王文超,紀(jì)榮勝

(日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司,山東日照276806)

磁性密封在日鋼415 m2燒結(jié)環(huán)冷機(jī)改造中的應(yīng)用

王文超,紀(jì)榮勝

(日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司,山東日照276806)

為提高燒結(jié)機(jī)余熱利用效率，解決燒結(jié)環(huán)冷機(jī)的漏風(fēng)問題，日鋼環(huán)冷機(jī)采用了磁性密封技術(shù)，環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)率降低22%以上，余熱回收廢氣溫度提高50℃左右，燒結(jié)礦冷卻效果明顯改善，發(fā)電效率提高17%以上，年創(chuàng)效益1830多萬元，為工序能耗的降低提供了有力保障。

余熱發(fā)電；節(jié)能降耗；磁性金屬刷式密封

1 前言

日照鋼鐵集團(tuán)現(xiàn)建有15條燒結(jié)生產(chǎn)線，年產(chǎn)燒結(jié)礦2474萬t。為了降低工序能耗，充分利用生產(chǎn)過程中的余熱、余能，在建設(shè)過程中就設(shè)計了余熱發(fā)電系統(tǒng)。余熱發(fā)電雖是一項成熟技術(shù)，但在實際應(yīng)用中卻出現(xiàn)了投資大、效率低的現(xiàn)象。究其原因，主要有兩方面：一是廢氣沒有很好地循環(huán)利用；二是燒結(jié)環(huán)冷機(jī)系統(tǒng)漏風(fēng)造成外排廢氣溫度低且難于回收，余熱利用效率低。磁性密封就是為解決環(huán)冷機(jī)密封而在近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù)，其獨特的密封方式可大幅度提高系統(tǒng)密封性、降低現(xiàn)場粉塵及噪音，提高余熱發(fā)電效率。日鋼通過在415 m2環(huán)冷機(jī)上進(jìn)行密封改造，提高了發(fā)電效率，為工序能耗的降低提供了有力保障。

2 環(huán)冷機(jī)密封性分析

2.1 環(huán)冷機(jī)原設(shè)計為橡膠密封，漏風(fēng)嚴(yán)重，影響余熱系統(tǒng)發(fā)電量,采用鋼絲刷密封方案對環(huán)冷機(jī)進(jìn)行改造，環(huán)冷機(jī)從169 m2到415 m2，改造完成后煙氣溫度由原280～330℃平均提高了50～100℃，環(huán)冷機(jī)余熱發(fā)電效益均得到了有效提升。

2.2 橡膠密封與鋼刷（磁性）密封的性能對比。在工程投產(chǎn)設(shè)備投運(yùn)初期，兩種密封方式均能達(dá)到較好的密封效果，但在設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行過程中，橡膠密封有效使用壽命短（1個月以內(nèi)），容易發(fā)生刮擦撕裂或燒損，造成橡膠密封裝置大面積損壞，環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)嚴(yán)重。鋼絲刷密封的剛性、耐磨性和耐熱抗卡阻性能優(yōu)于橡膠密封，磨損是影響鋼刷密封性能和壽命的最主要因素。通過對現(xiàn)場實際考察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過長期運(yùn)行后的鋼絲刷密封（尤其是下密封）也發(fā)生磨損，造成鋼絲刷表面與密封面之間只形成5 mm左右的間隙。鋼絲刷密封并不可達(dá)到完全封閉、漏風(fēng)率為零的理想狀況，但其在環(huán)冷機(jī)運(yùn)行過程中比較穩(wěn)定，整體密封性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于橡膠密封。

3 環(huán)冷機(jī)密封實施方案

3.1現(xiàn)狀分析

日鋼燒結(jié)廠2×360 m2燒結(jié)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置1套20 MW發(fā)電機(jī)組，系統(tǒng)設(shè)計入口煙溫375℃。根據(jù)2013年1～10月份的生產(chǎn)情況，余熱發(fā)電系統(tǒng)入口煙溫未達(dá)到余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計要求。環(huán)冷機(jī)密封不嚴(yán)造成漏風(fēng)是影響煙氣溫度的主要原因之一。

3.2 密封實施方案及效果原理

結(jié)合環(huán)冷機(jī)的工況特點和存在的主要問題，經(jīng)過以上分析，技術(shù)改造確定從密封結(jié)構(gòu)和密封材料兩個方面進(jìn)行優(yōu)化，選用可調(diào)節(jié)的密封結(jié)構(gòu)和磁性金屬刷式密封材料，并對以下4個系統(tǒng)進(jìn)行密封技術(shù)改造，從而達(dá)到提高密封率的最終目的。

3.2.1 環(huán)冷機(jī)底部密封系統(tǒng)改造，見圖1。改造施工內(nèi)容一是原內(nèi)外密封膠皮全部拆除；二是原外膠皮安裝位安裝件及銷子全部拆除；三是彈性調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)焊接安裝；四是磁性鋼絲刷密封件安裝（含不銹鋼波紋密封板）；五是內(nèi)部密封膠皮更換。

圖1 環(huán)冷機(jī)底部密封系統(tǒng)改造圖

主要作用及效果：a外置磁性鋼絲刷密封效果可大幅提高；b磁性鋼絲刷密封可實現(xiàn)無縫無卡阻對接；c上部彈性結(jié)構(gòu)實現(xiàn)接觸壓力可調(diào)；d內(nèi)密封膠皮全部優(yōu)化為硅膠（耐磨、耐溫、阻燃、硬度低）。

3.2.2 環(huán)冷機(jī)高溫段頂部煙罩密封系統(tǒng)改造，見圖2。改造施工內(nèi)容一是原上部煙罩密封膠皮全部拆除；二是原膠皮安裝位安裝件及銷子全部拆除；三是根據(jù)環(huán)冷機(jī)臺車實際運(yùn)轉(zhuǎn)情況安裝補(bǔ)償調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)件；四是磁性鋼絲刷密封件安裝（含不銹鋼波紋密封板）。

主要作用及效果：a上部磁性鋼絲刷密封效果可大幅提高；b磁性鋼絲刷密封可實現(xiàn)無縫無卡阻對接；c上部補(bǔ)償及調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)接觸壓力可調(diào)，同時可調(diào)節(jié)同心度。

圖2 環(huán)冷機(jī)高溫段頂部煙罩密封系統(tǒng)改造圖

3.2.3 臺車車輪密封，見圖3。

圖3 臺車車輪密封圖

主要效果及作用：無縫對接、磁性密封。

3.2.4 高溫段煙罩端部隔板密封改造，見圖4。將原有整體剛性端部密封改為中部鉸鏈連接的兩段式密封板，同時在密封板側(cè)面及底面設(shè)置安裝磁性金屬刷式密封。

圖4 高溫段煙罩端部密封結(jié)構(gòu)圖

3.2.5 磁性金屬刷式密封的作用原理如圖5。

從圖5上可以看出，環(huán)冷機(jī)的相關(guān)空間經(jīng)由上密封面-金屬刷式密封-下密封面分為外部與內(nèi)腔兩個部分，其中上密封面以上（運(yùn)動面）、下密封面以下（靜止面）為環(huán)冷機(jī)原有的剛性結(jié)構(gòu)，中間起到密封作用的是金屬刷式密封。環(huán)冷機(jī)下部的金屬刷式密封由①金屬刷式基板、②磁性體基板、③不銹鋼密封刷（內(nèi)外兩層）、④永磁體、⑤S形不銹鋼彈性密封板五部分組成。其中固定在下密封面上的兩層金屬刷與上密封面有效接觸，阻隔了內(nèi)腔與外部的氣流通透，將起到最主要的密封作用；同時在永磁體的作用下，運(yùn)行過程中粉塵將進(jìn)入上密封面與兩層鋼絲刷之間的空腔并滯留，形成有效隔斷；另外，為補(bǔ)償上密封面的上下調(diào)節(jié)，在內(nèi)側(cè)設(shè)置了一道S形不銹鋼彈性密封板。在以上三層密封的作用下，環(huán)冷機(jī)的整體漏風(fēng)率將得到有效降低。

圖5 磁性金屬刷式密封作用原理圖

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

本項目改造完成后12#、13#燒結(jié)機(jī)415 m2環(huán)冷機(jī)密封的直接效果指標(biāo)為：相比改造前余熱發(fā)電系統(tǒng)入口煙溫提高了50℃（同等工況相同流量的情況下），環(huán)冷機(jī)密封率提高了22%，燒結(jié)礦冷卻效果明顯改善，發(fā)電效率提高17%以上。

4.1 改造后兩臺環(huán)冷機(jī)可節(jié)省密封膠條備件費(fèi)用120萬元/年；

4.2 燒結(jié)礦冷卻效果提高，下游皮帶壽命延長。360 m2燒結(jié)機(jī)皮帶設(shè)計壽命為3個月(實際僅為2個月)，環(huán)冷密封改造后，燒結(jié)礦冷卻效果改善，皮帶使用壽命可提高至4個月以上，按每條皮帶15萬元計算，每年至少節(jié)約成本60萬元以上。

4.3 兩臺燒結(jié)機(jī)日總產(chǎn)量為2.0萬噸/天，按改造完畢后余熱發(fā)電系統(tǒng)入口煙溫提高50℃，對應(yīng)可將噸礦發(fā)電量提高5 kWh/t估算，兩臺環(huán)冷機(jī)改造后帶來的年發(fā)電效益為：2.0萬噸/天×330天/年× 5kWh×0.5元/kWh=1650萬元/年。兩臺環(huán)冷機(jī)改造完成后累計效益為11650＋120＋60=1830萬元/年，月均效益152.5萬元，預(yù)計6.5個月收回改造成本。

5 結(jié)語

燒結(jié)環(huán)冷機(jī)磁性密封技術(shù)突破了傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)漏風(fēng)治理思路，實踐證明是行之有效的，它不但解決了現(xiàn)場的漏風(fēng)、粉塵、熱污染等問題（實施后效果如圖6），而且減少了設(shè)備維護(hù)量，提高了余熱發(fā)電效率，具有節(jié)能、環(huán)保、改善現(xiàn)場環(huán)境等多重效果，效益顯著。該項技術(shù)已成功在日鋼其它燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行推廣，為其它鋼廠節(jié)能降耗起到了借鑒作用。

Application of Magnetic Seal in Modification of the 415 m2Sinter Circular Cooler at Rizhao Steel

Wang Wenchao,Ji Rongsheng
(Rizhao Iron and Steel Holding Group Co.,Ltd.,Rizhao,Shandong 276806,China)

To improve the efficiency of sintering waste heat utilization and solve the problem of air leakage in the sinter ring cooler,magnetic sealing technology was adopted in the circular cooler of Rizhao Steel,which reduced the air leakage by more than 22%,increased the temperature of recovered waste gas by about 50℃,significantly improved the cooling effect of sinter,raised the power generation efficiency by more than 17%,created an annual economic benefit of more than CNY 0.183 million and provided strong guarantee for reduction of process energy consumption.

power generation with waste heat;energy saving and consumption reduction; magnetic metal brush seal

TK115

B

1006-6764（2015）05-0038-03

2015-01-30

王文超(1988-),男，大學(xué)本科學(xué)歷，助理工程師，現(xiàn)從事技術(shù)改造管理工作。