李文智 靳高峰

(鞍钢股份鲅鱼圈分公司炼铁部 辽宁营口 115007)

键词 球团 环冷机 漏料漏风 水封槽

1 前言

鞍钢鲅鱼圈球团产线为异地搬迁建设，将原鞍山大孤山球团厂1#生产线主体设备搬迁到鲅鱼圈，其余原料、配料、混料和成品输送设备重新设计、建造。该项目于2013年5月25日开始试投产，2014年1月1日正式投产。生产工艺为链箅机-回转窑，规模为年产200万吨酸性氧化球团矿。

由于搬迁过程中未对主体设备同步进行修配改，在试生产和正常生产期间遇到了一些制约生产的难题，通过对生产工艺和设备的不断改进，寻找到了解决问题的处理方法，使生产过程进入了良性稳定运行之中。

环冷机作为链算机一回转窑生产线上球团冷却固结工艺过程中的热工设备，在生产过程中曾经出现过严重的漏料漏风情况。红球通过台车周围间隙或回转体与风箱结合部位漏落至灰斗和地面。高温红球漏落地面容易造成人员烫伤，也不利于生产现场卫生清洁；环冷机灰斗设计容积一般较小，漏球量过大时容易导致满仓，大量球团漏落灰斗，如放料不及时，会造成风管堵塞，环冷机冷却效果下降出红球，烧坏成品胶带，甚至会造成被迫停产。放料和清理地面球团主要靠人工完成，如漏球过多，会大幅增加工人劳动强度。

原设计环冷机的固定烟罩与回转体之间密封采用砂密封，投产后不久出现砂密封严重变形，大量高温热风和粉尘外泄，造成环冷机热量损失严重。由于环冷机砂密封散热效果差，回转体固定侧板砂封槽受高温导致变形，变形砂封槽经常卡阻环冷机回转体，甚至将动密封板刮开，造成停机事故。

频繁的长时间高温停机及升降温给链篦机一回转窑一环冷机等高温设备带来一定的损害，严重制约了球团设备作业率的提高。针对存在漏风漏料，将砂密封改造为水密封。

2 环冷机泄露现象

球团环冷机中径Φ22m，台车宽2.5m，共45块，有效冷却面积为150m2，正常冷却时间48min，设4台鼓风冷却风机和2台结构冷却风机，正常生产料层厚800mm。环冷机每块台车在生产中都是重复进行装料、冷却、卸料工作，如果台车周边缝隙过大，台车在装料和运行过程中，球团就通过台车周边缝隙漏落灰斗。

生产初期设备状态较好，漏料量较少。随着生产时间的推移和产量的提高，设备的磨损逐渐加大，漏球量会逐步上升；有时由于生产工艺和设备事故故障，会发生漏球量突然大增情况。主要存在回转体与风箱之间漏球和台车周边漏球的现象。

3 环冷机漏料漏风原因分析

3.1 环冷机漏料原因分析

1)回转体在支承辊上运转，其下方为风箱及灰斗，回转体与风箱之间采用耐热角形橡胶密封。当橡胶磨损或被高温球团烧坏，回转体与风箱之间间隙大于球团直径时，部分球团会通过该间隙漏落地面。由于I冷段的球温度最高，最易将密封橡胶烧坏，因此，漏球多发生在I冷段。

2)台车内环、外环不锈钢压条和台车间压板开焊变形或脱落导致该部位台车漏料量增大；

3)回转体下的支承辊和台车曲臂轮上方的压轨磨损或损坏，导致台车运行到该位置时发生倾斜，台车与台车之间间隙增大，漏料量逐步缓慢增大。

4)台车在生产过程中受到强外力作用，曲臂轮曲臂和台车轴之间涨紧套松动，发生了相对滑动，导致台车复位不正常，该台车与前、后两部台车之间间隙增大，漏球量突然增加。

5)有时曲臂轮轴承受力过大碎裂，整个辊轮掉落，漏球量会突然大增；

6)台车本体篦条破损在生产过程球从台车缺口漏落灰斗。

7)台车与曲臂之间的联结键被挤压变形，导致台车复不到位，装料时该台车周边大量漏球。台车在生产过程中受到强外力主要是由于结圈大块或其他高强度含铁杂物进入环冷机，在卸料时未卸除干净，台车在复位时卡在两台车之间，环冷机强大的驱动力瞬时全部作用在该台车上形成的。该作用力会产生极大的破坏作用，轻则将大块挤碎，台车可继续正常运转；重则将台车挤坏、台车键挤变形导致台车漏球量大增.必须停机处理，严重时还可能将环冷机卡停，造成环冷机传动系统损坏等。

3.2 环冷机砂封槽破损漏风原因分析

环冷机在实际生产中，高温段温度高达1000℃，而低温段只有100℃左右，由于固定烟罩与回转体之间用细砂作密封介质，其导热、散热性能差，环冷机每转一圈，砂封槽要在100～1100℃的环境下冷热交替连续工作，很容易产生变形。高温作用下，砂封槽靠环冷机回转体内的一侧钢板和高温段固定密封板先变形，密封性差，热风外泄。反过来又加剧整个砂封槽变形开焊，导致密封槽内的细砂被热风吹走，大量高温热风和部分热球挤进砂封槽，进而造成整个砂封槽受外力挤压变形开焊。加之热胀冷缩易引起环冷机侧墙耐火材料开裂，稍受外力刮碰便可能破损、脱落。失去耐火材料保护后，环冷机的固定侧板就会被高温热气烧红氧化，变形开裂，刮卡回转体动密封板，造成密封损坏，热风大量外溢。

此外，环冷机初装时为利旧设备解体重装，安装精度难以保证。回转框架在支承辊上运行时是一个不规则的椭圆形，在径向有一个变动量。这种径向的不规则运动，加剧了密封损坏的程度和漏风的严重性。

4 环冷机漏料漏风对生产的影响

4.1 对球团设备的影响

漏料漏风严重易造成环冷机冷却效果差，引起出红球烧皮带事故造成长时间停机；特别是砂封槽密封板变形开焊后卡阻回转体造成停机，甚至开焊严重的直接刮卡环冷机框架立柱造成动密封板大面积损坏被迫停机抢修。2014年3月曾经发生发生过一起这样的停机事故。环冷机内环外侧动密封板刮卡损坏20余米，停机4小时45分抢修处理。

频繁的长时间高温停机及升降温给链篦机一回转窑的高温设备造成一定损害，链篦机水冷轴、铲料板、窑尾溜槽、护铁、及窑内耐材急速的骤冷骤热，使用周期缩短，链篦机小轴长期处于高温状态下易弯曲。为此引起的停机检修每月都要进行，且维修工作量大、成本高、使用周期短、严重制约生产的稳定顺行。

4.2 对球团矿产量的影响

漏料漏风造成环冷机余热利用率低，导致生产系统的热量平衡遭到破坏，链篦机各段温度差异大，生球未完全干燥即进入高温段，球团矿易爆裂，球团矿强度变差，严重制约了球团矿产质量的提高。

回转窑内的焙烧热源主要来自窑头烧嘴喷入的火焰，环冷机第一冷却段的热气流作为补充热源，环冷机的余热利用对整个热工系统至关重要，节能降耗效果显著。漏料漏风造成环冷机热利用率低，只有增加煤气用量才能保造成证回转窑正常的焙烧温度。由图3可以看出，链篦机鼓风干燥和抽风干燥二段的温度控制主要来自环冷机中段的热废气，作为预热风用于预热前生球的干燥，由于环冷机漏风严重，链篦机干燥二段的热量达不到所需的干燥温度，生球未完全干燥即进入预热段，生球易产生裂纹甚至爆裂。造成入窑粉尘量增加，回转窑易结圈，加剧了生产过程的恶化。

4.3 对球团矿质量的影响

球团矿氧化不充分将导致球团矿氧化亚铁(FeO)含量高，氧化亚铁含量是获得优质球团矿的主要理化指标之一，它的高低影响到球团矿的还原性和机械强度。通常要求球团矿的氧化亚铁含量应低一些，以利其还原性的改善。在环冷机冷却过程中，球团内剩余部分(约35%)磁铁矿全部氧化为赤铁矿，由于环冷机余热利用率低，只有加大环冷机一段、二段鼓风机风量来提高系统温度，造成球团矿在环冷机快速冷却，使球团矿氧化反应快速终止，不利于降低成品球的FeO含量。

5 环冷机漏料漏风综合治理措施

5.1 防止漏球措施

1)因台车两侧压条和台车间压板脱落引起的漏球处理。该情况须停产处理，将脱落或变形的压条更换.采用间断焊，压条与台车间须保留3～5mm间隙。单根压条不宜太长，300～500mm最佳。压板应三面满焊，间隙2～3mm。压条和压板材质须选用1Crl8Ni9Ti不锈钢。

2)在台车前沿焊角钢盖板(共10块，每块宽250mm)，可有效消除设备磨损等引起的台车复不到位造成的影响，减少大量漏球。

3)支承辊和压轨磨损引起的漏球处理。可在停机时将支承辊垫高，如压轨磨损不大，可将压轨连接螺栓及底脚螺栓松开，依据磨损量用千斤顶将压轨放低，加垫板调整。如磨损严重或支撑辊轴承损坏，须将支承辊、轨道更换。此外，支撑轨道与回转体之间的垫板必须厚度相同和完好，如遇其紧固螺栓松动，垫板脱落，也会造成台车漏球量增加，所以平时应对该部位加强检查与维护。

4)曲臂轮和台车轴滑动引起的漏球处理。该情况只须短时停机，当该台车运行至卸料区时，在辊轮外加装一个套.与辊轮焊好即可将台车校平。

5)曲臂轮轴承碎裂。可待台车运行至卸料处时短时停机，将轴承更换即可。

6)台车破损引起的漏球处理。可在停机时用厚度l0～12mm不锈钢板补焊，如面积较大.还须在钢板上开一些6～8mm宽的透风槽.否则，该部位装料冷却不好导致出红球。破损严重时应考虑更换该台车。

7)台车键变形或损坏引进的漏球处理。如台车缝宽不大，说明键变形较轻，可在台车运行至卸料区时，在辊轮外加装一个套，与辊轮焊好，将台车校平。如台车缝宽较大，须更换曲臂与台车间的联结键。通常该部位装配为过盈联结，且键变形后，键与键槽错位，用拉马较难拆卸，须将台车轴破坏性拆除。

5.2 环冷机水密封改造

经分析、论证，于2017年9月份利用年修的机会对环冷机进行为期20天的改造，将原砂封槽拆除改为水封槽。

1)密封介质改成水，同时设计了补水装置给水槽补水。动密封水槽上设置两处排水阀，目的为方便检修排污水，清理污泥。由于在卸料区扬灰、浮尘比较严重，对水质的影响比较大，所以在静密封上设计了挡灰盖板；下料点由于温度高，故将2段静密封板采用不锈钢板制作，增加抗热变形性。新型水封槽结构示意图见图1。

1-动密封水槽体；2-静密封板

2)将原有沙封槽动静密封拆除，测量后并调整好环冷机回转框架圆度。

3)分段制作水封槽，主要材料为厚度8mm的Q235钢板。采用钢板切割机将水封槽里环外侧立面切割成展开长度为5946.4mm，高度为255mm一段的钢板，半径R=9464mm；里环内侧立面切割成展开长度5510mm，高度为240mm一段钢板，半径R=9164mm，里环水封槽底部钢板切割成展开长度5758mm，宽度为308mm。将三段切割完成后的钢板焊接成水槽，要求所有角焊缝里外满焊。外环制作方法同上，具体尺寸按照设计图纸进行。

4)静密封钢板安装距水槽底部约30mm左右。新制作水封槽分段安装选择位置在下料点区域，两端对接焊接完成后转车安装下一段水封槽。

5)考虑到环冷机回转框架原始安装精度不高，内外环水封槽采取浮动放置而非焊接固定在回转框架上，以解决回转框架椭圆形运动可能造成卡阻损坏传动设备。在回转框架的加强筋板上焊接托架托住水封槽，并在圆周方向上间隔5m设置挡铁，限制水封槽在运转过程中的位移。这种技术创新是鲅鱼圈球团独有的。

5.3 经济效益计算

1)环冷机故障引起的频繁高温停机、大幅升降温减少，设备作业率有了大幅提高。链篦机一回转窑的高温设备使用周期有所延长，球团大修周期将延长至一年半。初步测算维修费用每年可节省45万元。

2)球团矿产、质量显著提高。综合治理后，球团生产热工制度和系统风量平衡得到改善，球团矿各种理化指标显著改善。链篦机温度梯度更加合理，球团矿氧化充分；窑头温度的提高，干球入窑后能长时间处于高温环境中，球团矿氧化铁颗粒再结晶过程更为充分，球团矿抗压强度提高到3200N/个。生球在链篦机干燥预热充分，生球因温度梯度不合理而产生的爆裂及裂纹基本消除，大大减少了粉末，减少了回转窑大块结圈料的形成，同时球团矿成品率提高约3%，球团矿日产量提高200t/天。

3)节能降耗效果显著。环冷机水密封改造后，漏风量减少，热循环合理，环冷一段余热利用充分；环冷鼓风机开度减少，用电量减少，原来需要运行4台鼓风机，现在只需要开3台风机。仅此一项，预计每月可节省电耗270720kWh，折算电费约为15万元。回转窑煤气用量大幅减少。根据统计情况表明，综合治理前平均每个月吨球的平均煤气消耗在0.59GJ，改造后吨球的煤气消耗只有0.538GJ。仅煤气消耗这一项，平均每月实现降本达79万元。按照设计年产量200万吨(台时252吨，作业率94%)计算，这两项的年效益可达到1128万元。

6 结语

分析了环冷机漏风漏料原因；探讨了环冷机漏风漏料综合治理措施，砂封槽改造为新型水封槽，设备故障率大幅降低，节能降耗效果非常明显，球团矿产、质量有显著提高。同时环冷机周边环境得到彻底改善，员工的现场巡检、操作条件变好，安全得以保障。