熊 伟，李 强，王庆远

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东 济南271104）

1 前 言

环冷机是目前国内外采用最为广泛的一种烧结冷却设备。在烧结矿生产制造过程中，经过破碎后的热烧结矿料温度一般在800 ℃左右，环冷机将其冷却到100 ℃以下供后续流程使用。据统计，烧结工序能耗约占钢铁企业总能耗的13%，烧结工序的总能耗中，部分热能以烧结矿和冷却机废气的显热形式排入大气。环冷机是烧结矿生产中重要设备之一，耗电量大，其稳定运行关系到烧结矿生产效率、效益和技术指标。因此，提高环冷机的密封效果及冷却效率，保障其高效稳定运行，对于烧结工序实现节能减排意义重大。山钢股份莱芜分公司炼铁厂借新建环冷机的契机，分析环冷机漏风主要原因，吸取以前环冷机易发故障经验，考察各大钢厂环冷机使用情况，协同环冷机生产制造厂家，对环冷机进行了改造。目前，两台580 m2环冷机已在线使用8个月，密封效果好，漏风率低，定修周期内设备零故障，使用效果较好。

2 环冷机存在问题分析

2.1 环冷机漏风原因［1］

1）底部漏风。现有鼓风式环冷机底部密封基本均采用橡胶板密封，橡胶板较多采用耐磨橡胶，具有一定的硬度和弹性。由于鼓风环冷机长期在高温、高粉尘环境下运行，橡胶密封板磨损严重，环冷机漏风率增加，不仅影响余热蒸汽的回收量，增加冷却电耗，且密封系统维护费用升高。其次，橡胶板有一定硬度，当其与台车梁底部或块料发生挤压时，易发生折断，从而导致漏风。

2）栏板漏风。环冷机台车栏板多采用Q235普通碳素结构钢焊接而成，通过螺栓紧固在台车体上。Q235 耐温在350 ℃以下，环冷机工作环境恶劣，其进料口烧结矿料温高达800 ℃左右，长时间运行，台车栏板会产生不同程度的变形，栏板与栏板之间、栏板与台车之间都会形成缝隙，造成漏风。

3）横梁漏风。卸矿后在台车复位过程中，由于关节轴承存在一定轴向间隙，导致台车体与三角梁端面的密封胶板接触不良，造成三角梁处漏风。

4）烟罩漏风。为防止运动的台车栏板碰撞烟罩，栏板与烟罩之间留有一定的间隙。从环冷机环形截面来看，烟罩边沿距烧结矿也有一定的距离，当余热系统的引风机通过烟罩抽取烧结矿的热量时，冷风就会从间隙进入，影响烟气温度，降低发电量。

2.2 环冷机易发故障点分析

1）传动装置（摩擦传动）故障。环冷机的传动，多采用主、被动摩擦轮夹紧连接在回转框架上的磨擦板，通过摩擦力使摩擦板带动回转框架转动，上侧为被动摩擦轮，在它的侧面设置夹紧装置用于调整摩擦轮与摩擦板之间的夹紧力，使摩擦轮与摩擦板之间得到适当的摩擦力。环冷机全为露天布置，雨雪天气时，水油混合物附着在摩擦板上，加之使用年限增长后，摩擦板、摩擦轮表面粗糙度变小，摩擦轮与摩擦板之间摩擦力不够（压力不够），此时易发生打滑事故［2］。处理时需增大摩擦轮侧夹紧装置内碟形碟簧的压入量以增加压力（通常需要液力千斤顶）；如果没有工具，也可在摩擦轮上加焊疤（增大轮径）来增加压力，处理故障时间不低于2 h。

2）台车轮故障。环冷机台车与框架三角梁通过关节轴承连接，由于关节轴承存在轴向间隙，加上环冷机跑偏其框架的运转轨迹并非纯圆，会使台车车轮轴承在运行时受到一定的轴向力，此轴向力超出轴承的受力范围后，就会导致轴承损坏，此种现象在设备运行后期尤其明显，导致故障率居高不下、维护成本增加。再者，台车轮轴承锁紧螺母的止退垫强度不够，导致锁紧螺母松动，轴承位移，车轮脱落［3］。台车车轮出现故障后，台车很容易在卸矿曲轨处卡住或脱轨，此类故障处理十分困难。

3）支撑辊轮故障。在环冷机卸矿段，回转框架为悬空状态。为增加回转框架的支撑强度，一般都在卸矿槽罩内设计4或5个支撑辊轮，用以支撑回转框架。卸矿槽罩内有大量粉尘，致使支撑辊轮运行环境极其恶劣，无法点检维护。另外辊轮轴承主要通过辊轮轴上的加油孔加注油脂润滑，在两次加油间隙，加油孔内的油脂容易干燥堵塞油孔，导致轴承得不到润滑而损坏。轴承损坏后卡死辊轮，或使辊轮脱落后卡在卸矿槽出料口导致环冷故障停机［4］。

4）卸矿曲轨故障。长时间运行后，导致卸矿曲轨变形。曲轨易出现内、外侧轨道外张现象，当外张到一定程度，易发生台车掉道事故。处理时，需借助吊索具将掉道台车抬起，依靠外力使台车复位，该种类型故障单次处理时间较长，对正常生产影响较大。

3 改进措施

3.1 环冷机回转框架的支撑方式改进

传统环冷机的台车在回转框架底部，整个回转框架是靠台车支撑，台车车轮与台车体通过轴、轴承进行连接。在卸矿区台车需要卸矿，就会与框架呈一定角度张开，卸完矿料后又与框架接触，这是造成密封困难、漏风严重的根本原因。此次改进时，环冷机台车通过轴固定在回转框架上，随框架同步运转。环冷机内外两侧各设计一排固定的立式支撑辊，用以支撑整个回转框架（见图1）。台车的功能只有储矿、卸矿，不参与支撑框架，给密封留出了足够的空间。莱钢580 m2环冷机采用的是弹性滑板密封，该套密封由下部密封滑板、弹性密封及密封支架3部分组成。密封支架为一槽形板，垂直焊接在风箱上沿，弹性密封安装在其上部。下部密封滑板置于弹性密封和环冷机回转框架的密封面之间。弹性密封里装有弹簧，具有自动补偿功能，运行过程中，其与下部密封滑板一直保持贴合的状态（见图2），做到可靠密封。同时密封滑板使用自润滑材料，使用寿命长。

图1 环冷机回转框架

图2 弹性滑板密封

3.2 台车栏板漏风治理

台车栏板依旧采用Q235普通碳素结构钢材质，但栏板内侧全部安装有耐高温预制块，预制块安装时确保预制块接缝处与两块相邻台车栏板接缝处错开，有效避免了漏风。预制块与台车栏板之间，还衬有一层耐高温硅酸铝纤维毯，绝热保温性能好，能防止台车栏板热变形，有效提高了台车栏板使用寿命，杜绝了台车栏板漏风，其性能参数见表1。

表1 预制块性能参数

3.3 上部烟罩密封改进

烟罩密封采用水密封。水密封装置本体结构为两个环型水槽，分别安装在环冷机内、外台车栏板上方的台车两侧壁板及三角梁上。水槽内装水，上部烟罩底部的密封板直接插入水槽内，形成水密封（见图3）。

生产过程中，水密封环型水槽随台车栏板、回转框架做圆周运动，烟罩底部密封板静止不动，消除了以往的烟罩漏风点，避免了大量的热气与灰尘从烟罩两侧吹出，即能保护传动装置，又能提高环冷机周围的环境质量，降低岗位人员的清扫工作量。

3.4 传动系统改进

将摩擦传动改为销齿传动。销齿传动作为定轴齿轮传动的一种特殊形式，适用于低速、重载的机械传动和粉尘较多、工况恶劣的场合。其中，具有圆柱销齿的大轮为销轮，另一个小轮为齿轮［5］。销轮的轮齿是圆柱销，与一般齿轮相比，具有结构简单、加工容易、造价低、拆卸方便等优点。在580 m2环冷机中，销轮固定在回转框架上，当电机、硬齿面减速机驱动齿轮时，通过齿轮轮齿与销轮的圆柱销啮合，从而带动回转框架做圆周运动。销齿传动中，两轮传动为定比传动，而且3 套传动装置由电气连锁控制，因此整个环冷机回转框架运转平稳，且圆柱销使用寿命长，可在线检修更换，便于维护。

图3 烟罩水密封示意图

3.5 新型台车改进

取消台车车轮、卸矿曲轨及卸矿槽内支撑辊轮，消除故障点。环冷机扇形台车铸造整体加工，非以往的铆焊结构，能有效保证台车内外圈弧面与回转体内外圈间隙紧凑。台车由台车车体、台车轴和摇臂组成，台车车体通过轴安装在回转框架底部，台车轴隐藏在三角梁底部一圆弧面结构的内凹槽内，减少了卸矿时物料的磨损和漏料造成的堵塞，降低了台车受损率，延长了其使用寿命。台车卸矿后，复位时采用双复位轮，前低后高，保证台车复位平稳可靠，提高了生产效率和质量。

4 应用效果

实践证明，高效节能密封的580 m2环冷机投产使用后，密封效果好，漏风率低，设备运行稳定，有效解决了现场的漏风、粉尘、热污染等问题，减少了设备维护量。传统老式环冷机漏风率在30%～40%，该环冷机漏风率保持在5%左右，同等冷却效果下，可以减少1 台环冷鼓风机运行，同时吨矿发电量在24 kW·h 左右，与其他钢厂吨矿发电量22 kW·h相比，节能效果显著。