延長干熄焦輸送皮帶使用壽命的措施研究

張 燕 宋銀許 趙德旭

1 河北金牛旭陽化工有限公司 （河北邢臺 054000）

2 河北中煤旭陽能源有限公司 （河北邢臺 054000）

皮帶輸送機是一種廣泛應用于冶金、電力、煤炭等行業(yè)的連續(xù)運輸機械。在整個皮帶運輸系統(tǒng)中，皮帶起著承載物料和傳遞牽引的雙重作用，是最重要也最難保養(yǎng)的部件。如果維護不當，皮帶過早損壞，將直接影響生產(chǎn)的連續(xù)性，并且由于其價格昂貴，部分或全部更換將使生產(chǎn)費用大幅增加，對降本增效的工作極為不利[1]。

傳統(tǒng)濕熄焦系統(tǒng)由帶噴淋裝置的熄焦塔、熄焦泵房、熄焦水沉淀池以及配套管道組成。濕熄焦的優(yōu)勢是工藝較簡單、裝置占地面積小、基建投資較少、生產(chǎn)操作簡單。但濕熄焦的缺點也非常明顯：（1）浪費紅焦大量顯熱，每1 t 焦炭消耗熱量3.15～3.36 GJ，其中濕熄焦浪費的熱量為1.49 GJ，約占總消耗熱量的45%；（2）紅焦急劇冷卻會使焦炭裂紋增多、質量降低、水分波動較大，不利于高爐煉鐵生產(chǎn)；（3）濕熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶殘留在焦炭內(nèi)的酚、氰、硫化物等腐蝕性介質，侵蝕周圍物體，造成局部空氣污染；（4）濕熄焦產(chǎn)生的蒸汽夾帶著大量粉塵，既污染環(huán)境，又造成浪費。

隨著各地環(huán)保政策和排放標準的日益嚴苛，濕熄焦裝置面臨越來越大的問題和挑戰(zhàn)；干熄焦除塵設施逐漸完善，焦化廢水深度治理技術日益成熟，具有改善焦炭質量、回收焦炭顯熱，效益顯著等優(yōu)點。干熄焦裝置正在被越來越多的焦化企業(yè)所接受。

干熄焦裝置工作原理：從炭化室推出的約1 000℃的熾熱焦炭通過焦罐和提升裝置被裝入干熄爐內(nèi)，爐體內(nèi)低溫循環(huán)氣體從下至上與紅焦發(fā)生冷熱交換，低溫循環(huán)氣體轉變?yōu)?00 ℃以上的高溫氣體，在環(huán)形煙道匯集后流向余熱鍋爐，焦炭隨著干熄爐內(nèi)的物料逐漸下降（與循環(huán)氣流方向相反）[2]，溫度降至200 ℃左右后通過旋轉密封閥被排至輸送皮帶上運走。

1 干熄焦輸送皮帶出現(xiàn)的問題

輸送帶在皮帶機系統(tǒng)中既是承載構件又是牽引構件，依靠帶條與滾筒之間的摩擦力進行驅動。干熄焦皮帶輸送的物料為經(jīng)過干熄爐冷卻后的焦炭，焦炭溫度在150～180 ℃之間；而皮帶設計耐熱溫度一般為150～175 ℃，若超過此溫度，皮帶表面將龜裂并加速老化變質。在日常生產(chǎn)中，干熄焦輸送皮帶常見的問題主要有以下幾個方面：局部不規(guī)則片狀磨損，工作面膠層龜裂炭化，接口處磨損和分層，皮帶受料點處長向磨損。

2 干熄焦輸送皮帶磨損機理探析

一般來說，輸送皮帶的磨損是從工作面的膠面開始的，然后以磨損膠面為中心向外不規(guī)則擴展。對于干熄焦配套皮帶來說，皮帶磨損的原因主要有以下幾個方面：

（1）皮帶受料部位在溜槽落料點受到焦炭的重力沖擊作用，使膠面受到損傷。

（2）焦炭在下落到皮帶受料點的瞬間達到靜止狀態(tài)（焦炭速度為零），此時由于慣性作用，靜止的焦炭與向前移動的皮帶間產(chǎn)生摩擦力，該摩擦力是導致皮帶磨損的一個原因。

（3）干熄焦含水量非常低（通常含水率為0.2%）；因為干熄焦溫度高，近似認為其表面含水為零，且基本無焦粉附著。干熄焦表面既無水分子又無焦粉，難以起到與皮帶之間潤滑和緩沖的作用，因此皮帶的磨損較為嚴重。

（4）干熄焦為連續(xù)排焦，運行時間相對較長。為了滿足干熄焦工藝要求，通過連續(xù)排焦來實現(xiàn)調(diào)節(jié)干熄焦裝置各項指標和汽輪機平穩(wěn)運行的目的。正常情況下，干熄爐內(nèi)料位一般在9～16 m 之間，客觀上要求干熄焦必須連續(xù)排焦，否則將影響汽輪機或焦爐正常操作。這就給運焦系統(tǒng)設備和皮帶的運行維護提出了更高的要求，也造成皮帶實際運行負荷大、受料點部位磨損時間長，影響了使用壽命。

（5）對于干熄焦來說，焦炭溫度高導致皮帶膠面龜裂、老化、變硬并失去彈性，進而影響輸送皮帶的帶芯性能。干熄焦排焦溫度一般在180～220 ℃，超過一般耐熱皮帶的最高設計溫度175 ℃（GB/T 20021—2017《帆布芯耐熱輸送帶》）。個別情況下[2]，干熄爐內(nèi)焦炭下降速度不均勻導致排焦溫度偏差過大，局部甚至有可能出現(xiàn)500 ℃的焦炭，這對皮帶的損傷是致命的。

3 延長干熄焦輸送皮帶使用壽命的措施

若要延長皮帶的使用壽命，必須從其磨損機理入手，對癥施策。具體來說，主要有以下幾個方面的措施。

3.1 從設計入手，降低溜槽的高度落差

延長皮帶壽命應該從設計階段開始綜合考慮：（1）盡量減小皮帶的傾角；（2）要盡量降低溜槽的高差；（3）根據(jù)溜槽內(nèi)焦炭下落的軌跡設計溜槽，利用曲線溜槽減少焦炭的直接摔打；（4）在溜槽內(nèi)增加落料點進行緩沖，減少高速下落的焦炭對皮帶的動能沖擊，但增加落料點的同時需要防止落料點處橫撐斷裂后劃傷皮帶。

3.2 調(diào)整皮帶耐熱溫度

普通輸送皮帶適應的溫度范圍為-10～80 ℃，耐熱輸送皮帶按試驗溫度不同分為4 個等級：T1，T2，T3，T4，最高耐溫分別為100，125，150和175 ℃。干熄焦排焦溫度高于耐熱皮帶的正常耐熱溫度，因此，干熄焦輸送皮帶必須從生產(chǎn)工藝入手，通過選擇具有一定耐熱性能的覆蓋膠和帶芯（正常耐溫調(diào)整至200 ℃），并且提高輸送皮帶短時極限耐溫至250℃，才能更好地適應干熄焦生產(chǎn)的工況條件，防止因高溫損傷輸送皮帶工作面膠層而加快皮帶損壞。

3.3 調(diào)整皮帶膠面厚度

干熄焦輸送皮帶的工作面膠層厚度為6 mm，非工作面膠層厚度為3 mm。建議將輸送皮帶工作面的膠層厚度調(diào)整為7 mm，非工作面的膠層厚度調(diào)整為2.5 mm，這樣可以增強工作面膠層的彈性和耐磨性，從而達到延長輸送皮帶壽命的目的。

3.4 重點關注皮帶接口磨損部位，及時處理

對于干熄焦輸送皮帶來說，除了不規(guī)則的局部點磨損外，皮帶接口處常常出現(xiàn)條狀磨損，這就要求必須加強對皮帶接口的巡檢。若發(fā)現(xiàn)皮帶接口磨損分層，即刻用專用皮帶卡子進行固定，以防止接口分層處在焦粉的侵蝕下逐漸惡化。

3.5 合理控制焦流，防止溜槽堵料

輸送皮帶在運送焦炭的過程中，一旦發(fā)生溜槽堵塞情況，焦炭會在很短時間內(nèi)堆滿整個溜槽，從而使焦炭與輸送皮帶之間的摩擦力增大，對皮帶造成嚴重的磨損甚至使其撕裂，給生產(chǎn)造成較大損失[3]。因此，在正常生產(chǎn)中，一定要控制排焦流量均勻，防止焦流忽大忽小，從而避免出現(xiàn)溜槽堵塞現(xiàn)象。

3.6 延長振動篩倒換時間，避免皮帶空轉和故障停機

有研究[4]表明，通過對干熄焦循環(huán)風量和排焦流量的調(diào)節(jié)可以控制排焦溫度的高低。保證排焦溫度在220 ℃以內(nèi)，以降低皮帶長時間接觸高溫焦炭的風險，延長皮帶老化時間，降低皮帶消耗量。

對于運焦系統(tǒng)輸送皮帶來說，振動篩倒換期間的皮帶空轉、皮帶系統(tǒng)故障停機等原因均會導致干熄爐內(nèi)料位過高，從而影響排焦焦流和排焦溫度的穩(wěn)定。可以通過加強設備管理和延長振動篩倒換時間，控制皮帶系統(tǒng)停機和空轉時間，使排焦振幅和流量平穩(wěn)，進而使排焦溫度控制在皮帶的正常耐溫區(qū)間，防止因溫度過高加速皮帶老化、縮短使用壽命，甚至發(fā)生斷裂引發(fā)生產(chǎn)事故等問題。

3.7 從工藝入手，降低排焦溫度

干熄焦中控操作工要從工藝入手，通過一系列的指標調(diào)整，如調(diào)整N2用量、調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)棒的深度（控制焦炭均勻下降）、調(diào)節(jié)循環(huán)風量等措施，來降低干熄焦排焦溫度，減少少量紅焦對皮帶工作面的局部燙傷和損壞，以避免損壞面積擴大而影響皮帶的正常使用。

4 結語

皮帶的使用壽命還與托輥的好壞、是否存在外力損傷、皮帶制作工藝、皮帶膠面和帶芯材質等因素密切相關。這就要求在日常生產(chǎn)活動中，除了從以上措施入手外，還要加強對皮帶系統(tǒng)的巡檢，預防皮帶受到異常損傷，從而通過技術和管理兩種手段，達到延長皮帶壽命的目的，更好地為生產(chǎn)和公司正常經(jīng)營服務。