延长干熄焦输送皮带使用寿命的措施研究

2021-01-27宋银许赵德旭

上海化工 2021年1期

张燕宋银许赵德旭

1 河北金牛旭阳化工有限公司（河北邢台 054000）

2 河北中煤旭阳能源有限公司（河北邢台 054000）

皮带输送机是一种广泛应用于冶金、电力、煤炭等行业的连续运输机械。在整个皮带运输系统中，皮带起着承载物料和传递牵引的双重作用，是最重要也最难保养的部件。如果维护不当，皮带过早损坏，将直接影响生产的连续性，并且由于其价格昂贵，部分或全部更换将使生产费用大幅增加，对降本增效的工作极为不利[1]。

传统湿熄焦系统由带喷淋装置的熄焦塔、熄焦泵房、熄焦水沉淀池以及配套管道组成。湿熄焦的优势是工艺较简单、装置占地面积小、基建投资较少、生产操作简单。但湿熄焦的缺点也非常明显：（1）浪费红焦大量显热，每1 t 焦炭消耗热量3.15～3.36 GJ，其中湿熄焦浪费的热量为1.49 GJ，约占总消耗热量的45%；（2）红焦急剧冷却会使焦炭裂纹增多、质量降低、水分波动较大，不利于高炉炼铁生产；（3）湿熄焦产生的蒸汽夹带残留在焦炭内的酚、氰、硫化物等腐蚀性介质，侵蚀周围物体，造成局部空气污染；（4）湿熄焦产生的蒸汽夹带着大量粉尘，既污染环境，又造成浪费。

随着各地环保政策和排放标准的日益严苛，湿熄焦装置面临越来越大的问题和挑战；干熄焦除尘设施逐渐完善，焦化废水深度治理技术日益成熟，具有改善焦炭质量、回收焦炭显热，效益显著等优点。干熄焦装置正在被越来越多的焦化企业所接受。

干熄焦装置工作原理：从炭化室推出的约1 000℃的炽热焦炭通过焦罐和提升装置被装入干熄炉内，炉体内低温循环气体从下至上与红焦发生冷热交换，低温循环气体转变为800 ℃以上的高温气体，在环形烟道汇集后流向余热锅炉，焦炭随着干熄炉内的物料逐渐下降（与循环气流方向相反）[2]，温度降至200 ℃左右后通过旋转密封阀被排至输送皮带上运走。

1 干熄焦输送皮带出现的问题

输送带在皮带机系统中既是承载构件又是牵引构件，依靠带条与滚筒之间的摩擦力进行驱动。干熄焦皮带输送的物料为经过干熄炉冷却后的焦炭，焦炭温度在150～180 ℃之间；而皮带设计耐热温度一般为150～175 ℃，若超过此温度，皮带表面将龟裂并加速老化变质。在日常生产中，干熄焦输送皮带常见的问题主要有以下几个方面：局部不规则片状磨损，工作面胶层龟裂炭化，接口处磨损和分层，皮带受料点处长向磨损。

2 干熄焦输送皮带磨损机理探析

一般来说，输送皮带的磨损是从工作面的胶面开始的，然后以磨损胶面为中心向外不规则扩展。对于干熄焦配套皮带来说，皮带磨损的原因主要有以下几个方面：

（1）皮带受料部位在溜槽落料点受到焦炭的重力冲击作用，使胶面受到损伤。

（2）焦炭在下落到皮带受料点的瞬间达到静止状态（焦炭速度为零），此时由于惯性作用，静止的焦炭与向前移动的皮带间产生摩擦力，该摩擦力是导致皮带磨损的一个原因。

（3）干熄焦含水量非常低（通常含水率为0.2%）；因为干熄焦温度高，近似认为其表面含水为零，且基本无焦粉附着。干熄焦表面既无水分子又无焦粉，难以起到与皮带之间润滑和缓冲的作用，因此皮带的磨损较为严重。

（4）干熄焦为连续排焦，运行时间相对较长。为了满足干熄焦工艺要求，通过连续排焦来实现调节干熄焦装置各项指标和汽轮机平稳运行的目的。正常情况下，干熄炉内料位一般在9～16 m 之间，客观上要求干熄焦必须连续排焦，否则将影响汽轮机或焦炉正常操作。这就给运焦系统设备和皮带的运行维护提出了更高的要求，也造成皮带实际运行负荷大、受料点部位磨损时间长，影响了使用寿命。

（5）对于干熄焦来说，焦炭温度高导致皮带胶面龟裂、老化、变硬并失去弹性，进而影响输送皮带的带芯性能。干熄焦排焦温度一般在180～220 ℃，超过一般耐热皮带的最高设计温度175 ℃（GB/T 20021—2017《帆布芯耐热输送带》）。个别情况下[2]，干熄炉内焦炭下降速度不均匀导致排焦温度偏差过大，局部甚至有可能出现500 ℃的焦炭，这对皮带的损伤是致命的。

3 延长干熄焦输送皮带使用寿命的措施

若要延长皮带的使用寿命，必须从其磨损机理入手，对症施策。具体来说，主要有以下几个方面的措施。

3.1 从设计入手，降低溜槽的高度落差

延长皮带寿命应该从设计阶段开始综合考虑：（1）尽量减小皮带的倾角；（2）要尽量降低溜槽的高差；（3）根据溜槽内焦炭下落的轨迹设计溜槽，利用曲线溜槽减少焦炭的直接摔打；（4）在溜槽内增加落料点进行缓冲，减少高速下落的焦炭对皮带的动能冲击，但增加落料点的同时需要防止落料点处横撑断裂后划伤皮带。

3.2 调整皮带耐热温度

普通输送皮带适应的温度范围为-10～80 ℃，耐热输送皮带按试验温度不同分为4 个等级：T1，T2，T3，T4，最高耐温分别为100，125，150和175 ℃。干熄焦排焦温度高于耐热皮带的正常耐热温度，因此，干熄焦输送皮带必须从生产工艺入手，通过选择具有一定耐热性能的覆盖胶和带芯（正常耐温调整至200 ℃），并且提高输送皮带短时极限耐温至250℃，才能更好地适应干熄焦生产的工况条件，防止因高温损伤输送皮带工作面胶层而加快皮带损坏。

3.3 调整皮带胶面厚度

干熄焦输送皮带的工作面胶层厚度为6 mm，非工作面胶层厚度为3 mm。建议将输送皮带工作面的胶层厚度调整为7 mm，非工作面的胶层厚度调整为2.5 mm，这样可以增强工作面胶层的弹性和耐磨性，从而达到延长输送皮带寿命的目的。

3.4 重点关注皮带接口磨损部位，及时处理

对于干熄焦输送皮带来说，除了不规则的局部点磨损外，皮带接口处常常出现条状磨损，这就要求必须加强对皮带接口的巡检。若发现皮带接口磨损分层，即刻用专用皮带卡子进行固定，以防止接口分层处在焦粉的侵蚀下逐渐恶化。

3.5 合理控制焦流，防止溜槽堵料

输送皮带在运送焦炭的过程中，一旦发生溜槽堵塞情况，焦炭会在很短时间内堆满整个溜槽，从而使焦炭与输送皮带之间的摩擦力增大，对皮带造成严重的磨损甚至使其撕裂，给生产造成较大损失[3]。因此，在正常生产中，一定要控制排焦流量均匀，防止焦流忽大忽小，从而避免出现溜槽堵塞现象。

3.6 延长振动筛倒换时间，避免皮带空转和故障停机

有研究[4]表明，通过对干熄焦循环风量和排焦流量的调节可以控制排焦温度的高低。保证排焦温度在220 ℃以内，以降低皮带长时间接触高温焦炭的风险，延长皮带老化时间，降低皮带消耗量。

对于运焦系统输送皮带来说，振动筛倒换期间的皮带空转、皮带系统故障停机等原因均会导致干熄炉内料位过高，从而影响排焦焦流和排焦温度的稳定。可以通过加强设备管理和延长振动筛倒换时间，控制皮带系统停机和空转时间，使排焦振幅和流量平稳，进而使排焦温度控制在皮带的正常耐温区间，防止因温度过高加速皮带老化、缩短使用寿命，甚至发生断裂引发生产事故等问题。