液密封環(huán)冷技術(shù)的應(yīng)用

李 琦（天津天鐵冶金集團(tuán)煉鐵廠，河北涉縣056404）

0 引言

天鐵集團(tuán)煉鐵廠新一燒車間建于2013年12月18日，于2014年12月24日投產(chǎn)，主要設(shè)備是一臺400 m2燒結(jié)機(jī)，年產(chǎn)燒結(jié)礦400萬t。隨著鋼鐵企業(yè)的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保意識逐步增強(qiáng)，對燒結(jié)系統(tǒng)設(shè)備環(huán)冷機(jī)的節(jié)能環(huán)保效果要求越來越高。經(jīng)過充分的考察和論證，天鐵集團(tuán)煉鐵廠新一燒車間環(huán)冷機(jī)決定采用液密封的環(huán)冷機(jī)，設(shè)計能力為460 m2液密封環(huán)冷機(jī)，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求，取得了良好的節(jié)能效果。

1 環(huán)冷技術(shù)原理

燒結(jié)機(jī)卸下的燒結(jié)餅經(jīng)單輥破碎后，進(jìn)入給礦漏斗，由給礦漏斗連續(xù)均布在環(huán)冷臺車篦板上，回轉(zhuǎn)框架由傳動裝置的摩擦輪驅(qū)動，通過鉸鏈拖動雙層臺車體在水平軌道上作勻速圓周運(yùn)動。同時，環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)將冷空氣經(jīng)風(fēng)管送入環(huán)形風(fēng)道，環(huán)形風(fēng)道上有與各個雙層臺車體一一對應(yīng)的支管，將冷風(fēng)分別送入雙層臺車體內(nèi)腔。環(huán)形風(fēng)道的密封槽裝置中密封的介質(zhì)采用水，杜絕了漏風(fēng)，這樣冷風(fēng)就會在正壓力作用下，穿過雙層臺車的上層篦板和連接梁的上層篦條進(jìn)入熱燒結(jié)礦料層，并與之進(jìn)行熱交換。熱風(fēng)不斷從料面排出，直接排入大氣（或余熱利用），熱燒結(jié)礦逐漸得到冷卻，從篦板間隙落下的散料和粉料就集成在雙層臺車腔體內(nèi)的下層平板上。當(dāng)臺車回轉(zhuǎn)至卸料區(qū)時，熱燒結(jié)礦逐漸冷卻至理想溫度120℃。這時，雙層臺車體的車輪開始沿曲軌下降，臺車體繞固定球鉸轉(zhuǎn)動而緩慢傾斜，將篦板上已冷卻的燒結(jié)礦和下層平板上的散料一同卸至卸礦漏斗，并由卸礦漏斗下的板式給礦機(jī)將其送至成品皮帶運(yùn)輸機(jī)上。雙層臺車體卸料后，車輪又沿曲軌上升至復(fù)位。至此，環(huán)冷機(jī)完成了熱燒結(jié)礦冷卻的全部過程。液密封環(huán)冷機(jī)工作原理見圖1。

2 改進(jìn)內(nèi)容及措施

液密封環(huán)冷機(jī)與普通環(huán)冷機(jī)主要存在以下區(qū)別：

2.1 雙層結(jié)構(gòu)臺車

臺車篦板層與下層平板之間用支承立板相聯(lián)接，支承立板沿臺車運(yùn)行方向布置，前后端敞開，板面開有通風(fēng)口，面對進(jìn)風(fēng)口方向。在臺車上、下層之間，由內(nèi)、外側(cè)的下側(cè)密封板和前后置連接梁圍成了一個四周封閉的空間，工作時，固定密封區(qū)的密封橡膠被壓緊，從臺車內(nèi)側(cè)密封板進(jìn)風(fēng)口進(jìn)來的冷卻風(fēng)在正壓力作用下從箱型封閉區(qū)上方穿過篦板進(jìn)入燒結(jié)礦料層，并與之進(jìn)行熱交換。

圖1 液密封環(huán)冷機(jī)工作原理圖

在裝料和冷卻過程中，部分粉料和小顆粒散料從篦板的篦條縫隙落到臺車下層平板上。隨著臺車運(yùn)行至卸料區(qū)，臺車卸料時，粉料和燒結(jié)礦料一同卸到卸礦漏斗內(nèi)。

采用雙層結(jié)構(gòu)的臺車，無需配置風(fēng)箱、雙層卸灰閥及輸灰系統(tǒng)，設(shè)備簡化、重量輕，減少了故障點(diǎn)，提高了設(shè)備作業(yè)率，節(jié)約了維護(hù)檢修費(fèi)用和人工費(fèi)。

2.2 環(huán)形密封槽裝置、端部密封

環(huán)形密封槽裝置是回轉(zhuǎn)體與環(huán)形混凝土風(fēng)道之結(jié)合部裝置，即運(yùn)動體與非運(yùn)動體相互嵌入組成的環(huán)形密封裝置。它由以下幾個部分組成：一部分是固定在機(jī)架上的環(huán)形密封槽，另一部分則是與環(huán)形密封槽相倒置、斷面呈門型的移動風(fēng)道裝置。門型密封槽的上部密封板開孔與臺車進(jìn)風(fēng)口相通，實(shí)行軟聯(lián)接。門型密封槽懸掛式安裝在連接梁上，其吊裝構(gòu)件充分考慮到了回轉(zhuǎn)框架安裝的橢圓變形以及非標(biāo)準(zhǔn)圓度運(yùn)轉(zhuǎn)在徑向方向上對門型密封槽的影響。

根據(jù)余熱回收將冷卻區(qū)和非冷卻區(qū)相分隔的要求，在環(huán)冷機(jī)的高溫區(qū)和低溫區(qū)的環(huán)形密封槽間，以及密封槽的頭、尾處均設(shè)有端部密封裝置。用以防止高、低溫冷卻區(qū)間，以及冷卻區(qū)和非冷卻區(qū)間相互竄風(fēng)。密封的介質(zhì)采用水，運(yùn)動阻力小，消耗量少，且回轉(zhuǎn)臺車運(yùn)行平穩(wěn)，驅(qū)動功率小，節(jié)約了能源。

2.3 環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)能控制

環(huán)冷風(fēng)機(jī)采用節(jié)能設(shè)計，最后一臺采用變頻節(jié)電技術(shù)。共設(shè)置5臺環(huán)冷鼓風(fēng)機(jī)，4臺工頻運(yùn)行，1臺變頻運(yùn)行。檢測儀表有高溫?zé)煔鉁囟?、燒結(jié)礦冷卻后溫度、每臺風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量。根據(jù)燒結(jié)礦產(chǎn)量，燒結(jié)礦冷卻后的溫度要求，計算出所需要的鼓風(fēng)量，來確定多少臺電機(jī)工頻運(yùn)行，及第5臺風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率。再根據(jù)燒結(jié)冷礦卻后的溫度對第5臺風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率進(jìn)行微調(diào)。本控制方法通過獲取物料的放熱量、冷卻風(fēng)吸熱量等數(shù)據(jù)，監(jiān)測冷卻風(fēng)與物料的熱交換情況，據(jù)此控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，將粗狂的風(fēng)量控制變?yōu)榫_的風(fēng)量控制，使用最恰當(dāng)?shù)娘L(fēng)量，達(dá)到燒結(jié)礦的冷卻效果，減少電量消耗，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行。

2.4 水槽水位自動控制

實(shí)現(xiàn)環(huán)冷水槽水位全自動控制，達(dá)到進(jìn)出水流量平衡，避免溢水和缺水，低水位主控室自動報警。環(huán)冷水槽水位使用雷達(dá)料位計測量，非接觸式水位測量，通過發(fā)射-反射-接收電磁波方式測量水位，測量不受氣層、蒸汽、壓力、溫度變化的影響。水位信號傳入控制室后，根據(jù)測量的實(shí)際水位、環(huán)冷機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)控制電磁閥自動加水，達(dá)到進(jìn)出水流量平衡，既減少了用水量，又保證了水槽的密封效果，避免溢水和缺水，實(shí)現(xiàn)了低水位、高水位主控室自動報警。

2.5 水溫控制

實(shí)現(xiàn)環(huán)冷水溫檢測控制，當(dāng)水溫低時加蒸汽，并在主控室報警。為了防止冬季結(jié)冰，使用熱電阻對水槽水位實(shí)時檢測，當(dāng)溫度低于警戒值時，自動通入蒸汽給水加熱。

2.6 打滑檢測

設(shè)置一臺環(huán)冷臺車打滑檢測器，采用非接觸式測速檢測器，實(shí)現(xiàn)環(huán)冷臺車打滑檢測。采用新型接觸式打滑檢測設(shè)備，防止環(huán)冷機(jī)嚴(yán)重打滑造成事故，采用ARM單片機(jī)技術(shù)，嵌入式控制原理，工作穩(wěn)定可靠，功能強(qiáng)大。打滑檢測設(shè)備輸出模擬4～20 mA電流信號對環(huán)冷的速度實(shí)時檢測，并和環(huán)冷機(jī)的設(shè)定速比較，及時發(fā)現(xiàn)環(huán)冷打滑，提前處理，避免事故擴(kuò)大。

3 技術(shù)的創(chuàng)新性

采用液密封環(huán)冷機(jī)，是節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)的重要技術(shù)創(chuàng)新。

采用雙層結(jié)構(gòu)的臺車解決了散料收集的問題；無需配置風(fēng)箱、雙層卸灰閥及輸灰系統(tǒng)，設(shè)備簡化、重量輕，減少了故障點(diǎn)，提高了設(shè)備作業(yè)率，節(jié)約了維護(hù)檢修費(fèi)用和人工費(fèi)。

采用新型的環(huán)形密封槽裝置、端部密封解決了漏風(fēng)嚴(yán)重的問題，密封的介質(zhì)采用水，運(yùn)動阻力小，消耗量少，且回轉(zhuǎn)臺車運(yùn)行平穩(wěn)，驅(qū)動功率小，節(jié)約了能源，改善了環(huán)境。

液密封環(huán)冷風(fēng)機(jī)采用節(jié)能設(shè)計，最末端一臺采用變頻節(jié)電技術(shù)，節(jié)約了能源。

實(shí)現(xiàn)了環(huán)冷水槽水位全自動控制，達(dá)到進(jìn)出水流量平衡，避免溢水和缺水，低水位主控室自動報警。

實(shí)現(xiàn)了環(huán)冷水溫檢測控制，當(dāng)水溫低時加蒸汽，并在主控室報警。

設(shè)置一臺環(huán)冷臺車打滑檢測器，采用非接觸式測速檢測器，實(shí)現(xiàn)環(huán)冷臺車打滑檢測。

4 結(jié)束語

經(jīng)過一年多的運(yùn)行，設(shè)備能夠連續(xù)可靠運(yùn)行，作業(yè)率保證≥99.50%；密封性能好，漏風(fēng)率≤10%；比普通環(huán)冷節(jié)電10%，性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求，取得了良好的效果，同時改善了燒結(jié)環(huán)境，優(yōu)化了職工工作環(huán)境和燒結(jié)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境，有利于職工身心健康，同時降低了檢修工人的勞動強(qiáng)度。