新型液密封環冷機設計研究

舒文藝

摘 要：本文深入分析現有環冷機發展現狀及其存在的問題，進而對現有環冷機的密封結構、散料收集裝置以及運動機構等進行了改進設計。

關鍵詞：環冷機；密封；燒結

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.010

燒結礦的冷卻過程是燒結礦生產工藝中的重要工序。在保證燒結礦冷卻效果的前提下，如何提高燒結礦余熱回收利用率是人們關注的焦點問題[1]。為了提高余熱利用率，國內外學者不斷改進燒結礦的冷卻工藝[2]。

1 環冷機發展現狀及存在的問題

1.1 傳統燒結環冷機

傳統燒結環冷機普遍存在的問題：

（1）漏風率高，一般漏風率為3000，嚴重的高達5000，造成冷卻效果不好和能源的巨大浪費；

（2）故障率高，難以適應燒結廠高達97%-98%的作業率要求；

（3）余熱回收和余熱發電效果差，不能滿足精細化管理需求；

（4）現場環境差，不能滿足國家在環境保護方面口益嚴格的要求。

傳統燒結環冷機對設備精度要求很高，而設備精度主要靠現場安裝來保證，因此對安裝質量要求極高。許多環冷機故障率高是由于安裝精度不足造成的，如三軌與回轉部分不同心，圓度沒有達到設計要求等。設備帶病工作又會引起附加荷載增大，進而導致水平軌道竄軌，車輪、曲軌磨損嚴重以及臺車掉道等問題。在設備制造和安裝過程中，對應力消除不良也會引起設備變形，使設備精度降低，

如回轉框架采用H型鋼現場組裝并焊接成多邊形結構，現場組焊時產生大量焊接應力，應力釋放時就會造成設備變形。密封部分均為結構件，制造廠容易出現重視程度不夠，制造精度不足，應力消除不徹底的問題，進而引起設備在使用過程中變形，密封支架接縫處鋼板出現高低差等問題，最終導致橡膠板撕裂、漏風、燒結礦冷卻不充分而燒皮帶等故障出現。此外，傳統環冷機的回轉框架剛度相對較小，設備運行一段時間后也容易產生變形，設備的精度下降，進而因框架不“圓”引起諸多的故障

傳統環冷機的工作原理是可行的，但其對制造和安裝質量要求過高，且設備的強度和剛度不足，因此造成國內傳統環冷機的應用效果普遍不好。環冷機的壽命一般僅為十年，且修復難度大、成木高。

可見，傳統燒結環冷機由于長時間未更新換代，所應用的技術比較老舊，而其結構自身又有諸多需要優化升級的地方，因此存在可靠性低、能耗高、污染嚴重等缺陷，不符合國家產業政策的要求。

1.2 環保燒結環冷機

環保燒結環冷機與傳統燒結環冷機的原理是相似的，不同之處主要在于回轉部分以及供風系統。回轉部分引入了雙層臺車的結構形式，取消了雙層閥和散料處理小車，散料同燒結礦一并卸入排料溜槽；雙層臺車采用平面密封，臺車的進風方向也從底部轉移到了內側面；改傳統固定大風箱為移動式環形風箱，增加了環形水槽結構，對風箱實現液體密封。

正是由于風箱結構形式及其密封方式的改變，設備漏風率得到了一定的降低，因此相對傳統燒結環冷機而言，節能效果有所改善，但仍無法避免傳統環冷機的其他缺陷。而且由于雙層臺車的平面密封長度比傳統環冷機更長，難以保證每塊臺車的密封效果，受密封處夾料和風箱壓力等因素影響，容易造成散料從雙層臺車平面密封處泄露，嚴重影響作業環境。該問題又是由于設備自身結構原因所產生的，無法從根木上解決，是制約液密封環冷機發展的最主要因素。此外，該設備采用兩段密封，風道較長，風壓損失嚴重，影響了節能效果。采用雙層臺車結構也造成了風箱小、風壓不均的情況，影響冷卻效果。采用水做為密封介質使得設備在高寒地區的應用具有局限性，其運營維護成木會大幅度增加。

2 新型環冷機設計

2.1 新型環冷機的設計

新型環冷機主要由驅動裝置、回轉臺車及框架、鼓風系統、骨架、軌道裝置、動靜密封裝置、給排料溜槽、密封罩及煙囪、走臺、板式給礦機、熱風循環系統等組成。

（1）密封設計：新型環冷機的密封采用動密封和靜密封相結合的方式，其中，動密封采用液體密封；靜密封采用橡膠密封，通過動靜密封組合，實現環冷機的嚴格密封，取得比較好的密封效果。

（2）散料收集裝置設計：新型環冷機，雙層結構的臺車，其上層承裝燒結礦，下層為冷卻風腔并同時兼具散料收集功能；臺車卸料時，散料同燒結礦一并卸入排料溜槽內，從而實現散料的自動收集。

（3）運動機構設計：新型環冷機，回轉框架及臺車由兩套摩擦輪驅動在軌道上作圓周運動；冷卻風通過鼓風機經環形風道鼓入臺車的下層風腔內；冷卻風在壓力的作用下穿過臺車上層篦板進入燒結礦料層進行熱交換使燒結礦冷卻。

2.2 新型環冷機的優點

新型環冷機與現有環冷機相比，具有如下優點：

（1）新型環冷機動密封采用液體密封；靜密封采用橡膠密封，通過動靜密封組合，密封可靠、漏風率低，可減少風機裝機容量，而且采用水密封，運動阻力小，能源消耗少；

（2）新型環冷機散料同燒結礦一并卸入排料溜槽，無需單獨配置散料收集系統；

（3）新型環冷機采用環型水槽密封，可適應回轉框架的跑偏；

（4）新型環冷機配置簡化緊湊，節省工程建設投資；

（5）新型環冷機動力環節少，維護工作量小，提高了設備作業率，節省了維護費用。

3 結語

現有的環冷機存在漏風嚴重，故障點多，能耗比較高、散料收集比較困難、導致密封不嚴，并且不能適應回轉框架的跑偏等問題，本文首先深入分析現有環冷機的缺陷，并對現有環冷機的密封結構、散料收集裝置以及運動機構等進行了改進設計，新型環冷機具有很好的密封效果，散料收集方便，結構緊湊，投資成本大幅降低。

參考文獻：

[1]A.C.CaPuto，G.Cardarelli，P.M.Pelagagge，Analysis of heat reeovery inGas-solid moving beds using a simulation approach[J].Appl.Therm.Eng.16（1）（1996）89-99.

[2]P.M.Pelagagge，A.C.CaPuto，G.Cardarelli，Optimization criteria of heat recovery from solid beds[J].Appl.Therm.Eng.17（1）（1997）57-64.

[3]P.M.Pelagagge，A.C.CaPuto，G.Cardarelli，Comparing heat reeovery schemes in solid beds eooling[J].Appl.Ther.Eng. l7（1997）1045-1054.