一種新型干熄焦裝入裝置結構探討及研究

李娜

摘 要：干熄焦系統對紅熱焦炭進行冷卻以及余熱回收，裝入裝置作為干熄焦系統的一套關鍵設備，起到將紅熱焦炭導入干熄爐內的作用，目前在線應用的干熄焦裝入裝置占地面積較大，重量大，結構復雜，容易產生各種問題。本文提出一種新型結構的裝入裝置，降低整體重量30%，取消了移動車架，取消各種滾輪及分散的潤滑點，縮短集塵管道，取消電動缸改為走形裝置驅動，爐蓋改為天平式啟閉方式，簡化了整體結構，降低產品成本及運輸費用，本文通過簡圖以及敘述，驗證了新結構的可靠性，新結構的關鍵部位為爐蓋移動裝置。

關鍵詞：新型結構；走行裝置；天平式啟閉；簡化；爐蓋移動裝置

0 引言

日本90年代建成30余套干熄焦系統。目前我國主流干熄焦技術引進于日本。干熄焦系統用于焦炭生產，從焦爐中排出的紅熱焦炭（1000攝氏度）運送到干熄爐中暫時存儲，然后經過氮氣冷卻，降溫至100-200攝氏度左右排出，焦炭用于后續生產或者出售，高溫氮氣再次熱交換，加熱鍋爐后產生蒸汽，經過透平機發電。裝入裝置，位于干熄爐頂部。它按指令開閉爐蓋，把紅焦經裝入料斗裝入干熄爐內。在線應用的干熄焦裝入裝置，除電動缸等關鍵設備用戶一般指定進口件外，其余部分完全實現國產化。國內的裝入裝置，整體結構基本相同，主要由料斗、水封罩、臺車、爐蓋、驅動裝置、集塵管道、現場電控箱等部分組成。如圖1所示。

筆者提出一種新形式的裝入裝置。這種結構取消了移動臺車，滾輪、潤滑點、爐蓋改為天平式啟閉方式，簡化結構，降低重量。不再需要電動缸等昂貴部件，爐蓋移動采用了傳統的走形驅動，降低了成本。本文試圖通過圖解及敘述等方式最終證明新形式的可靠性，以及展示與原有形式對比所產生的優勢（降低重量、減少生產及運輸成本、增加可靠性、減輕維護工作量等）。

1 現有裝入裝置的基本假設

1.1 以150T/t小時干熄焦處理能力的裝入裝置為例列舉其基本參數。裝焦能力：150T/t，裝備總重：55t，料斗重量（含料鐘、水封罩、移動支架及固定支架）：23t，爐蓋本體：5t，其余部分：27t，行程：1.8m ，速度：90mm/s，占地面積：20×10m*m，功率：7.5kW，潤滑點：30個。

1.2 現有裝入裝置動作簡述。電動缸驅動臺車移動，使料斗和爐蓋移動，裝焦時料斗對準爐口，料斗底部的水封罩邊緣進入水槽，集塵管道縮回，焦炭裝完，反向動作，爐蓋移動到爐口上方，邊緣進入水槽，密封爐口，完成一個裝焦過程。

2 新型結構論證

2.1 新型結構概述

2.1.1 新型結構中，料斗固定于爐口上方，不再移動，采用螺栓緊固，在最下方設置滑塊及2m長雙導軌（滑塊底部加工凹槽放入鋰基脂）供特殊情況下移開爐口用，料斗下口水平高度上移450mm，水封罩軟連接部分加長500mm，上移到位時其下沿應與料斗下口邊緣平齊（其驅動不討論）。

2.1.2 集塵管直接與主管道法蘭連接，下部滾輪取消，支架結構簡化。

2.1.3 除2.1.1及2.1.2所述部分外原裝入裝置其余部分都不再需要，由爐蓋移動裝置代替，爐蓋水平移動采用行走小車驅動，小車走形采用三合一減速機。垂直方向采用天平式平衡杠桿，通過配重塊的移動迫使爐蓋上下運動，設置1：2.5倍的杠桿，配重塊移動采用電動推桿。

2.2 新型結構裝焦時動作過程。焦罐移動到料斗上方后，配重向遠端移動，爐蓋抬起，行走小車開始移動，爐蓋移開后，提升機下落，水封罩下移進入水槽，排焦完畢，焦罐移開，水封罩回位，小車帶著爐蓋回到爐口上方，配重塊向近端移動，爐蓋下沿進入水槽，密封爐口，完成一次裝焦過程。

3 爐蓋移動裝置論述

3.1 結構組成概述。如圖2所示，1為爐蓋 ，2為升降曲柄，3為限位擋塊，4為移動小車，5為小車驅動裝置，6為爐蓋上升限位，7為爐蓋下降限位，8為平衡臂，9為立柱，10為斜拉索，11為配重輪限位，12為配重，13為電動推桿 ，14為定位套筒，15為軌道面，16為限位開關。

3.2 可行性分析及關鍵技術保障

3.2.1 爐蓋水平位置控制，爐蓋需要保持水平。原因有兩點：防止運動時產生干涉，防止不能均勻與水面接觸。爐蓋上對稱引出兩根軸，直徑為100毫米。升降臂末端的凹槽為圓弧結構直徑120毫米，此圓弧與軸相切但不同心。表面均進行加工粗糙度達到6.3，淬火處理。爐蓋可沿軸心圓周方向回轉。其關鍵在于：其一，是吸收裝配時產生的誤差，其二，是吸收變形（懸臂梁結構易變形，強度大經濟性差）。在此回轉方向產生偏差后爐蓋自行調整到水平。經過此軸的水平面上，垂直于此軸的另外一個假想軸回轉方向，相對不易產生過大偏差，在制造時保證精度即可。

3.2.2 選用定位套筒與升降曲柄的配合結構而沒有選擇Z型直接相連的目的在于使結構緊湊。直連型在布局上需要增長杠桿靠近爐蓋端力臂長度，而在1：3杠桿作用下，其杠桿另一端將增加其三倍長度。升降曲柄與定位套筒之間通過配合面發生垂直方向相對運動，中間的剖面線部分選用錫基青銅，通過螺栓把和在升降曲柄上，并需潤滑，青銅承載面制作油溝，人工潤滑即可，此部位可加裝橡膠保護套。

3.2.3 升降曲柄與平衡臂之間通過滾輪發生關系，滾輪安裝在升降曲柄上，滾輪與安裝軸之間采用滑動軸承即可，出于成本考慮滾輪亦可不加軸承，與軸采用間隙配合即可，但須潤滑。

3.2.4 平衡臂采用三段式結構，采用法蘭連接，對于平衡臂長端而言，其發生形變并不影響其使用效果，克服變形需要增加結構強度，從而其重量會上升。保留適當形變，有利于降低成本，因此平衡臂長端選用結構較輕箱型梁外，增加了斜拉索，從而保證其穩定性，斜拉索可調長度。

3.2.5 設計了限位裝置6、7，限位柱帶有高度微調部分，限位柱的作用在于降低控制精度及穩定系統，配重塊僅需在平衡點（因為摩擦的存在及反轉性實際上有兩個點）左右移動適當距離即可，這個距離在一定程度上是隨機設置的。如：平衡塊向爐蓋方向移動，達到爐蓋開始下降值后再移動300mm以便爐蓋穩定的作用于限位柱上，反之亦然。

3.2.6 配重下部安裝滾輪，并且對滾輪運行軌跡進行限位，配重塊采用電動推桿驅動。

3.2.7 移動小車采用三合一減速機驅動，在行程范圍內設計三個檢測開關，即左側極限位置開關，中間減速開關以及右側極限位置開關。當小車位于最左側時，小車接受運行信號開始移動，經過中間位置檢測開關后開始減速，直至經過最右側減速開關后開始抱死。反之過程相似。在軌道的左右兩個極限位置，設置擋塊，強制小車停止，避免發生事故。

3.3 重量、功率值數

整個爐蓋移動裝置（不含爐蓋）總重量為4t，其中配重塊重量為1.5t，回轉中心點通過立柱與平衡臂中線交叉點，其左側負荷總重為5.5t，其中爐蓋5t，重心位置距離回轉中心水平距離為2300mm。根據1：2.5被杠桿設計，右側重心位置設置在5750mm處，總重為2.2t。小車、立柱及驅動總重為1.3t。配重驅動功率選用0.75kW，走形小車選用2.2kW。小車運行速度為100mm/s，配重移動速度為150mm/s。

4 結論

通過以上分析，我們可以得出以下結論：

①新結構總體重量為（23+5+4）t，可以減重23t，降低成本及運費。

②驅動功率總體為2.95kW，省電。功率小，選用國產設備即可。

③潤滑點共11個。

④響應速度略高于原裝置。

⑤占地面為100平方米。

⑥其工作可靠性升高：活動部件數量較原來減少，驅動功率負荷減少。

⑦由于活動部件重量低，出現緊急情況時，可以用手動葫蘆移開爐蓋或者關閉爐蓋。

參考文獻：

[1]劉群山.工業生產技術基礎[M].機械工業出版社，2004.177-178頁軸承部分.

[2]潘立慧.干熄焦技術[M].冶金工業出版社，2005.