浅谈钢铁企业烧结余热利用中环冷机机架改造设计中的一些注意事项

摘 要：本文阐述了钢铁企业烧结余热利用环冷机机架改造设计中的一些注意事项，先从机架改造的重要性入手，主要从初步设计布置阶段、施工设计结构布置阶段、计算复核阶段共三部分应该注意的一些事项,在结构布置、构件选型、改造建模计算需要考虑的各项因素进行了描述。

关键词：余热利用；机架改造；结构布置；建模计算

Abstract: This paper describes the transformation of ring cooler design matters needing attention in the sintering waste heat, start with the importance of the reform, mainly from the preliminary design stage, construction items layout design layout stage, calculating the review stage consists of three parts which should be paid attention to in the structure, layout, component selection, transformation modeling the calculation of factors need to be considered are described.

Keywords: waste heat utilization; frame structure; transformation; numerical modeling中图分类号：TF089文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

随着我国经济的飞速发展，城市化和工业化进程不断加快，社会发展的同时带来的环境污染也日益严重。为有效缓解我国经济社会发展所面临的资源、环境制约，节能环保产业作为一个新兴产业应时代需求而生。传统钢铁企业烧结厂环式冷却机在冷却矿料时，将大量高温烟气直接排入大气，此部分高温烟气可以作为热源回收用于发电，达到节能环保的目的。环冷机余热回收的通常做法是将环冷机机架以及原有烟道改造后，在其高温段和中温段接出烟气管道将烟气回收到余热锅炉中作为发电热源。因为烧结环冷机机架构造复杂，用于余热回收利用的新增烟气管道荷载大，受环冷机本身影响的布置局限性也较大。而多数环冷机机架改造工程都是利用烧结生产线检修时的短暂时间间歇来进行施工，对改造的可操作性以及时效性要求也较高。所以，环冷机机架设计改造如何兼顾合理化、高效化成为烧结余热回收的重点和难点。在进行过多个项目环冷机机架改造设计后经验总结的基础上，本人就环冷机改造设计中各阶段应该注意的事项谈几点个人的建议：

在前期初步设计阶段，因为环冷机机架改造是基于工艺专业余热烟气管道布置的基础上进行设计的。所以在工艺专业初期余热回收管道布置时，结构专业就要及时参与沟通交流，力求新增管道布置合理的同时，管道支架点布置合理，传力简单明确。在初期环冷机改造布置支架点时结构专业需要考虑以下三个方面：首先，需要熟悉原有机架各构件的布置以及构件大小选型。第二，因环冷机区域地面环冷机机架的基础以及其它设备基础布置较为密集，所以在考虑支架布置时应优先考虑使用原有机架构件或者经过改造加固后的支架，以避免设计新增支架在地面生根时与已有的机架或设备基础发生冲突。若必须做落地支架时，则要注意新增支架基础与原有基础的避让。第三，在考虑利用原有机架或者新增烟道支架应如何布置时，要着眼于环冷机机架整体改造，明确各支架之间的相互关系。确保环冷机机架改造后各前后支架与支架间、支架与管道间布置合理无冲突。

在施工设计结构布置阶段，环冷机机架改造设计时，需要在初步设计的基础上做如下三点工作：第一，根据工艺专业提资中支架点位置以及标高要求，对原有机架各构件的布置以及当考虑新增烟道支架点时应如何改造做出全面整体的细化布置。第二，新增支架布置时，应尽可能避免支架点荷载直接传至单根机架柱，要力求支架点荷载通过支架梁及柱间支撑系统分散至多点传力，以保证机架安全性以及各构件强度的充分利用。第三，根据工艺专业各支架点提资荷载的大小来初步选取构件型号。

通常情况下，环冷机运转层平台以下梁、柱、支撑等构件作为主要受力构件，原设计构件选型都较大，强度储备系数也都较高，余热利用改造后上部传下来的新增支架荷载都对其强度以及稳定性影响较小，一般均在满足要求的范围内。而运转层平台以上构件除排烟管部分外，大多都是仅作为荷载较小的烟罩支架用，构件型号选型较小，当新增烟道支架点时，其不能满足强度及稳定性要求的可能性较大，此部分构件则需要用相应的较大型号的梁、柱、以及支撑构件来取代。构件选型时当原有机架不能满足要求从而需要新增柱、梁、支撑等构件时，各构件的型号选取也要尽量与原机架构件中已有的型号保持一致，以达到各构件受力协调性良好以及改造后机架整体效果一致美观的目的。

在施工设计建模计算以及施工图设计阶段，环冷机机架改造后，需要对原有机架强度以及稳定性进行核算。建模计算时，为简化计算，可仅将改造区段以及其前后相邻一跨范围的机架进行整体输入建模计算。改造后的环冷机机架核算时，需要考虑的原有荷载主要有：a、机架自重 b、运转层平台恒、活荷载 c、环冷机冷却环及台车重量 d、矿料重量；需要考虑的新增荷载有：a、管道荷载b、新增支架自重c、新增检修平台恒、活荷载。原有大部分荷载可从环冷机厂家资料中查得，而矿料重量需要在原有设计资料的基础上进一步现场调查落实，按最大高度以及矿料实际容重来考虑其荷载。机架核算后应对计算结果做出分析，当局部单根机架柱应力比较大而相邻柱构件的较小时，可通过局部调整上部支架布置以及通过柱间支撑分散传力的方法来进行调整，避免相

邻构件的应力比悬殊过大。当核算各原有构件

以及新增构件满足设计要求后，方可进入施工图设计阶段。在施工图设计阶段，综合考虑原有机架设计以及现场实际施工条件，各构件间的节点连接方式应考虑如下几点：第一，原有环冷机机架通常为工厂加工、现场组装的施工方式，各构件的连接方式多采用螺栓连接。考虑到机架改造时对时间要求较为严苛，所以新增构件主要构件的连接方式可与原有机架构件连接方式相同。同时，考虑到局部操作平台以及爬梯需要灵活布置，该处构件节点设计为焊接连接的方式较为妥当。对于新增柱与已有机架柱连接时，应避开非连接区，采用等强度连接的方式。

参考文献

[1] 《结构概念和体系》（第二版）（美）林同炎，（美）斯多台斯伯利 著中国建筑工业出版社[2] 《钢结构设计手册》中国建筑工业出版社

[3] 《机械设计手册》. 化学工业出版社