減少脫硫真空脫水皮帶機漿液外溢故障辦法分析

摘 要：某廠1 000 MW機組脫硫石膏真空脫水皮帶機自投運以來，頻繁出現皮帶機濾布邊緣漏漿狀況，造成了一定的工質流失，同時會導致環境污染和一定的經濟損失。與此同時，頻繁的缺陷發生和消缺過程，嚴重降低了真空脫水皮帶機的投用率。鑒于此，從真空脫水皮帶機整體結構及運行狀況著手，對真空脫水皮帶機漿液外溢的原因進行分析，并根據統計數據分析引起漿液外溢的主要原因。針對主要原因進行對策制定，在綜合分析后選擇最優方案加以實施，取得了良好的改善效果。

關鍵詞：濾布；皮帶機；托輥；石膏漿液

中圖分類號：TH17" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2023）14-0025-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.14.006

0" " 引言

石灰石濕法煙氣脫硫工藝因其性能可靠、去除率高、適用范圍廣、副產品石膏可作為商品等優點獲得了廣泛應用。在石灰石-石膏濕法脫硫系統中，石膏漿液經過一級脫水系統旋流站以及二級脫水系統真空皮帶脫水機進行脫水處理[1]。真空皮帶機脫水實質上屬于過濾過程，石膏漿液由旋流站進行一級脫水后給料，再經分配集箱進行配料，均勻分布在濾布表面。濾布是通過真空盒的抽吸作用吸附在一條重型橡膠皮帶上，隨著皮帶的傳動而運行。濾布邊緣寬于橡膠皮帶，被設置在皮帶邊緣處向上45°傾斜的裙邊，將濾布邊緣上翻收攏成U型，以防止石膏漿液外溢。橡膠皮帶上橫向開有凹槽且中間設置有排水孔以使液體能夠在真空泵的抽吸作用下吸入真空箱，濾液和空氣同時被抽送到真空總管，漿液經真空抽吸形成合格的濾餅（濾餅含水率不大于10%，石膏含量大于90%）。真空濾液收集管中濾液進入氣水分離器進行氣水分離，氣水分離器頂部出口與真空泵進口管相連，氣體被真空泵抽走。分離后的液體由氣水分離器底部出口進入濾液接收水箱。

自投運以來，1 000 MW機組脫水真空皮帶機整體運行情況良好，設備故障率較低，唯有托輥軸承受環境影響，使用壽命有所縮短，其他故障缺陷集中在石膏漿液外溢，并且此情況人為干預效果不明顯，長期的溢漿現象造成了較大的工質流失，同時會導致環境污染和一定的經濟損失。頻繁的缺陷發生和消缺過程，嚴重降低了真空脫水皮帶機的投用率，缺陷處理過程中也耗費了大量的人力、物力。

1" " 真空脫水皮帶機結構

真空脫水皮帶機系統圖如圖1所示。

1.1" " 機架

機架是由型鋼焊接而成，表面噴有防腐涂層的框架，用螺栓或焊接連接。機架具有足夠的剛度和強度以承載皮帶和輸送漿液的重量以及啟動和運轉時產生的扭矩。

1.2" " 輥筒

主動輥與從動輥均為體積較大的碳鋼輥筒，表面附有橡膠涂層的膠輥，直徑相同。主動輥為傳動輥，與驅動裝置連接，也稱作驅動輥；從動輥位于皮帶機尾部，也稱作張緊輥。

1.3" " 驅動裝置

真空皮帶脫水機驅動裝置由一個交流變頻電機和減速箱構成，減速箱通過聯軸器與主動輥軸相連接。

1.4" " 濾布

濾布材質為PET（聚酯），厚度為1.8 mm，且耐酸堿性優良。作用：石膏漿液在負壓的作用下，通過濾布實現固液分離，濾布與濾餅脫離后，經過兩組（濾布兩側）沖洗壓力為5 kg的沖洗水進行沖洗，清除濾布孔隙中的雜質。

1.5" " 橡膠皮帶

皮帶（橡膠帶）是濾布的基本支撐及運行系統，橡膠帶依靠與濾布間的摩擦力帶動濾布同步前進，摩擦力靠漿液重量和真空抽吸的吸附作用產生。橡膠帶在與運行方向垂直的表面上開出等間距的凹槽，每個凹槽中間有一個排水孔，濾液通過這些孔被吸入真空槽。皮帶在落料處回轉后還設計有兩組沖洗水噴頭。

1.6" " 給料機

給料機由分配箱、導流板及多孔板組成，作用是將漿液均勻分配到濾布上。

1.7" " 張緊托輥

位于機尾處，其調整軌道為固定在機架上垂直地面的槽鋼型軌道，上面有較多調整孔洞，用于調整張緊托輥上下高度，從而調整濾布張緊度。

2" " 真空脫水皮帶機運行分析

正常運行時，人工啟動脫硫吸收塔石膏排出泵，將石膏漿液輸送至旋流站進行一級脫水，被顆粒分級后的石膏漿液通過分配集箱平均分布至脫水皮帶機濾布上。與真空箱相通的真空凹槽提供壓差推動力，在真空壓差推動力的作用下，石膏漿中液體透過濾布進入真空槽被進一步收集，隨著皮帶運行，石膏濾餅中的含水率逐漸下降，最終在皮帶機的落料端形成含水量小于10%的副產品——石膏[2]。

石膏漿液經給料機分配至濾布上，在真空抽吸作用下失去大部分水分形成濾餅，但石膏漿液變成濾餅的時間會有少許偏差，其主要原因為在脫硫吸收塔攪拌器和循環漿液泵的抽吸作用下，石膏漿液在吸收塔內為旋轉流動狀態，且石膏漿液內固體物成分為二水硫酸鈣結晶，結晶大小、密度不同，導致石膏排出泵排出石膏漿液含水量呈動態變化[2]。

由此分析，石膏漿液從真空脫水濾布向外溢漿的位置，僅僅局限于石膏漿液從給料機將漿液分配至濾布上的位置到石膏漿液未失去流動性的這一段。真空皮帶機的轉速控制為變頻器控制，變頻器控制方式分為手動和自動，生產現場控制參數選取為跟蹤濾餅厚度進行自動控制，在自動控制的基礎上可人為增加偏置，適當調整轉速大小，但可控范圍較小。經多次調查統計，在石膏漿液含水量最大時，石膏漿液從分配集箱流出后，在距分配集箱前6 m遠處失去流動性。綜上所述，溢漿具體位置只能是在分配集箱前后。

3" " 石膏漿液外溢原因分析

正常運行時，脫水皮帶機皮帶兩側均安裝與皮帶呈45°夾角并向外延展的裙邊，其作用為使脫水濾布邊緣向上翻起，防止濾布邊緣向外溢漿。但皮帶驅動托輥直徑較大，當皮帶途經驅動托輥時，在水平拉力的作用下，分配集箱與驅動托輥間脫水濾布邊緣向上翻起角度極小，裙邊與皮帶近乎平行。分配集箱在從動輥前側2 m處，漿液狀態為非可控因素，故當產生漿液堆積或沖擊時，由于濾布邊緣向上翻起夾角較小，易發生向外溢漿現象。

異常運行時，石膏漿液外溢的主要原因有：1）漿液堆積，過多的漿液漫過濾布邊緣，沿濾布橫向流出；2）濾布在運行中發生形變，導致漿液外溢。

根據這兩個主要原因，細分導致故障的末端因素，造成漿液堆積的原因如下：

1）濾布傾斜度不夠。給料機位于從動輥前部，從動輥后部機架軸承高于皮帶平面，產生一定的傾斜角度，避免石膏漿液沿濾布運行相反方向流淌。且皮帶邊緣的裙邊在從動輥的張力下產生形變，近似與皮帶平行，對濾布邊緣的上揚作用大大減弱。如果濾布傾斜角度不夠，當給料機將石膏漿液分配至濾布上時，部分石膏漿液會沿濾布運行相反方向流淌。

2）皮帶機轉速過低。當濾布轉速調節過慢時，在一定的給料量下，容易產生石膏漿液的堆積，造成石膏漿液外溢。

3）給料量突然增大。給料系統由分配箱、導流板及多孔板組成，作用是將漿液均勻分配到濾布上。但在分配箱局部堵塞或導流板故障的情況下，會產生局部的物料量激增，發生堆積后造成外溢。

4）濾布張緊度過小。在張緊度過小時，從動輥和給料機之間的濾布會因石膏漿液的重力作用產生局部變形，完全貼合皮帶，恰好此處裙邊變形，不能起到作用，會造成石膏漿液的外溢。但新安裝濾布投用前均會通過人為調整張緊螺栓調整托輥基座位置，使濾布張緊度達到運行要求。在濾布投用后，檢修人員會定期檢查并及時調整濾布張緊度，避免長期運行過程中受到石膏或張緊裝置本身等因素影響而導致濾布本身松緊變化或濾布兩端松緊度不同，進而產生濾布褶皺或跑偏現象。

脫水濾布發生形變或移位的主要原因有：

1）濾布張緊度調節不當。濾布張緊托輥過調節會導致濾布張緊力過大，濾布在運行后產生褶皺，橫向部分重疊，導致橫截面積變小；張緊托輥兩側調節不均，濾布一側張緊力過大、一側過小，會導致運行后濾布向張緊力較小側偏移；濾布張緊度過小，會導致濾布松弛，漿液從分配箱流出后向后流淌至裙邊角度較小處向外溢出。

2）皮帶糾偏裝置故障。如糾偏氣囊氣壓不足、糾偏托輥卡澀、觸動撥桿動作不靈活等，會導致濾布跑偏后不能及時糾正。

為消除真空脫水皮帶機漿液外溢故障頻次過高的原因，調查和統計了該皮帶機一年的故障情況，經數據匯總分析后發現，分配箱后溢漿次數占所有真空皮帶機漿液外溢次數的91%。分配箱后溢漿次數過多的主要原因為皮帶裙邊與皮帶近乎平行，失去對濾布邊緣的支撐作用，當產生漿液堆積或沖擊時，易向外溢漿。但如果濾布傾斜角度較大，可阻止石膏漿液的反方向流淌。所以，要解決石膏漿液外溢問題，需從改變裙邊形式和提高濾布傾斜角度兩方面著手。

4" " 減少分配箱后石膏漿液外溢的方法

分配箱后裙邊與皮帶夾角過小的主要原因為驅動托輥直徑較大，脫水皮帶沿驅動托輥邊緣運行時，裙邊會產生拉伸彎曲而與皮帶平行，導致濾布橫向為展開狀態，在濾布邊緣失去支撐的狀態下，漿液會沿縱伸面向外流淌。解決這一問題的辦法有兩種，下面進行分析比較。

1）減少裙邊長度，使裙邊經過驅動托輥后盡快恢復原狀。裙邊安裝在皮帶機上采用的是粘黏并附加鉚釘的方法，一節1 m長裙邊配3根鉚釘。如把裙邊長度變短，隨運行時間增加，在拉伸和擠壓的作用力下，裙邊脫膠和鉚釘撕裂鉚孔的概率將大大增加。此辦法可能導致裙邊脫落的故障頻次增加，同時對減少漿液外溢故障頻次效果不一定明顯。

2）在提高濾布傾斜角度方面，通過現場測量發現，分配箱后濾布縱向傾斜角度為15°，真空皮帶機運行時，旋流站送下來的石膏漿液沖力較大，部分漿液朝濾布運行的相反方向沖擊，造成少量堆積后將會沿濾布邊緣散落在地面。為了分析分配箱后濾布傾斜角度對問題的影響程度，在保證設備、人身安全的前提下做了濾布角度提升試驗。經多次試驗發現，隨分配箱后濾布角度的逐步抬高，濾布邊緣散落漿液的現象有明顯改善。

設定兩個方案進行對比，如表1所示。

方案1：增加機尾頂部托輥高度。針對此方案，從維護難度方面分析，提高后的托輥位置較高，無操作平臺，故障維護需要搭建腳手架，維護作業過程中危險性較高；在經濟性上，現有濾布尺寸為3.3 m×54 m，價格為45 000元/條。此方案需更換長度更長的濾布，濾布每增加1 m（不足1 m按1 m計算）價格增加900元，按濾布更換周期6個月計算，每年需至少增加固定費用1 800元，長期使用成本較高。

方案2：機尾支撐架增加抬高托輥。針對此方案，從維護方面分析，托輥高度適宜，并有操作平臺，易于維護操作；在經濟性方面，僅需一次性投入基礎材料：托輥價格4 500元/根，軸承費用300元/個，固定支架材料費100元，共計5 200元，僅為一次性成本，經濟性較好。

選擇方案2實施后，對真空脫水皮帶機運行情況進行了一段時間的跟蹤調查，發現真空脫水皮帶機漿液外溢現象幾乎沒再發生過。

5" " 結束語

綜上所述，本文通過分析皮帶機溢漿的原因提出了對策——增加支撐托輥以抬高分配箱后濾布傾斜角度。該對策實施后，脫水皮帶機的漿液外溢次數明顯減少，年故障頻次降為原年故障次數的10%，效果極為顯著。此次對策實施有效提高了真空皮帶機的可靠性和投用率，減少了環境污染，也避免了生產中的大量重復性勞動。

[參考文獻]

[1] 周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2] 郭東明.脫硫工程技術與設備[M].2版.北京：化學工業出版社，2012.

收稿日期：2023-03-13

作者簡介：王昭（1989—），男，江蘇人，助理工程師，研究方向：機械運行與維修。