絲刷能阻止小粒級(jí)燒結(jié)礦被冷風(fēng)吹出端部密封,造成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的粉塵超標(biāo)。
環(huán)冷臺(tái)車上燒結(jié)礦的冷卻主要是依靠鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制從下部給風(fēng),通過臺(tái)車篦子,自然風(fēng)與燒結(jié)礦形成熱交換帶走熱量,臺(tái)車篦子的通透性相當(dāng)重要。如果篦子開孔太小,則對(duì)冷卻風(fēng)的阻礙就較大,冷卻效果自然就不好;如果篦子開孔太大,則臺(tái)車上的散料容易從篦子中掉到風(fēng)箱,且容易堵塞篦子孔,進(jìn)而也影響冷卻效果。通過認(rèn)真分析研究,設(shè)計(jì)了一種新的臺(tái)車篦子結(jié)構(gòu),如圖2所示。篦子下部的開孔大,有利于冷卻風(fēng)進(jìn)入;而上部的開孔稍小,形成了“憋壓”的效果。既有利于冷卻風(fēng)的正常進(jìn)入,又防止了開孔過大散料進(jìn)入風(fēng)箱的可能,同時(shí)還在局部形成了“高壓風(fēng)”,冷卻風(fēng)與燒結(jié)礦的熱交換效果更好。
圖2 臺(tái)車篦子的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
實(shí)施改造后的包容式機(jī)械密封使用壽命可以達(dá)到2~3年,只需要根據(jù)磨損情況逐步更換,簡(jiǎn)單、方便,設(shè)備維護(hù)成本大幅度降低。除此之外,通過對(duì)環(huán)冷各關(guān)鍵部分的設(shè)備改進(jìn),解決了多年來存在的設(shè)備隱患,同時(shí)還減少了高溫段密封罩的檢查、維護(hù)工作量,減少了現(xiàn)場(chǎng)粉塵的散逸,減輕了崗位人員清理積料的工作量,降低了上部密封的漏風(fēng)率,提高有效余熱廢氣量,提升了余熱廢氣溫度,提高了能源利用率,余熱發(fā)電效率提升明顯,年創(chuàng)效684.8萬元。
鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)在鋼鐵冶金煉鐵燒結(jié)行業(yè)中目前還是普遍使用的設(shè)備,通過對(duì)環(huán)冷機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究和改造,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境的大為改善,并給企業(yè)創(chuàng)造了實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益。