新型液密封环冷机设计研究

摘 要：本文深入分析现有环冷机发展现状及其存在的问题，进而对现有环冷机的密封结构、散料收集装置以及运动机构等进行了改进设计。

关键词：环冷机；密封；烧结

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.010

烧结矿的冷却过程是烧结矿生产工艺中的重要工序。在保证烧结矿冷却效果的前提下，如何提高烧结矿余热回收利用率是人们关注的焦点问题[1]。为了提高余热利用率，国内外学者不断改进烧结矿的冷却工艺[2]。

1 环冷机发展现状及存在的问题

1.1 传统烧结环冷机

传统烧结环冷机普遍存在的问题：

（1）漏风率高，一般漏风率为3000，严重的高达5000，造成冷却效果不好和能源的巨大浪费；

（2）故障率高，难以适应烧结厂高达97%-98%的作业率要求；

（3）余热回收和余热发电效果差，不能满足精细化管理需求；

（4）现场环境差，不能满足国家在环境保护方面口益严格的要求。

传统烧结环冷机对设备精度要求很高，而设备精度主要靠现场安装来保证，因此对安装质量要求极高。许多环冷机故障率高是由于安装精度不足造成的，如三轨与回转部分不同心，圆度没有达到设计要求等。设备带病工作又会引起附加荷载增大，进而导致水平轨道窜轨，车轮、曲轨磨损严重以及台车掉道等问题。在设备制造和安装过程中，对应力消除不良也会引起设备变形，使设备精度降低，

如回转框架采用H型钢现场组装并焊接成多边形结构，现场组焊时产生大量焊接应力，应力释放时就会造成设备变形。密封部分均为结构件，制造厂容易出现重视程度不够，制造精度不足，应力消除不彻底的问题，进而引起设备在使用过程中变形，密封支架接缝处钢板出现高低差等问题，最终导致橡胶板撕裂、漏风、烧结矿冷却不充分而烧皮带等故障出现。此外，传统环冷机的回转框架刚度相对较小，设备运行一段时间后也容易产生变形，设备的精度下降，进而因框架不“圆”引起诸多的故障

传统环冷机的工作原理是可行的，但其对制造和安装质量要求过高，且设备的强度和刚度不足，因此造成国内传统环冷机的应用效果普遍不好。环冷机的寿命一般仅为十年，且修复难度大、成木高。

可见，传统烧结环冷机由于长时间未更新换代，所应用的技术比较老旧，而其结构自身又有诸多需要优化升级的地方，因此存在可靠性低、能耗高、污染严重等缺陷，不符合国家产业政策的要求。

1.2 环保烧结环冷机

环保烧结环冷机与传统烧结环冷机的原理是相似的，不同之处主要在于回转部分以及供风系统。回转部分引入了双层台车的结构形式，取消了双层阀和散料处理小车，散料同烧结矿一并卸入排料溜槽；双层台车采用平面密封，台车的进风方向也牡撞孔移到了内侧面；改传统固定大风箱为移动式环形风箱，增加了环形水槽结构，对风箱实现液体密封。

正是由于风箱结构形式及其密封方式的改变，设备漏风率得到了一定的降低，因此相对传统烧结环冷机而言，节能效果有所改善，但仍无法避免传统环冷机的其他缺陷。而且由于双层台车的平面密封长度比传统环冷机更长，难以保证每块台车的密封效果，受密封处夹料和风箱压力等因素影响，容易造成散料从双层台车平面密封处泄露，严重影响作业环境。该问题又是由于设备自身结构原因所产生的，无法从根木上解决，是制约液密封环冷机发展的最主要因素。此外，该设备采用两段密封，风道较长，风压损失严重，影响了节能效果。采用双层台车结构也造成了风箱小、风压不均的情况，影响冷却效果。采用水做为密封介质使得设备在高寒地区的应用具有局限性，其运营维护成木会大幅度增加。

2 新型环冷机设计

2.1 新型环冷机的设计

新型环冷机主要由驱动装置、回转台车及框架、鼓风系统、骨架、轨道装置、动静密封装置、给排料溜槽、密封罩及烟囱、走台、板式给矿机、热风循环系统等组成。

（1）密封设计：新型环冷机的密封采用动密封和静密封相结合的方式，其中，动密封采用液体密封；静密封采用橡胶密封，通过动静密封组合，实现环冷机的严格密封，取得比较好的密封效果。

（2）散料收集装置设计：新型环冷机，双层结构的台车，其上层承装烧结矿，下层为冷却风腔并同时兼具散料收集功能；台车卸料时，散料同烧结矿一并卸入排料溜槽内，从而实现散料的自动收集。

（3）运动机构设计：新型环冷机，回转框架及台车由两套摩擦轮驱动在轨道上作圆周运动；冷却风通过鼓风机经环形风道鼓入台车的下层风腔内；冷却风在压力的作用下穿过台车上层篦板进入烧结矿料层进行热交换使烧结矿冷却。

2.2 新型环冷机的优点

新型环冷机与现有环冷机相比，具有如下优点：

（1）新型环冷机动密封采用液体密封；静密封采用橡胶密封，通过动静密封组合，密封可靠、漏风率低，可减少风机装机容量，而且采用水密封，运动阻力小，能源消耗少；

（2）新型环冷机散料同烧结矿一并卸入排料溜槽，无需单独配置散料收集系统；

（3）新型环冷机采用环型水槽密封，可适应回转框架的跑偏；

（4）新型环冷机配置简化紧凑，节省工程建设投资；

（5）新型环冷机动力环节少，维护工作量小，提高了设备作业率，节省了维护费用。

3 结语

现有的环冷机存在漏风严重，故障点多，能耗比较高、散料收集比较困难、导致密封不严，并且不能适应回转框架的跑偏等问题，本文首先深入分析现有环冷机的缺陷，并对现有环冷机的密封结构、散料收集装置以及运动机构等进行了改进设计，新型环冷机具有很好的密封效果，散料收集方便，结构紧凑，投资成本大幅降低。

参考文献：

[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.