本文介绍了一种新型机械密封在柳钢2号360m^2烧结环冷机的改造过程、应用情况及改进。合理分配冷却风量,有效应对烧结生产中的各种波动工况,提高热能回收利用率,减少因人为因素而导致的自耗电无意义损耗,最终达到提高发电量降低自耗电占比的目标,提升经济效益。

主要对柳钢1号360 m2烧结机原环冷系统烟气余热利用状况及影响因素进行深入分析和详细阐述,并有针对性地通过采取环冷机设备节能环保升级改型、深度挖掘环冷系统余热回收潜力、合理调配环冷机各段风量关系等多项措施,进一步优化了1号360 m2烧结机环冷系统热风制度,且有效解决了烧结环冷系统余热资源浪费的问题,极大提高了环冷机烟气热能利用率,产线余热发电量和回热温度分别提高9.59 kWh/t和42℃,余热利用效率提高34.27%,取得了显著的经济效益。

对莱钢烧结生产原环冷机漏风原因及影响设备运行稳定的多发故障点进行了系统分析,通过环冷机传动系统改型、台车改进、烟罩上部水密封、环冷机弹性滑道密封等多项技术措施,使环机漏风率保持在5%左右,节能效果显著。

环冷机作业过程中产生不均匀热变形而导致的运行不平稳、卡轨等一系列问题,严重影响环冷机作业效率和企业经济效益。为准确预测环冷机不均匀的空间温度和热变形分布,本文采用有限元方法,分别在Ansys温度模块和耦合模块中对环冷机的温度场和热变形场进行分析研究,并对设备运行现场温度进行测量以佐证本文仿真结果的准确性和可靠性。结果显示:设备栏板上的温度梯度明显,从上部至下部呈递减趋势,环冷机温度场按圆周方向可分为高、中、低温区三个区域;环冷机热变形明显,栏板呈现向外壁方向弯曲的趋势,侧轨道变形沿圆周方向呈起伏波动状态,于高温区达到最大值。现场实验数据与仿真结果吻合度较高,表明本文所采用的有限元分析方法可准确预测设备运作过程中结构的空间温度效应,可为新型环冷机的安装指导提供可靠的理论支撑。

为了解决国内环冷机卸矿漏斗与卸料槽之间密封问题,研发设计一种柔性密封装置。此结构装置既实现了卸矿漏斗与卸料槽之间的绝对密封,又能确保卸矿漏斗上称重传感器的灵敏度;柔性密封装置内部设有耐磨衬板,防止物料在下落过程中直接冲刷柔性金属膨胀节,提高了整个装置的使用寿命;柔性密封装置分别与卸矿漏斗上部和卸料槽下部连接,其拆卸、维修方便;柔性密封装置的研发设计,提高了环冷机的整体密封性,减少故障率,降低了维修成本。

底卸式环冷机是冷却烧结矿和回收余热的主体设备,它将高温烧结矿冷却到120℃以下。环冷机的周向温度梯度导致装料台车的不均匀变形,严重时可引起环冷机跑偏、卡轨等故障。因此,在回转框架内侧设置侧挡辊,它与侧轨的间隙通常根据大型环冷机的经验值确定。然而,对于直径为30 m、有效冷却面积为180 m2的中型液密封环冷机,由于环冷机的变形形式和变形量不同,该经验间隙量不再适用,并导致运行中突然向一侧径向滑移达20 mm,威胁生产安全。因此,文中采用热机耦合变形有限元方法,计算180 m2液密封环冷机的温度场和热机耦合变形,分析了侧轨变形特征和变形量值,重新调整侧挡辊与侧轨之间的间隙量,解决了突然径向滑移故障,运行效果良好。

考虑到环冷机普遍存在着严重漏风问题,依据磁流变液在外加磁场作用下能呈现出可调的流变特性和可控的屈服应力这一特性,将磁流变液密封技术应用于环冷机,以达到有效解决环冷机漏风的目的。将磁流变液看作Bingham流体,建立磁流变液磁场力和屈服应力数学函数表达式,通过有限元分析,研究非磁性密封槽内的磁流变液在外加磁场力作用下流变和屈服特性,仿真结果表明磁流变液在磁场中具有一定的耐压能力,可平衡环冷机内外压差,起到密封作用,并且非磁性隔板边界处磁流变液屈服应力随密封间隙的增大而减小,同时采用线性拟合方法得到了磁流变液屈服应力表达式以计算非磁性隔板移动所需拉力。在此基础上,通过实验验证了有限元仿真结果的正确性,即采用磁流变液密封的方法可有效地解决环冷机漏风问题。