转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置及密封方法.pdf

本发明公开了一种转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置及密封方法。所述装置包括固定烟道、活动烟罩和保护法兰，保护法兰固定连接于活动烟罩的上端，活动烟罩套接于固定烟道外，保护法兰上设置用于密封保护法兰与固定烟道之间的环形气流通道的柔性圈。本发明结构简单，取消原有氮气或蒸汽密封方式中所需要的管道和阀组设施，用价格低廉的密封圈和简单的机械方法解决转炉活动烟罩的密封问题，密封效果良好，并且降低建设投资与生产运行成本，改善回收煤气质量。

1、  一种转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置，包括固定烟道、活动烟罩和保护法兰，保护法兰固定连接于活动烟罩的上端，活动烟罩套接于固定烟道外，其特征在于，保护法兰上设置用于密封保护法兰与固定烟道之间的环形气流通道的柔性圈。

2、  根据权利要求1所述的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置，其特征在于，所述柔性圈是多个密封块用钢丝绳串接而成的封闭圆环。

3、  根据权利要求2所述的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置，其特征在于，串接成所述封闭圆环的密封块为靠近圆心的内侧小、远离圆心的外侧大的楔形，密封块的侧壁之间紧密接触，密封块的内侧与固定烟道的外壁相接，密封块的上部设有凸起，凸起上设有用于穿设钢丝绳的通孔。

4、  根据权利要求3所述的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置，其特征在于，所述密封块内侧由上至下为向外突出的圆弧形。

5、  根据权利要求1所述的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置，其特征在于，所述密封块由铸铁或耐火材料制成。

6、  根据权利要求1至5中任一项所述的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置，其特征在于，所述柔性圈上方靠近上表面处设置圆环形压下钢圈，所述压下钢圈与保护法兰固定连接。

7、  一种转炉活动烟罩柔性圈机械密封方法，用于密封活动烟罩与固定烟道之间的环形缝隙，其特征在于，所述方法包括在保护法兰上设置用于密封保护法兰与固定烟道之间的环形气流通道的柔性圈的步骤。

8、  根据权利要求7所述的转炉活动烟罩柔性圈机械密封方法，其特征在于，所述在保护法兰上设置柔性圈的步骤具体包括将多个密封块用钢丝绳串接成封闭圆环的步骤，所述密封块为靠近圆心的内侧小、远离圆心的外侧大的楔形，密封块的上部设有凸起，凸起上设有用于穿设钢丝绳的通孔。

9、  根据权利要求8所述的转炉活动烟罩柔性圈机械密封方法，其特征在于，还包括在所述柔性圈上方接近上表面处设置圆环形压下钢圈，并将所述压下钢圈与所述保护法兰固定连接的步骤。

转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置及密封方法
技术领域
本发明涉及一种密封装置及密封方法，尤其涉及用于转炉活动烟罩的柔性圈机械密封装置及用于转炉活动烟罩的柔性圈机械密封方法。
背景技术
炼钢转炉生产中，由于回收煤气和工艺技术的要求，炉口上方的活动烟罩不仅需要能沿着炉口固定烟道下方垂直段进行上下升降动作，而且要对升降行程内活动烟罩与固定烟道之间构成的环形缝隙进行良好的动静态密封。目前公知的转炉活动烟罩氮气或蒸汽密封技术虽然是取代过去水密封技术的先进技术，但是仍然存在着密封装置构造复杂，需要设置专用供气(汽)管道设施，消耗能源，管理维护费用高，煤气质量较差的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单实用、不消耗能源，并能改善煤气质量的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置及密封方法。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置，包括固定烟道、活动烟罩和保护法兰，保护法兰固定连接于活动烟罩的上端，活动烟罩套接于固定烟道外，其特征在于，保护法兰上设置用于密封保护法兰与固定烟道之间的环形气流通道的柔性圈。
作为优选，所述柔性圈是多个密封块用钢丝绳串接而成的封闭圆环。
作为进一步的优选，所述串接成所述封闭圆环的密封块为靠近圆心的内侧小、远离圆心的外侧大的楔形，密封块的侧壁之间紧密接触，密封块的内侧与固定烟道的外壁相接，密封块的上部设有凸起，凸起上设有用于穿设钢丝绳的通孔。
作为进一步的优选，所述密封块内侧由上至下为向外突出的圆弧形。
作为优选，所述密封块由铸铁或耐火材料制成。
作为进一步的优选，所述柔性圈上方靠近上表面处设置圆环形压下钢圈，所述压下钢圈与所述保护法兰固定连接。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明还提供了一种转炉活动烟罩柔性圈机械密封方法，用于密封所述活动烟罩与固定烟道之间的环形缝隙，其特征在于，所述方法包括在保护法兰上设置用于密封保护法兰与固定烟道之间的环形气流通道的柔性圈的步骤。
作为优选，所述在保护法兰上设置柔性圈的步骤具体包括将多个密封块用钢丝绳串接成封闭圆环的步骤，所述密封块为靠近圆心的内侧小、远离圆心的外侧大的楔形，密封块的上部设有凸起，凸起上设有用于穿设钢丝绳的通孔。
作为进一步的优选，所述方法还包括在所述柔性圈上方接近上表面处设置圆环形压下钢圈，并将所述压下钢圈与所述保护法兰固定连接的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置结构简单，取消原有氮气或蒸汽密封方式中所需要的管道和阀组设施，用价格低廉的柔性密封圈和简单的机械方法解决转炉活动烟罩的密封问题，密封效果良好，并且降低建设投资与生产运行成本，改善回收煤气质量。
2、本发明转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置中的柔性密封圈只有底部裸露在固定烟道与活动烟罩之间环形缝隙上部的部分接触烟道内的高温烟气，其余大部分体积处于烟道外常温环境中，散热条件好，所以密封圈工作环境很好，使用寿命长，能长期无故障工作。
附图说明
图1为本发明一个实施例的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置局部剖视的主视示意图。
图2为图1所示的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置的局部俯视示意图。
图3为图1所示的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置的压下钢圈、角铁与保护法兰组装在一起的剖视示意图。
图4为图1所示的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置的压下钢圈、角铁与保护法兰组装在一起的俯视示意图。
图5为图1中所示的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置的密封块的主视示意图。
图6为图5所示的密封块的左视示意图。
图7为图5所示的密封块的俯视示意图。
附图标记说明
1-柔性圈          2-压下钢圈
3-角铁            4-密封块
5-钢丝绳          6-保护法兰
7-活动烟罩        8-固定烟道
9-通孔            10-凸起
具体实施方式
下面结合附图和本发明的一个具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1-7所示，本实施例的转炉活动烟罩柔性圈机械密封装置，包括活动烟罩7、固定烟道8和保护法兰6，保护法兰6固定连接于活动烟罩7的上端，活动烟罩7套接于固定烟道8外。为了对升降行程内活动烟罩7与固定烟道8之间构成的环形缝隙进行良好的动静态密封，在保护法兰6上设置用于密封保护法兰6与固定烟道8之间的环形气流通道的柔性圈1。
柔性圈1可以是各种能够在活动烟罩7及保护法兰6的升降移动过程中随着固定烟道8的外壁形状的微小变化而进行微调的密封装置。本实施例中的柔性圈1是多个密封块4用钢丝绳串接而成的封闭圆环。密封块4为靠近圆心的内侧小、远离圆心的外侧大的楔形。为了使柔性圈重心稳定，密封块4设计成扁平状。密封块4的上部设有凸起10，凸起10上设有用于穿设钢丝绳的通孔9。多个楔形的密封块4通过穿设于通孔9的钢丝绳围成一个封闭圆环，使密封块4的侧壁之间紧密接触，并使密封块4的内侧与固定烟道8的外壁相接。密封块4的底面由于自身的重量而压紧在保护法兰6的表面。在活动烟罩7及保护法兰6的升降移动过程中，当固定烟道8的外壁形状发生微小变化时，相应位置的楔形密封块4将沿保护法兰6的表面产生相适应的少量径向移动。由于钢丝绳的拉紧作用，整个封闭圆环的内圆周面仍然与固定烟道8的外壁相接。由于柔性圈依据固定烟道外壁圆周长设计与安装，串联密封块的钢丝绳长度为固定值，即使固定烟道外壁表面发生微小变化柔性圈也能灵敏调节，密封精度高。
作为一种优选，密封块4内侧由上至下为向外突出的圆弧形，使得密封块4与固定烟道8的外壁形成线接触。这种结构的好处是容易避免灰尘对密封效果的影响。当然，密封块4的内侧也可以做成其他可以使密封块4与固定烟道8的外壁形成线接触的形状，例如放倒的梯形，只要靠近固定烟道8的外壁的那一侧的梯形的底边足够小即可。
为满足密封部位烟道内侧烟气温度高的使用条件，密封块4由铸铁或耐火材料制成。密封块4当然也可以由其它适于此处使用的材料制成。由于密封块4的材料热膨胀系数与固定烟道8的材料热膨胀系数不同，以及密封块4的工作温度与固定烟道8的工作温度的差别，常温时柔性圈1的内圆周长应适当大于固定烟道8的外圆周长。
作为本实施例的一种优选方式，为了防止活动烟罩7在下降过程中由于某个密封块4与固定烟道8外壁表面接触而被向上翻起，影响密封效果，柔性圈1上方靠近柔性圈1的上表面处设置圆环形压下钢圈2，所述压下钢圈2的外沿通过多个角铁3与保护法兰6的外沿固定连接。
以一个具体转炉的活动烟罩和固定烟道为例，来揭示各部件的形状以及各部件之间的尺寸关系。如图1所示，柔性圈1、活动烟罩7、固定烟道8和压下钢圈2同圆心，图中Φ1为固定烟道8外壁圆直径；Φ2为柔性圈1内圆直径，2＝Φ1+3mm，Φ3为保护法兰6的内径，Φ3＝Φ1+60mm；Φ4为柔性圈1与压下钢圈2节圆直径，Φ4＝Φ3+80mm；Φ5为柔性圈1外圆直径，Φ5＝Φ4+140mm；Φ6为保护法兰外径，Φ6＝Φ5+70mm；为活动烟罩7垂直升降行程的下限位置标高；为活动烟罩7垂直升降行程的上限位置标高。
固定烟道8下部为水冷却壁向外翻起的双层壁结构，其内层为下口大上口小的喇叭形状，外层为直筒形。活动烟罩7为下口大上口小的喇叭形单层结构。保护法兰6水平焊接在活动烟罩7上口，其内圆Φ3与固定烟道8外壁圆Φ1之间构成宽度相等的环形缝隙，此缝隙可避免活动烟罩7在垂直升降过程中一旦发生水平方向位移时与固定烟道8相碰；柔性圈1由若干耐火材料制作的密封块4用钢丝绳5串连而成，安装时环绕固定烟道8外壁不固定放置在保护法兰6面上，以自身体积隔断烟道内外之间的环形缝隙。作为一种优选方式，如图1、图3、图4所示，在柔性圈1上方3毫米处设置压下钢圈2，若干均布在压下钢圈2周边的角铁3一端与压下钢圈2外沿焊接，一端与保护法兰6外沿焊接，所述压下钢圈2的外径小于所述柔性圈1的外径，所述压下钢圈2的内径大于所述柔性圈1的内径。当柔性圈1随着活动烟罩7下降过程中，如果某个密封块4与固定烟道8外壁接触发生向上刮带翻起时，能被固定在保护法兰6上的压下钢圈2强制压下，从而保证良好密封状态。
如图5、图6、图7所示，组成所述柔性圈1的多个密封块4均为相同的楔形结构，所述密封块4楔形结构上表面上设置凸起10，所述凸起10上开设用于将多个密封块4穿接在一起的穿孔9，所述穿孔9内穿设钢丝绳5。为了使柔性圈1重心稳定，密封块断面设计成扁平状。所述密封块4与所述保护法兰6相接触的底面为平面，与保护法兰6形成面接触；所述密封块4朝向固定烟道的一端为半圆形，内圆周长大于固定烟道8受热状态时外圆周长。所述柔性圈1的重心位于所述保护法兰6上表面上，所述柔性圈1的内圆部分悬空覆盖在所述环形缝隙上。柔性圈1断面外圆一端为直筒面形状，其外圆直径与保护法兰6的外径差值要大于两倍固定烟道8与活动烟罩7之间的环形缝隙宽度，保证柔性圈1发生最大水平滑移状态下不会越过保护法兰6界面。
柔性圈1的内径大于所述固定烟道8外壁圆直径，柔性圈1与固定烟道8之间留有膨胀缝隙。
作为优选，所述密封块4由铸铁或耐火材料制作。
本发明的安装方法与安装要求为：安装柔性圈1之前先将固定烟道8安装就位，再将取消原有气(汽)封装置的喇叭形活动烟罩7大口向下，小口向上套装在固定烟道8下部，并使活动烟罩7上端的保护法兰6与固定烟道8外壁之间构成的环形缝隙宽度相等，然后再将预制好的密封块4围绕固定烟道8逐个紧密接触码放在活动烟罩7上端的保护法兰6上面，最后再用柔性钢丝绳5将密封块4串连成周长固定的柔性圈1，此时的柔性圈1具有一定的柔性，也可称之为柔性密封圈。安装好的柔性圈1断面重心落在保护法兰6的上表面上，柔性圈1内圆部位悬空掩盖在环形缝隙上方。
本发明密封圈1自行调节的原理是：柔性密封圈1环绕固定烟道8外壁敷设，而由于其体积重量落在活动烟罩7的保护法兰6的面上，这种装配结构可使柔性密封圈1垂直方向位置随活动烟罩7升降变化，水平方向形状随着固定烟道8外圆形状变化，无论柔性密封圈1处于任何一个垂直高度，都对应一个同等高度的固定烟道8水平截面外圆形状，都能按照固定烟道8的外圆形状在保护法兰6的面上滑移变形，使柔性密封圈1与固定烟道8保持匝而不紧的最佳密封状态。实际应用中，活动烟罩7与固定烟道8的同圆心状态很稳定，柔性密封圈1升降过程不发生水平位移或水平位移量很小，相当于静止状态，同时柔性密封圈1只有底部裸露在环形环缝上部的部分接触烟道内高温烟气，其体积与大部分面积处于烟道外常温环境中，散热条件好，所以柔性密封圈1工作环境很好，使用寿命长，能长期无故障工作。