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、煤炭等行業的連續運輸機械。在整個皮帶運輸系統中，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的部件。如果維護不當，皮帶過早損壞，將直接影響生產的連續性，并且由于其價格昂貴，部分或全部更換將使生產費用大幅增加，對降本增效的工作極為不利[1]。

傳統濕熄焦系統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。濕熄焦的優勢是工藝較簡單、裝置占地面積小、基建投資較少、生產操作簡單。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；（3）濕熄焦產生的蒸汽夾帶殘留在焦炭內的酚、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）濕熄焦產生的蒸汽夾帶著大量粉塵，既污染環境，又造成浪費。

隨著各地環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；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，效益顯著等優點。干熄焦裝置正在被越來越多的焦化企業所接受。

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，爐體內低溫循環氣體從下至上與紅焦發生冷熱交換，低溫循環氣體轉變為800 ℃以上的高溫氣體，在環形煙道匯集后流向余熱鍋爐，焦炭隨著干熄爐內的物料逐漸下降（與循環氣流方向相反）[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的問題

輸送帶在皮帶機系統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（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，通過連續排焦來實現調節干熄焦裝置各項指標和汽輪機平穩運行的目的。正常情況下，干熄爐內料位一般在9～16 m 之間，客觀上要求干熄焦必須連續排焦，否則將影響汽輪機或焦爐正常操作。這就給運焦系統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）根據溜槽內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整為7 mm，非工作面的膠層厚度調整為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，除了不規則的局部點磨損外，皮帶接口處常常出現條狀磨損，這就要求必須加強對皮帶接口的巡檢。若發現皮帶接口磨損分層，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，一旦發生溜槽堵塞情況，焦炭會在很短時間內堆滿整個溜槽，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，給生產造成較大損失[3]。因此，在正常生產中，一定要控制排焦流量均勻，防止焦流忽大忽小，從而避免出現溜槽堵塞現象。

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，通過對干熄焦循環風量和排焦流量的調節可以控制排焦溫度的高低。保證排焦溫度在220 ℃以內，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。

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

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整，如調整N2用量、調節調節棒的深度（控制焦炭均勻下降）、調節循環風量等措施，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活動中，除了從以上措施入手外，還要加強對皮帶系統的巡檢，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，更好地為生產和公司正常經營服務。