邊明茹

（甘肅酒鋼集團(tuán)西部重工股份有限公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

通常情況下，環(huán)冷機(jī)鼓風(fēng)機(jī)的臺(tái)車和高溫段的煙罩相接處會(huì)有50mm的間隙，會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的漏風(fēng)問(wèn)題。以往沒(méi)有對(duì)環(huán)冷機(jī)上的燒結(jié)礦余熱進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用時(shí)，沒(méi)有充分重視環(huán)冷機(jī)的臺(tái)車漏風(fēng)部位，導(dǎo)致燒結(jié)礦的余熱和廢氣不斷通過(guò)臺(tái)車縫隙漏掉。這樣不但對(duì)大氣和環(huán)境造成污染，還會(huì)給工作環(huán)境帶來(lái)不利影響。由于這種問(wèn)題不影響正常生產(chǎn)，大部分鋼廠并不重視，也沒(méi)有采取有效的密封措施加以完善，導(dǎo)致大量熱能被白白浪費(fèi)。目前，要對(duì)燒結(jié)礦的余熱進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，為此就要解決縫隙漏熱的問(wèn)題，減少熱能損耗，提高熱能利用率。

1 環(huán)冷機(jī)裝置現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

通過(guò)調(diào)研相應(yīng)區(qū)域?qū)嶋H情況，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析和研究，確定傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)密封不嚴(yán)問(wèn)題的根本原因是設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理造成的。傳統(tǒng)型環(huán)冷機(jī)裝置設(shè)計(jì)材料大部分選擇橡膠類零部件，對(duì)環(huán)冷機(jī)的密封板及臺(tái)車底部的皮層縫隙進(jìn)行密封，一共進(jìn)行兩層密封保護(hù)。第一層密封保護(hù)是在環(huán)冷機(jī)主體架構(gòu)上的錐形板與臺(tái)車的底部相接處互為擠壓時(shí)；第二層密封保護(hù)是在環(huán)冷機(jī)主體結(jié)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，密封部位的皮層與臺(tái)車的表面密封板互為擠壓觸碰時(shí)[1]。在正常生產(chǎn)運(yùn)行和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容易出現(xiàn)多種問(wèn)題，具體表現(xiàn)在以下方面。

（1）在傳統(tǒng)型環(huán)冷機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，采用兩種形狀的密封皮和密封板進(jìn)行咬合，并以此完成該設(shè)備第一層的密封保護(hù)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的缺陷是導(dǎo)致傳統(tǒng)型環(huán)冷機(jī)密封性不好的主要原因。

（2）當(dāng)臺(tái)車進(jìn)行徑向、持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，覆蓋在臺(tái)車表面的靜態(tài)密封板和動(dòng)態(tài)密封板的連接處如果貼合性較差，就會(huì)對(duì)環(huán)冷機(jī)的密封性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。這方面問(wèn)題在大部分鋼廠和使用環(huán)冷機(jī)的單位較為常見(jiàn)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)和施工時(shí)一味追求速度，從而造成設(shè)備裝置及安裝調(diào)測(cè)中精確度較低等問(wèn)題[2]。

以上設(shè)備裝置存在的兩方面問(wèn)題直接導(dǎo)致傳統(tǒng)的鼓風(fēng)型環(huán)冷機(jī)在生產(chǎn)和安裝乃至實(shí)際使用時(shí)，對(duì)工作環(huán)境、操作方式、設(shè)計(jì)材料等相關(guān)方面提出較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)及要求。其一，由于傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面存在設(shè)計(jì)問(wèn)題，使環(huán)冷機(jī)設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)氣密性欠缺；其二，傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)在調(diào)試安裝時(shí)由于精準(zhǔn)度欠缺，導(dǎo)致機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行使用時(shí)層級(jí)被放大，從而對(duì)設(shè)備造成比較嚴(yán)重的磨損，加重了裝置漏風(fēng)及漏氣等方面問(wèn)題。對(duì)我國(guó)現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)環(huán)冷機(jī)實(shí)際工作情況進(jìn)行調(diào)查和研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段環(huán)冷機(jī)普遍存在密封性能較差的問(wèn)題，出現(xiàn)問(wèn)題的程度與設(shè)備制造時(shí)的工藝和設(shè)備安裝時(shí)的工藝、設(shè)備工作的環(huán)境存在極大關(guān)系。有些企業(yè)對(duì)環(huán)冷機(jī)實(shí)施了部分改造，這些改造只是片面性的，沒(méi)有從問(wèn)題的源頭對(duì)密封問(wèn)題進(jìn)行深入研究與改造。因此，在實(shí)際使用過(guò)程中，臺(tái)車和相應(yīng)部件會(huì)發(fā)生相應(yīng)變形，導(dǎo)致設(shè)備原有的精度發(fā)生偏差，使設(shè)備達(dá)不到原設(shè)計(jì)的要求[3]。

2 設(shè)計(jì)理念

傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)和煙罩之間的密封主要存在以下問(wèn)題。

（1）密封達(dá)不到要求，出現(xiàn)嚴(yán)重的漏風(fēng)情況。主要原因是煙罩長(zhǎng)期工作在高溫、高壓的環(huán)境中，容易出現(xiàn)變形，或者是設(shè)備運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的跳動(dòng)，導(dǎo)致靜密封與動(dòng)密封之間出現(xiàn)接觸不良的情況。

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

（3）原來(lái)的密封在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在缺陷，由于密封接觸的面積以及相應(yīng)的壓力太大，導(dǎo)致密封磨損非常嚴(yán)重，同時(shí)也增加了臺(tái)車運(yùn)行的負(fù)擔(dān)。

（4）原來(lái)的設(shè)備在更換膠板密封時(shí)，需要將設(shè)備停機(jī)，同時(shí)還要等待機(jī)器冷卻以后再進(jìn)行密封元件的更換，導(dǎo)致更換密封既費(fèi)時(shí)間又費(fèi)人力。圖1為改造前環(huán)冷密封裝置示意圖。

圖1 改造前環(huán)冷密封裝置

針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)出能夠調(diào)整、方便拆卸的密封形式，并將這一技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工作中。通過(guò)運(yùn)行證明本密封具有一定的實(shí)用性，使設(shè)備在回收余熱中得到技術(shù)上的保證，使環(huán)冷機(jī)出現(xiàn)的漏風(fēng)情況由原來(lái)的25%～30%降到現(xiàn)在的5%，膠板使用壽命延長(zhǎng)了6倍，為企業(yè)帶來(lái)可觀經(jīng)濟(jì)效益[4]。

3 設(shè)計(jì)方案與特點(diǎn)

3.1 設(shè)計(jì)方案

對(duì)環(huán)冷機(jī)新型密封元件進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先采用設(shè)計(jì)兩道屏障達(dá)到提高密封性能的目的。第一道使用3塊鋼板固定在臺(tái)車和煙罩之間，形成鋼質(zhì)的密封板，達(dá)到保護(hù)密封裝置的目的。3塊鋼質(zhì)的密封板在安裝時(shí)都存在一定的間隔，因此，它們對(duì)臺(tái)車和其他部件運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響。環(huán)冷機(jī)工作過(guò)程中，產(chǎn)生的熱氣首先會(huì)沖擊3塊擋板，因此，3塊擋板在具有密封能力的同時(shí)，還能阻擋一定的熱氣和顆粒物，從而對(duì)密封元件起到保護(hù)作用。圖2為改造后環(huán)冷密封裝置實(shí)物圖。

圖2 改造后環(huán)冷密封裝置實(shí)物圖

因?yàn)槊芊獾南鹉z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(hù)性質(zhì)的第二道氣密裝置。本密封膠板設(shè)計(jì)能夠調(diào)節(jié)相應(yīng)位置的調(diào)整孔，同時(shí)通過(guò)運(yùn)動(dòng)銷鎖加以固定。這樣能夠有效縮減煙罩和臺(tái)車連接的縫隙，從而增大了設(shè)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(lái)的弧形接觸變成現(xiàn)在的線接觸。這樣能夠減輕由于膠板擠壓導(dǎo)致的設(shè)備損壞，不僅能夠?yàn)槠髽I(yè)減少相應(yīng)的能耗，同時(shí)還能夠很大程度提升膠板密封使用壽命。另外，在膠板上設(shè)計(jì)的可調(diào)整孔洞，使膠板在更換過(guò)程中大大降低了更換難度，減少了更換時(shí)間，從而使新型密封裝置具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性與便捷性。

3.2 新型密封裝置的優(yōu)勢(shì)

3.2.1 拆裝方便，使用便捷

當(dāng)環(huán)冷機(jī)工作人員在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)漏氣以及磨損情況，傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)必須停機(jī)，才能對(duì)密封元件進(jìn)行檢修與更換。并且，維修人員必須爬進(jìn)臺(tái)車相應(yīng)的位置進(jìn)行維修處理，在處理過(guò)程中，需拆除很多螺絲與螺母才能進(jìn)行相應(yīng)維修與更換。本文設(shè)計(jì)的新型密封元件，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，維修人員就能夠?qū)γ芊庠M(jìn)行維修及更換。

3.2.2 延長(zhǎng)膠板使用壽命，提高膠板耐用性

在新型密封膠板的設(shè)計(jì)中，增加了相應(yīng)的孔洞，使得膠板在一定范圍內(nèi)可以進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，在很大程度上提升了膠板密封使用壽命。例如，在設(shè)備工作過(guò)程中，當(dāng)工作人員發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的密封板出現(xiàn)局部破裂或者磨損時(shí)，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)膠板實(shí)施相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整完好后可使膠板結(jié)構(gòu)和圓鋼銜接，使得設(shè)備能夠繼續(xù)工作。

3.2.3 采用雙層密封結(jié)構(gòu)，達(dá)到保護(hù)膠板的目的

在傳統(tǒng)型環(huán)冷機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，膠板密封元件會(huì)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(jìn)后的密封設(shè)備設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)膠板密封的保護(hù)，同時(shí)延長(zhǎng)了密封板使用壽命，降低了成本。

3.2.4 能夠減輕摩擦，進(jìn)而降低能耗

由于在臺(tái)車和密封板之間的接觸位置設(shè)置了圓鋼組件，從而使兩者之間接觸形式變成了線接觸，進(jìn)而有效降低兩個(gè)裝置之間產(chǎn)生的摩擦，減少了臺(tái)車工作過(guò)程中的阻力及其設(shè)備在工作過(guò)程中產(chǎn)生的能耗問(wèn)題。

4 使用效果分析

對(duì)多家鋼鐵廠設(shè)備環(huán)冷機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)密封進(jìn)行改造，改造后鋼廠環(huán)冷機(jī)運(yùn)行效果得到了質(zhì)的飛躍。環(huán)冷機(jī)改造前后多項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 環(huán)冷機(jī)密封改造前后對(duì)比

從表1中的數(shù)據(jù)不難看出，新設(shè)計(jì)的密封裝置比原來(lái)的密封效果要好。改造后的密封裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是：密封元件在工作過(guò)程中磨損較輕，新設(shè)計(jì)的密封制造以及安裝都非常簡(jiǎn)單，工作安全可靠；同時(shí)，密封裝置的實(shí)際維護(hù)也非常方便，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益非常明顯[6]；在實(shí)際使用過(guò)程中，它不但能夠保證良好的密封性能，還能節(jié)約相應(yīng)材料，減少維護(hù)更換密封元件所用時(shí)間以及費(fèi)用；利用環(huán)冷機(jī)產(chǎn)生的預(yù)熱進(jìn)行發(fā)電，還可以創(chuàng)造出新的價(jià)值。

5 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)存在形狀不同的封皮以及封板在相互接合時(shí)出現(xiàn)密封性能較差的情況，另外，由于臺(tái)車在工作過(guò)程中會(huì)連續(xù)進(jìn)行徑向運(yùn)動(dòng)，使得靜態(tài)和動(dòng)態(tài)密封板貼合能力變差。研究分析表明，造成環(huán)冷機(jī)氣密性能變差的主要原因是設(shè)計(jì)存在問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)的新型環(huán)冷機(jī)密封裝置，能夠解決環(huán)冷機(jī)存在的密封難題，同時(shí)，還能達(dá)到對(duì)密封元件進(jìn)行快速拆卸的目的。本文設(shè)計(jì)的環(huán)冷機(jī)密封裝置主要優(yōu)勢(shì)是密封元件耐用，使用便捷，設(shè)計(jì)使用兩層結(jié)構(gòu)的密封措施對(duì)橡膠板進(jìn)行保護(hù)，從而減少相應(yīng)摩擦，同時(shí)達(dá)到了降低能耗的目的。