淺談管狀帶式輸送機熱礦運輸事故預防

郝建東

（天津冶金集團軋三鋼鐵有限公司,天津301606）

0 引言

由于歷史原因，軋三公司燒結車間和原料場與高爐車間是分設在兩個廠區，兩個廠區間隔有約400米的界外地，界外地地勢復雜，地面、地下障礙物繁多，空中高壓電網交錯密布，布置普通帶式輸送機運輸燒結礦、焦炭、鐵礦石和溶劑等物料基本不可能。軋三公司經過調查研究和各種方案的優化對比，最終決定采用管帶機替代普通膠帶輸送機。

管帶機因其布局靈活、適應復雜地形和環境、運輸距離長、占地少、運輸效率高、物料損耗小、不污染環境等優點，被廣泛使用于港口、碼頭、礦山、冶金等遠距離散料運輸，但其也存在著對所運原料塊度、溫度要求高，膠帶容易跑偏、劃傷、打滑，檢修維護難度大、耗時長、成本高等缺點。

軋三公司是國內當時唯一使用管帶機長期運輸熱燒結礦的企業。兩條管帶機于2012年底投入運行，是燒結車間和原料場給兩座高爐供料的唯一運輸通道，因此管帶機的安全穩定運行顯得尤為重要。軋三公司在投產初期的生產過程中，發生過管帶機膠帶劃傷和脹管停機事故，也發生過燒結礦溫度過高引發的管帶機膠帶變形停機事故，給公司生產經營造成過較大損失。經過對管帶機各種事故教訓的分析總結，軋三公司采取一系列改進措施，實現了管帶機安全、穩定、高效運行。

1 軋三公司管帶機概述

1.1 管帶機運輸原理

管帶機是在普通帶式輸送機基礎上發展起來的一種特殊連續輸送設備，它是用六邊形布置的輥子將平膠帶裹成圓管狀，物料被封閉在圓管狀膠帶內運輸，管帶機的機頭、機尾、受料、卸料、拉緊等裝置的結構與普通帶式輸送機的完全一樣。管帶機與普通帶式輸送機不同處是：管帶機尾部受料段后膠帶由平面向凹形、深凹形逐漸過渡，最終由呈六邊形布置的輥子將膠帶裹成圓管狀，輸送物料被密封在圓管狀膠帶內隨膠帶運行；當輸送物料到達頭部位時，膠帶逐步由圓管形狀變成深凹形、凹形最后到頭部滾筒展開卸料，膠帶回程段與運行段相同。

1.2 管帶機的布置

軋三公司管帶機是雙路布置，共架一個鋼結構通廊，始于燒結原料區墻外側附近轉運站，經過規避界外地的各種地下、地面障礙物和空中高壓電網后接入高爐區的礦槽膠帶運輸通廊轉運站，管帶機水平投影長度約706 m，提升高度約8.0 m，見圖1～圖3。

圖1

圖3

1.3 管帶機本參數基

管徑：φ=350 mm；帶速：V=3.15 m/s；額定出力：Q＝1 000 t/h（按容重1.8 t/m3計算）；最大出力：Q＝1 200 t/h；驅動功率：2×185 KW；運行方式：單向運行；輸送物料粒度：常用25～80 mm，最大120 mm；物料溫度：管帶機上的溫度不大于110℃。

1.4 管帶機運輸優勢

實踐證明管帶機有著普通帶式輸送機不可比擬的優勢，這些優勢在軋三公司的現實生產中得到印證，實踐證明管帶機是能夠適應軋三公司燒結、原料場至高爐運輸路徑的復雜情況。其主要優勢如下：

（1）具有布局靈活，能夠適應地形復雜、障礙物多的環境。

（2）長距離運輸與普通帶式輸送機相比轉運站少，制造及安裝成本低。

（3）帶速快，運輸效率高，物料運輸損耗小（物料不會因經過轉運站摔碎造成礦耗的增加）。

（4）由于運輸過程中物料始終包裹在膠帶中，長距離運輸過程中不污染環境。

2 管帶機事故分析及改進措施

雖然在特定環境下管帶機有著普通帶式輸送機不可比擬的優勢，但在投產初期管帶機經常發生事故。如，脹管停機事故、膠帶硬物劃傷損壞事故、膠帶高溫停機事故等。通過對上述各種事故原因的分析和總結，對管帶機采取了一系列行之有效的措施，保證了管帶機安全穩定運行。

2.1 管帶機脹管跑偏事故預防

管帶機啟動運行時會出現瞬時料流量過大，超過最大輸送能力，造成管帶機脹管跑偏，四周托輥卡變形，發生機械損壞停機事故。對此進行了限制最大料量裝置改造：

（1）對下料口進行了縮口改造，將漏子沿運行方向的兩內側增加兩個橫向擋板，將原來1 000 mm下料口縮小至300 mm以限制瞬時流量，如圖4所示。

（2）在下料口后方加裝限流閘門，有效的避免管帶機脹管跑偏事故停機，如圖5所示。

（3）將所有保護信號與管帶機啟?？刂七B鎖，管帶機啟動時任一保護信號不滿足條件，程序無法輸出啟動信號，避免管帶機由于脹管跑偏引發的機械損壞停機事故。

2.2 管帶機膠帶劃傷事故的預防

在生產過程中，燒結礦、焦炭和含鐵料礦石里面有時會摻雜一些硬質雜物或設備殘件，進入管帶機會造成大規模的皮帶劃傷，一旦劃傷，修復管帶機非常困難，而且是時間很長，經常造成高爐休風事故。主要改進措施：

（1）在管帶機的上一級普通膠帶輸送機尾部導料槽出口附近增加一套連續式除鐵裝置，用于探測和去除混入輸送物料中的金屬異物，該裝置可實現自動探測、自動除鐵。但還是偶有發生漏撿現象，尤其是含鐵量少的耐熱合金件（如燒結機蓖條）有撿不出來的情況，因此我們在撿鐵器后方再增加一組金屬探測儀，再次檢測金屬異物，一旦檢測到金屬異物，探測儀將發出一個停機信號，皮帶聯鎖自動停機，同時發出聲光報警警示音。金屬探測儀安裝示意圖如圖6。

圖4

圖5

圖6

（2）增加接料篩網式管帶機撕裂報警裝置，如圖7所示。管帶機膠帶撕裂主要在兩個位置，分別為成管前和成管后，因此在成管前2 m處和成管后50 m處各安裝一個接料篩網。這種裝置主要是檢測皮帶劃破后向下漏料的情況，漏料重量累積到一定程度，利用天平原理，用重量驅使一端向下傾斜，導致另外一端感應不到接近開關的信號，從而觸發停機信號指令停機。

（3）增加光電式管帶機撕裂、塌管報警裝置。經過總結發現，在管帶機機尾成管后5M和20M之間為事故高發帶，在管帶機機尾成管后5M和20M位置分別設置光電檢測探頭，運用光電開關檢測運行方向張力情況，平時正常運行時，管帶機張力足夠大，光電開關安裝在管帶機兩側，管帶機膠帶上沿擋住光電開關發出的紅外線，接收端接收不到信號，一旦管帶機劃傷，管帶張力下降（塌管現象），管帶機上沿下降，光電開關接收端接收到信號，從而給PLC一個停機信號，讓管帶機及時停車，避免事故的擴大。另外光電開關檢測裝置同時還可以監控管帶機膠帶的合卷狀態，能夠發現膠帶合卷存在縫隙、過卷、偏管等現象，保證了輸送帶在任何生產工況下不產生扭轉現象。安裝示意圖如圖7所示。

（4）管帶機成管直徑約350 mm左右，做一個大于此直徑的鐵圈套住管帶機，分別在管帶機成管后10 m和20 m、30 m的位置分別安裝1套檢測點，每個鐵圈在設置一組接近開關，一旦有堅硬物體扎破皮帶就會帶動鐵圈動作，接近開關就會發信號至PLC控制系統，使管帶機事故停機。如圖8所示。

圖7

圖8

2.3 管帶機膠帶高溫事故的預防

由于管帶機輸送從燒結直接生產出來的高溫燒結礦，如果燒結礦溫度沒有冷卻到管帶機膠帶的耐溫上限值以內，將會對管帶機膠帶造成損壞或發生火災。主要預防措施：

（1）針對高溫礦的情況增加紅外測溫、自動噴水降溫裝置。在管帶機的上一級普通膠帶輸送機中部和頭部分別設置紅外測溫儀，當中部檢測溫度高于110℃時，自動啟動噴水降溫裝置，當頭部紅外測溫儀檢測到的物料溫度仍高于110℃時膠帶機自動停機。噴水降溫系統的接口處增加水箱，水箱有效容積為10 m3，噴水系統如圖9所示。

（2）將管帶機機尾下料口平皮帶段延伸25米后再收口卷管，加裝清料器，發現有高溫料立即清料，阻止高溫料進入管帶機內。

圖9

3 結語

經過上述技術創新和改造措施的實施，軋三公司管帶機事故停機現象明顯下降，效果十分顯著：

（1）有效克服了管帶機運輸熱燒結礦帶來的一系列不安全、不穩定的缺點。經過多年的生產實踐證明，軋三公司燒結原料廠管帶機膠帶事故率幾乎下降為零。

（2）充分發揮了管帶機運輸效率高、物料運輸損耗小、運輸距離長和不污染環境的優勢。

（3）創新改造后，由于非計劃事故停機事故的減少，管帶機實現了計劃性檢修，為高爐生產安全、穩定、高效運行提了可靠的保障。