环冷机密封技术的改进及宝钢的应用实践

程明森 张立福 王旭明

1.前言

环冷机作为烧结工艺中冷却烧结矿的冷却设备，在钢铁行业得到广泛使用。环冷机存在的漏风漏料问题，不仅影响周边环境，同时也降低了环冷机的冷却效率，造成风机电耗的巨大浪费。因此，如何提高环冷机的冷却效果，降低漏风、冒灰、喷料等现象的发生，对于提高密封效果及钢铁生产节能减排有着重要意义。

目前钢铁厂烧结工艺中普遍采用鼓风式环型冷却机，进行热态烧结矿的冷却和余热回收利用。本文主要对环式鼓风冷却机的密封形式进行分析及研究。

2.传统鼓风环式冷却机的结构及工作原理

传统鼓风环式冷却机结构复杂，主要由给料系统、台车及其运行系统、卸料系统、鼓风系统、密封系统等组成。风道与台车底部相通，沿台车布置一圈，在台车下部形成锥形的环状空间，固定的风箱和转动台车之间安装有密封装置，来确保密闭性；环冷机利用环形烟道直接向台车上料层鼓风，台车料层中的散料通过透气板落在烟道底部的锥形溜槽内，锥形溜槽下底设有双重阀，利用双重卸料阀将散料排出，同时保证排料时的密封性能。

台车密封装置见图1，锥面密封橡胶4固定在台车上，随台车转动。锥面密封橡胶的上部与台车相联，下部与台车下部密封的锥形密封钢板3贴合，在接合面处形成第一道密封，布置在风箱的内侧。平面密封橡胶2固定在风箱密封梁上，平面密封的下部与风箱密封梁连接，平面密封橡胶上部与台车底板1紧密贴合，在接合面处形成第二道密封，布置在风箱的外侧。由风箱内外侧的二道密封来保证环冷机台车下部的密封效果。

图1 传统鼓风环冷机台车密封示意图

3.新型液密封鼓风环式冷却机的结构与工作原理

3.1 液密封环冷机的主体结构

液密封鼓风式环冷机的鼓风机将冷空气经风管送入环形风道，冷空气经由与台车一一对应的支管进入双层台车体内腔。冷风穿过双层台车的上层透气板进入热烧结矿料层并与之进行热交换。热风由料面排出，热烧结矿得到冷却，从透气板间隙落下的散料和粉料落在双层台体腔内的下层平板上。当台车回转至卸料区时，热烧结矿冷却至设定温度，台车体沿曲轨下降，缓慢倾斜，将透气板和下层平板上的烧结矿及散料一同卸至排料溜槽，以此来实现热烧结矿的冷却过程。

3.2 液密封的环形风道及端部环向密封装置

环形风道是联接回转台车与风道的装置，在门型密封板与环形液槽之间形成一个断面呈矩形的圆环形空间，即环形风道。 通过向环形水槽内注入水作为密封介质，可将环形风道与外界大气隔开，以此来实现密封作用。

在液密封环形风道端部，即台车卸料和装料段，设置两个端部密封装置，使风道与大气隔离。其构造是中空的扇形密封体套装在有支承轮的支座上，支座的一端沿径向设有滚轮。扇形密封罩既能上下浮动，又能径向滑移。能确保扇形密封体与门型密封板三个密封面任何时刻都有良好接触，防止漏风。

4.宝钢环冷机液密封技术的应用实践

液密封环冷机与传统鼓风式环冷机相比，由于采用液体介质（主要为水）来进行密封，在水槽内外压差平衡的情况下理论上可实现全密封的效果，彻底解决了传统鼓风式冷却机的漏风问题，漏风率在5%以下；由于漏风量大大减少，泄漏到大气中的粉尘也减少，改善了环式冷却机的周边环境。

同时，液密封环冷机新型双层台车结构的设计使台车兼有风箱及散料收集功能，不需设置下风箱、锥形溜槽和双层卸灰阀、环形拉链机（电动小车）等配套设施，减少了维护、检修工作量；同时由于废弃了传统环冷机台车风箱动静密封的结构，密封装置使用寿命长，运行阻力小，台车运行平稳；

综上所述，基于环保节能的考虑，宝钢新产线2DL、3DL、4DL烧结冷却系统全部采用中治长天设计的LSCC液密封鼓风式环式冷却机，现场应用后，漏风、喷料冒灰现象基本杜绝，使用效果较好。

5.台车上部烟罩水槽密封技术的应用尝试

5.1 新式水槽密封结构的应用

传统环冷机台车上部烟罩密封普遍采用石棉板贴合密封的结构，密封效果差，漏风、喷料现象严重，宝钢二烧结大修改造项目中对环冷机上部烟罩密封装置进行了改进，采用了环形水槽密封结构，新式和旧式烟罩密封结构对比见图2。本水槽内侧由不锈钢板焊接组成，接头采用焊接形式，利用通入的冷却水来密封台车上部，同时，水槽内的水起到冷却作用。

5.2 水槽密封应用中问题及改进

该新型密封装置投产前期，出现了上水槽漏水进而造成水槽受热膨胀扭曲变形的问题。经过分析，主要是因密封水槽漏水问题没有解决，勉强维持生产，水位下降造成水槽受热产生热应力。由于整个水槽各段接头部位均为硬联接，应力无法释放，造成了水槽扭曲变形。

经过分析，对水槽接头部位的联接形式进行了改进，端部增设膨胀节，来实现水槽热膨胀延伸的补偿；同时在水槽内侧增设陶瓷纤维隔热板，防止热量大量向水槽传导，减少热量聚集。通过以上改进，水槽变形扭曲的现象得到彻底解决，水槽向侧向偏移与下烟罩刮碰的现象也基本消除。实践证明，新型环冷机台车上部密封水槽有较好的推广使用价值（见图3）。

图2 环冷机台车上部烟罩密封新旧形式对比

图3 改进后水槽及接头示意图

6.结论

通过液密封在宝钢烧结厂的实际应用，实践证明水槽密封在环冷机上的应用效果较好，可以消除以往传统环冷机台车密封形式无法解决的喷料、冒灰等现象。

宝钢2DL环冷机台车上部烟罩密封尝试使用了水槽密封形式，实际使用后，密封效果较好，和台车下水密封槽同时使用，台车上下部分基本可以实现对散料和粉尘的全密封，内外圈积料、冒灰的现象完全杜绝。本文同时对新式上部水槽密封应用中存在的问题进行分析并提供了改进方案，改进效果较好。

实践证明，在当今钢铁行业绿色化、节能化的背景下，对于高污染、高排放的烧结行业来说，不断改进环冷机密封形式，消降喷料、冒灰现象，减少漏风，提高环冷机的冷却效率，减少风机电耗，对于钢铁生产的节能降耗、改善周边环境有着重要意义。

参考文献略