李娜

摘 要：干熄焦系統(tǒng)對(duì)紅熱焦炭進(jìn)行冷卻以及余熱回收，裝入裝置作為干熄焦系統(tǒng)的一套關(guān)鍵設(shè)備，起到將紅熱焦炭導(dǎo)入干熄爐內(nèi)的作用，目前在線應(yīng)用的干熄焦裝入裝置占地面積較大，重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易產(chǎn)生各種問題。本文提出一種新型結(jié)構(gòu)的裝入裝置，降低整體重量30%，取消了移動(dòng)車架，取消各種滾輪及分散的潤(rùn)滑點(diǎn)，縮短集塵管道，取消電動(dòng)缸改為走形裝置驅(qū)動(dòng)，爐蓋改為天平式啟閉方式，簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)，降低產(chǎn)品成本及運(yùn)輸費(fèi)用，本文通過簡(jiǎn)圖以及敘述，驗(yàn)證了新結(jié)構(gòu)的可靠性，新結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位為爐蓋移動(dòng)裝置。

關(guān)鍵詞：新型結(jié)構(gòu)；走行裝置；天平式啟閉；簡(jiǎn)化；爐蓋移動(dòng)裝置

0 引言

日本90年代建成30余套干熄焦系統(tǒng)。目前我國主流干熄焦技術(shù)引進(jìn)于日本。干熄焦系統(tǒng)用于焦炭生產(chǎn)，從焦?fàn)t中排出的紅熱焦炭（1000攝氏度）運(yùn)送到干熄爐中暫時(shí)存儲(chǔ)，然后經(jīng)過氮?dú)饫鋮s，降溫至100-200攝氏度左右排出，焦炭用于后續(xù)生產(chǎn)或者出售，高溫氮?dú)庠俅螣峤粨Q，加熱鍋爐后產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)過透平機(jī)發(fā)電。裝入裝置，位于干熄爐頂部。它按指令開閉爐蓋，把紅焦經(jīng)裝入料斗裝入干熄爐內(nèi)。在線應(yīng)用的干熄焦裝入裝置，除電動(dòng)缸等關(guān)鍵設(shè)備用戶一般指定進(jìn)口件外，其余部分完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。國內(nèi)的裝入裝置，整體結(jié)構(gòu)基本相同，主要由料斗、水封罩、臺(tái)車、爐蓋、驅(qū)動(dòng)裝置、集塵管道、現(xiàn)場(chǎng)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(jié)構(gòu)取消了移動(dòng)臺(tái)車，滾輪、潤(rùn)滑點(diǎn)、爐蓋改為天平式啟閉方式，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低重量。不再需要電動(dòng)缸等昂貴部件，爐蓋移動(dòng)采用了傳統(tǒng)的走形驅(qū)動(dòng)，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(duì)比所產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)（降低重量、減少生產(chǎn)及運(yùn)輸成本、增加可靠性、減輕維護(hù)工作量等）。

1 現(xiàn)有裝入裝置的基本假設(shè)

1.1 以150T/t小時(shí)干熄焦處理能力的裝入裝置為例列舉其基本參數(shù)。裝焦能力：150T/t，裝備總重：55t，料斗重量（含料鐘、水封罩、移動(dòng)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(rùn)滑點(diǎn)：30個(gè)。

1.2 現(xiàn)有裝入裝置動(dòng)作簡(jiǎn)述。電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)臺(tái)車移動(dòng)，使料斗和爐蓋移動(dòng)，裝焦時(shí)料斗對(duì)準(zhǔn)爐口，料斗底部的水封罩邊緣進(jìn)入水槽，集塵管道縮回，焦炭裝完，反向動(dòng)作，爐蓋移動(dòng)到爐口上方，邊緣進(jìn)入水槽，密封爐口，完成一個(gè)裝焦過程。

2 新型結(jié)構(gòu)論證

2.1 新型結(jié)構(gòu)概述

2.1.1 新型結(jié)構(gòu)中，料斗固定于爐口上方，不再移動(dòng)，采用螺栓緊固，在最下方設(shè)置滑塊及2m長(zhǎng)雙導(dǎo)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(zhǎng)500mm，上移到位時(shí)其下沿應(yīng)與料斗下口邊緣平齊（其驅(qū)動(dòng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)裝置代替，爐蓋水平移動(dòng)采用行走小車驅(qū)動(dòng)，小車走形采用三合一減速機(jī)。垂直方向采用天平式平衡杠桿，通過配重塊的移動(dòng)迫使?fàn)t蓋上下運(yùn)動(dòng)，設(shè)置1：2.5倍的杠桿，配重塊移動(dòng)采用電動(dòng)推桿。

2.2 新型結(jié)構(gòu)裝焦時(shí)動(dòng)作過程。焦罐移動(dòng)到料斗上方后，配重向遠(yuǎn)端移動(dòng)，爐蓋抬起，行走小車開始移動(dòng)，爐蓋移開后，提升機(jī)下落，水封罩下移進(jìn)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(dòng)，爐蓋下沿進(jìn)入水槽，密封爐口，完成一次裝焦過程。

3 爐蓋移動(dòng)裝置論述

3.1 結(jié)構(gòu)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(dòng)小車，5為小車驅(qū)動(dòng)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(dòng)推桿 ，14為定位套筒，15為軌道面，16為限位開關(guān)。

3.2 可行性分析及關(guān)鍵技術(shù)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(diǎn)：防止運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生干涉，防止不能均勻與水面接觸。爐蓋上對(duì)稱引出兩根軸，直徑為100毫米。升降臂末端的凹槽為圓弧結(jié)構(gòu)直徑120毫米，此圓弧與軸相切但不同心。表面均進(jìn)行加工粗糙度達(dá)到6.3，淬火處理。爐蓋可沿軸心圓周方向回轉(zhuǎn)。其關(guān)鍵在于：其一，是吸收裝配時(shí)產(chǎn)生的誤差，其二，是吸收變形（懸臂梁結(jié)構(gòu)易變形，強(qiáng)度大經(jīng)濟(jì)性差）。在此回轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生偏差后爐蓋自行調(diào)整到水平。經(jīng)過此軸的水平面上，垂直于此軸的另外一個(gè)假想軸回轉(zhuǎn)方向，相對(duì)不易產(chǎn)生過大偏差，在制造時(shí)保證精度即可。

3.2.2 選用定位套筒與升降曲柄的配合結(jié)構(gòu)而沒有選擇Z型直接相連的目的在于使結(jié)構(gòu)緊湊。直連型在布局上需要增長(zhǎng)杠桿靠近爐蓋端力臂長(zhǎng)度，而在1：3杠桿作用下，其杠桿另一端將增加其三倍長(zhǎng)度。升降曲柄與定位套筒之間通過配合面發(fā)生垂直方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(rùn)滑，青銅承載面制作油溝，人工潤(rùn)滑即可，此部位可加裝橡膠保護(hù)套。

3.2.3 升降曲柄與平衡臂之間通過滾輪發(fā)生關(guān)系，滾輪安裝在升降曲柄上，滾輪與安裝軸之間采用滑動(dòng)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(rùn)滑。

3.2.4 平衡臂采用三段式結(jié)構(gòu)，采用法蘭連接，對(duì)于平衡臂長(zhǎng)端而言，其發(fā)生形變并不影響其使用效果，克服變形需要增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而其重量會(huì)上升。保留適當(dāng)形變，有利于降低成本，因此平衡臂長(zhǎng)端選用結(jié)構(gòu)較輕箱型梁外，增加了斜拉索，從而保證其穩(wěn)定性，斜拉索可調(diào)長(zhǎng)度。

3.2.5 設(shè)計(jì)了限位裝置6、7，限位柱帶有高度微調(diào)部分，限位柱的作用在于降低控制精度及穩(wěn)定系統(tǒng)，配重塊僅需在平衡點(diǎn)（因?yàn)槟Σ恋拇嬖诩胺崔D(zhuǎn)性實(shí)際上有兩個(gè)點(diǎn)）左右移動(dòng)適當(dāng)距離即可，這個(gè)距離在一定程度上是隨機(jī)設(shè)置的。如：平衡塊向爐蓋方向移動(dòng)，達(dá)到爐蓋開始下降值后再移動(dòng)300mm以便爐蓋穩(wěn)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(duì)滾輪運(yùn)行軌跡進(jìn)行限位，配重塊采用電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)。

3.2.7 移動(dòng)小車采用三合一減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，在行程范圍內(nèi)設(shè)計(jì)三個(gè)檢測(cè)開關(guān)，即左側(cè)極限位置開關(guān)，中間減速開關(guān)以及右側(cè)極限位置開關(guān)。當(dāng)小車位于最左側(cè)時(shí)，小車接受運(yùn)行信號(hào)開始移動(dòng)，經(jīng)過中間位置檢測(cè)開關(guān)后開始減速，直至經(jīng)過最右側(cè)減速開關(guān)后開始抱死。反之過程相似。在軌道的左右兩個(gè)極限位置，設(shè)置擋塊，強(qiáng)制小車停止，避免發(fā)生事故。

3.3 重量、功率值數(shù)

整個(gè)爐蓋移動(dòng)裝置（不含爐蓋）總重量為4t，其中配重塊重量為1.5t，回轉(zhuǎn)中心點(diǎn)通過立柱與平衡臂中線交叉點(diǎn)，其左側(cè)負(fù)荷總重為5.5t，其中爐蓋5t，重心位置距離回轉(zhuǎn)中心水平距離為2300mm。根據(jù)1：2.5被杠桿設(shè)計(jì)，右側(cè)重心位置設(shè)置在5750mm處，總重為2.2t。小車、立柱及驅(qū)動(dòng)總重為1.3t。配重驅(qū)動(dòng)功率選用0.75kW，走形小車選用2.2kW。小車運(yùn)行速度為100mm/s，配重移動(dòng)速度為150mm/s。

4 結(jié)論

通過以上分析，我們可以得出以下結(jié)論：

①新結(jié)構(gòu)總體重量為（23+5+4）t，可以減重23t，降低成本及運(yùn)費(fèi)。

②驅(qū)動(dòng)功率總體為2.95kW，省電。功率小，選用國產(chǎn)設(shè)備即可。

③潤(rùn)滑點(diǎn)共11個(gè)。

④響應(yīng)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(dòng)部件數(shù)量較原來減少，驅(qū)動(dòng)功率負(fù)荷減少。

⑦由于活動(dòng)部件重量低，出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以用手動(dòng)葫蘆移開爐蓋或者關(guān)閉爐蓋。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉群山.工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004.177-178頁軸承部分.

[2]潘立慧.干熄焦技術(shù)[M].冶金工業(yè)出版社，2005.