新型液密封環(huán)冷機設(shè)計研究

舒文藝

摘 要：本文深入分析現(xiàn)有環(huán)冷機發(fā)展現(xiàn)狀及其存在的問題，進而對現(xiàn)有環(huán)冷機的密封結(jié)構(gòu)、散料收集裝置以及運動機構(gòu)等進行了改進設(shè)計。

關(guān)鍵詞：環(huán)冷機；密封；燒結(jié)

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

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

1 環(huán)冷機發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 傳統(tǒng)燒結(jié)環(huán)冷機

傳統(tǒng)燒結(jié)環(huán)冷機普遍存在的問題：

（1）漏風(fēng)率高，一般漏風(fēng)率為3000，嚴(yán)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(yīng)燒結(jié)廠高達97%-98%的作業(yè)率要求；

（3）余熱回收和余熱發(fā)電效果差，不能滿足精細化管理需求；

（4）現(xiàn)場環(huán)境差，不能滿足國家在環(huán)境保護方面口益嚴(yán)格的要求。

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

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

傳統(tǒng)環(huán)冷機的工作原理是可行的，但其對制造和安裝質(zhì)量要求過高，且設(shè)備的強度和剛度不足，因此造成國內(nèi)傳統(tǒng)環(huán)冷機的應(yīng)用效果普遍不好。環(huán)冷機的壽命一般僅為十年，且修復(fù)難度大、成木高。

可見，傳統(tǒng)燒結(jié)環(huán)冷機由于長時間未更新?lián)Q代，所應(yīng)用的技術(shù)比較老舊，而其結(jié)構(gòu)自身又有諸多需要優(yōu)化升級的地方，因此存在可靠性低、能耗高、污染嚴(yán)重等缺陷，不符合國家產(chǎn)業(yè)政策的要求。

1.2 環(huán)保燒結(jié)環(huán)冷機

環(huán)保燒結(jié)環(huán)冷機與傳統(tǒng)燒結(jié)環(huán)冷機的原理是相似的，不同之處主要在于回轉(zhuǎn)部分以及供風(fēng)系統(tǒng)。回轉(zhuǎn)部分引入了雙層臺車的結(jié)構(gòu)形式，取消了雙層閥和散料處理小車，散料同燒結(jié)礦一并卸入排料溜槽；雙層臺車采用平面密封，臺車的進風(fēng)方向也從底部轉(zhuǎn)移到了內(nèi)側(cè)面；改傳統(tǒng)固定大風(fēng)箱為移動式環(huán)形風(fēng)箱，增加了環(huán)形水槽結(jié)構(gòu)，對風(fēng)箱實現(xiàn)液體密封。

正是由于風(fēng)箱結(jié)構(gòu)形式及其密封方式的改變，設(shè)備漏風(fēng)率得到了一定的降低，因此相對傳統(tǒng)燒結(jié)環(huán)冷機而言，節(jié)能效果有所改善，但仍無法避免傳統(tǒng)環(huán)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(tǒng)環(huán)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(fēng)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(yán)重影響作業(yè)環(huán)境。該問題又是由于設(shè)備自身結(jié)構(gòu)原因所產(chǎn)生的，無法從根木上解決，是制約液密封環(huán)冷機發(fā)展的最主要因素。此外，該設(shè)備采用兩段密封，風(fēng)道較長，風(fēng)壓損失嚴(yán)重，影響了節(jié)能效果。采用雙層臺車結(jié)構(gòu)也造成了風(fēng)箱小、風(fēng)壓不均的情況，影響冷卻效果。采用水做為密封介質(zhì)使得設(shè)備在高寒地區(qū)的應(yīng)用具有局限性，其運營維護成木會大幅度增加。

2 新型環(huán)冷機設(shè)計

2.1 新型環(huán)冷機的設(shè)計

新型環(huán)冷機主要由驅(qū)動裝置、回轉(zhuǎn)臺車及框架、鼓風(fēng)系統(tǒng)、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(fēng)循環(huán)系統(tǒng)等組成。

（1）密封設(shè)計：新型環(huán)冷機的密封采用動密封和靜密封相結(jié)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(xiàn)環(huán)冷機的嚴(yán)格密封，取得比較好的密封效果。

（2）散料收集裝置設(shè)計：新型環(huán)冷機，雙層結(jié)構(gòu)的臺車，其上層承裝燒結(jié)礦，下層為冷卻風(fēng)腔并同時兼具散料收集功能；臺車卸料時，散料同燒結(jié)礦一并卸入排料溜槽內(nèi)，從而實現(xiàn)散料的自動收集。

（3）運動機構(gòu)設(shè)計：新型環(huán)冷機，回轉(zhuǎn)框架及臺車由兩套摩擦輪驅(qū)動在軌道上作圓周運動；冷卻風(fēng)通過鼓風(fēng)機經(jīng)環(huán)形風(fēng)道鼓入臺車的下層風(fēng)腔內(nèi)；冷卻風(fēng)在壓力的作用下穿過臺車上層篦板進入燒結(jié)礦料層進行熱交換使燒結(jié)礦冷卻。

2.2 新型環(huán)冷機的優(yōu)點

新型環(huán)冷機與現(xiàn)有環(huán)冷機相比，具有如下優(yōu)點：

（1）新型環(huán)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(fēng)率低，可減少風(fēng)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(huán)冷機散料同燒結(jié)礦一并卸入排料溜槽，無需單獨配置散料收集系統(tǒng)；

（3）新型環(huán)冷機采用環(huán)型水槽密封，可適應(yīng)回轉(zhuǎn)框架的跑偏；

（4）新型環(huán)冷機配置簡化緊湊，節(jié)省工程建設(shè)投資；

（5）新型環(huán)冷機動力環(huán)節(jié)少，維護工作量小，提高了設(shè)備作業(yè)率，節(jié)省了維護費用。

3 結(jié)語

現(xiàn)有的環(huán)冷機存在漏風(fēng)嚴(yán)重，故障點多，能耗比較高、散料收集比較困難、導(dǎo)致密封不嚴(yán)，并且不能適應(yīng)回轉(zhuǎn)框架的跑偏等問題，本文首先深入分析現(xiàn)有環(huán)冷機的缺陷，并對現(xiàn)有環(huán)冷機的密封結(jié)構(gòu)、散料收集裝置以及運動機構(gòu)等進行了改進設(shè)計，新型環(huán)冷機具有很好的密封效果，散料收集方便，結(jié)構(gòu)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.