新舊皮帶輸送機在轉運站內的對接問題與解決對策

張帥，楊濤 (濟鋼集團國際工程技術有限公司，山東 濟南 250000)

0 引言

隨著國內干熄焦技術［1］的大面積推廣，以及國家環保政策的嚴格要求，國內鋼鐵聯合企業、焦化廠等紛紛啟動了新一輪的焦化環保投資。其中備受歡迎的是：在線運行1套干法熄焦裝置，并將原濕法熄焦技術作為備用。

與濕法熄焦技術相比［2］，干熄焦技術具有以下優點：

(1)焦炭質量明顯提升

從焦爐炭化室推出至熄焦車約1 000 ℃的紅焦，采用濕法熄焦時，因濕熄塔高壓水流噴水對紅焦的急劇冷卻，導致焦炭內部結構產生較大的熱應力，網狀裂紋較多，轉運過程容易破碎成小塊。而約1 000 ℃的紅焦在干熄爐內經循環氣體(主要成分為氮氣)的緩慢冷卻，降低了焦炭內部熱應力，減少了網狀裂紋，因而提高了焦炭機械強度。且焦炭在干熄爐內冷卻的過程中，層料間相對運動，增加了焦塊之間的摩擦，利于焦炭整理粒度，提高了焦塊的均勻性。焦炭在干熄爐預存室的保溫相當于焦爐中的燜爐，利于焦炭的成熟，使其結構致密，利于降低反應性，提高強度。干法熄焦改善了焦炭質量，擴大了弱黏結性煤的用量，擴大了煉焦煤源，降低了煉焦成本。

(2)利用紅焦熱量，節約能源

濕熄焦產生的蒸汽，被直接外排至大氣，紅焦的顯熱隨之浪費。而干熄焦紅焦80%以上的顯熱被余熱鍋爐以蒸汽的形式進行回收利用，用以蒸汽輪機發電，節約能源，減少廠區電力的消耗。

(3)減少環境污染，保護環境

廢氣中粉塵及苯等有害氣體的排放量較濕法熄焦顯著減少，對改善大氣環境有重要作用，直接環境效益明顯。干法熄焦將紅焦的顯熱以蒸汽的方式回收，避免了燃煤或燃氣產生同等數量蒸汽而帶來的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物，間接地起到了保護環境的作用。

(4)經濟效益

從節能效益看，150 t/h干熄焦裝置每年可回收12～13萬噸動力煤，節能效益良好。從環保效益看，建設干熄焦配套裝置，可以減少濕法熄焦排放到大氣中的水蒸氣夾帶的酚、氰等有害物質及粉塵等對環境的污染，環保效益顯著。從經濟效益看，主要體現在高爐煉鐵上，可以降低焦比，提高高爐生產能力。相關資料顯示，對大型高爐，干熄焦生產的焦炭較濕熄焦，可降低2%～5%的焦比，同時高爐生產能力提高約1%，這一部分的延展效益非常可觀。

1 概述

河南某焦化廠投資新建1套170 t/h的干熄焦及其余熱發電項目，要求干熄焦設計院完成干熄焦配套設備設施的設計和安裝，并將原濕法熄焦裝置作為備用。紅熱的焦炭在干熄爐冷卻段被循環氣體冷卻到排出溫度T≤180 ℃，經干熄爐底部的單叉溜槽排出。通過新建冷焦輸送皮帶機C101，輸送至焦化廠舊轉運站內的下料溜槽L102中，經焦化廠舊轉運站原輸送濕法熄焦的J102皮帶機，將冷焦輸送至焦場，被汽車外運至附近鋼企投入高爐煉鐵。

為滿足干熄焦檢修時，濕熄焦備用的目的，需C101、J101兩條皮帶都能實現將對應熄焦裝置所輸出的冷焦，輸送至焦化廠舊轉運站的下料溜槽L102中，再通過J102皮帶輸送至焦場。即既要保留原J101皮帶的輸送功能，又要滿足C101皮帶冷焦輸送的需要，且要實現C101皮帶與J101皮帶之間的切換。

某干熄焦設計院所承擔范圍為：干熄焦紅線范圍內的建筑設施，熄焦線和滑觸線的延長，及C101皮帶機頭部分在焦化廠舊轉運站內的設計和施工(干熄焦設計院實行設計總承包，將施工外包給施工單位)，轉運站內部的設計資料由焦化廠提供。

焦化廠舊轉運站：轉運站一層(0.000 m)、二層(6.800 m)、三層(11.000 m)共設三層。其中一層主要放置轉運站內設備設施的備品備件，二層布置J102運焦皮帶機，三層布置濕法熄焦J101皮帶機、下料溜槽L102及其頭罩、檢修葫蘆和預留洞口。轉運站尺寸：長7 m(順J101皮帶方向)，寬8 m。下料溜槽L102右側斜板與舊轉運站11 m層水平屋面夾角為31°，J101皮帶頭部滾筒直徑D為1 m，滾筒中心高度距離11 m層約800 mm，距離轉運站中心線約500 mm。

2 存在的問題

鑒于河南某焦化廠目前在運行的是2×70孔5.5 m搗固焦爐、投產較早、運營多年，且濕法熄焦輸出的焦炭含硫高、水分高、焦化廠舊轉運站內環境較差，導致下料溜槽L102腐蝕嚴重。焦化廠舊轉運站運營工人為滿足運焦設備生產負荷的需要，私自對下料溜槽L102進行改造加固，導致實際運行中下料溜槽L102的角度、位置等參數，與焦化廠提供給干熄焦設計院的轉運站竣工圖紙存在重大誤差。

故產生了：C101皮帶與下料溜槽L102在舊轉運站內無法對接的問題，且會出現焦炭磨損J101機頭滾筒、卡料的情況，轉運站C101皮帶安裝圖如圖1所示。即C101皮帶機頭溜槽L101在轉運站的安裝位置，被改造后的下料溜槽L102所占據。現場的施工情況是：C101皮帶通廊已施工完畢，皮帶托輥支架也已焊接施工完畢，舊轉運站1柱列11.000 m側墻已開孔完畢，則C101皮帶角度不宜變動(即不能改變C101皮帶頭部滾筒的標高和定位)，否則將產生巨大的拖期、返工工耗，即施工投入的人、物、財力的將增大。

(1)圖1中，下料溜槽L102左側斜底板即為焦化廠舊轉運站運營工人改造加固的部分。經現場實際查實，L102左側斜底板經歷了數次加固，此左側斜底板由無變成了數層，且均被嚴重腐蝕，足可見實際運行環境的惡劣。經運營工人改造后L102左側斜底板的最高點，高出干熄焦設計院所設計機頭溜槽L101底板的最低點約400 mm，顯然改造后的下料溜槽L102無法滿足機頭溜槽L101的安裝位置的需要。

(2)若按圖1施工，機頭溜槽L101將插入下料溜槽L102的內部，當濕熄焦J101皮帶運行時，會出現運送而來的焦炭砸落到機頭溜槽L101的頂板上，輕則磨損溜槽L101頂板，重則焦炭反彈而迸濺磨損J101機頭滾筒、出現因堵塞滾筒而卡料以至于引起皮帶異常停機的現象。而機頭溜槽L101頭罩上部的除塵管道，也無法實現較好的抽塵效果。

圖1 轉運站C101皮帶安裝圖

(3) C101、J101皮帶在轉運站的對接施工實際上屬于改造項目。焦化廠要求在不影響J101皮帶正常生產的前提下完成對接，則要求干熄焦設計院必須拿出一個經過縝密考慮且切實可行的施工方案，并據此方案對焦化廠舊轉運站內部的設施進行改造。

3 處理措施

通過在現場對舊轉運站現有J101皮帶、頭罩、下料溜槽L102、支撐鋼梁、原滾筒等的位置、角度等實際數據的測量，和對多種施工方案的可行性探討(與焦化廠相關負責人磋商花費時間較長，且多種施工方案均被否決)，最終經過焦化廠負責人和轉運站運營工人的認可，確定如下施工方案及各單位的作業分工，轉運站C101皮帶改造圖如圖2所示。

圖2 轉運站C101皮帶改造圖

(1)鑒于轉運站下料區域環境較差且腐蝕嚴重，故統一采用材質為304的不銹鋼板重新焊接制作下料溜槽及頭罩。其中機頭溜槽L101底板用t=10 mm的材料 (長：1 200 mm；寬：984 mm)；側板用t=8 mm 的材料 (長：1 225 mm；寬：850 mm)；頭罩板用t=4 mm 的材料 (長：1 570 mm；寬：1 200 mm；高：857 mm)。材料由焦化廠提供，并按照設計人提供的下料尺寸對鋼板進行等離子切割完成后，交由施工單位按設計圖紙對L101的溜槽和頭罩進行焊接拼裝。

(2)在保持C101頭部滾筒位置及標高均不變的前提下，協定由焦化廠組織J101皮帶停機1天，并安排廠區施工隊負責完成對下料溜槽L102左側斜底板進行調整角度、換料加固、鋪耐磨襯板等施工，以保證下料溜槽L102與機頭溜槽L101底板的順利對接。現場的測量結果及驗收工作由施工單位協同干熄焦設計院完成，并提前做好舊轉運站內的施工準備工作。

(3)為滿足C101皮帶的順利下料，并防止因運行期間頭輪滾筒震動、皮帶因過長而下垂等情況引起的事故，新制作機頭溜槽L101底板最高點距離頭輪滾筒最低點保持70～80 mm的垂直間距，機頭溜槽L101底板與舊轉運站11 m層水平鋼梁底座保持30°夾角。為保證新制作機頭溜槽L101的拼接施焊方便，溜槽L101兩側側板距離C101皮帶頭部滾筒兩側外邊緣保持50 mm的間距。

(4)機頭溜槽L101頭罩上的吸塵管道位置往皮帶機尾方向移動約300 mm，以確保C101皮帶運輸的冷焦在焦化廠舊轉運站內產生的煙塵，被環境除塵系統較好的抽取。并在施工單位完成對機頭溜槽底板、側板與下料溜槽L102的左側立板焊接、加固后，由焦化廠組織廠區施工隊在每日停機約40 min的時間內，對下料溜槽L102左側立板進行據實開口、打磨，以保證C101皮帶可順利將冷焦傾卸至下料溜槽L102中。

(5)同樣，當下料溜槽L102左側立板進行開口施工完成后，仍由焦化廠組織廠區施工隊完成施工機頭溜槽L101底板鋪設耐磨陶瓷襯板的工作，以實現C101皮帶運輸來的冷焦卸料的通暢和耐磨陶瓷襯板對機頭溜槽L101底板的保護作用。并對施工單位焊接制作的J101皮帶跨越鋼梯進行安裝，以實現J101、C101皮帶通廊兩側檢修通道的連接。至此，機頭溜槽L101的重新制作和焊接安裝工作，已基本完畢。

(6)耐磨襯板鋪設完成后，由施工單位完成對C101皮帶溜槽頭罩的安裝，實現對C101皮帶運輸的冷焦在焦化廠舊轉運站內產生煙塵的封閉吸收。新制作機頭頭罩與溜槽L101采用角鋼封邊，螺栓連接的方式，以滿足檢修時可拆除頭罩并用手拉葫蘆吊出頭部滾筒的需要。溜槽的四周均采用L75×75×8的304角鋼進行施焊加固，以增強溜槽自身的強度。

在焦化廠負責人、焦化廠廠區施工隊、干熄焦現場施工單位等各方的共同努力下，于2021年7月按如上施工方案進行逐步實施，順利完成了C101、J101皮帶在焦化廠舊轉運站內的對接，并分別通過了竣工驗收和試運行，且已正常運行至今，焦化廠反饋改造后的卸料效果良好。

上述施工方案的優點在于：不需對已施工完畢的C101皮帶通廊的托輥支架進行返工處理；新制作的不銹鋼機頭溜槽L101和頭罩，滿足了實際運行環境對耐磨、耐久的需要。因焦化廠組織廠區施工隊全程融入且協助施工單位施工，并給予了施工材料和施工條件方面的支持，大大減小了施工單位在焦化廠舊轉運站內的施工難度，且有利于后期焦化廠對C101皮帶的竣工驗收和試運行。

4 經驗與體會

筆者經歷了由干熄焦設計院設計并訂貨的皮帶機、溜槽、托輥等皮帶機附屬設施發運至焦化廠現場，皮帶機托輥支架已焊接安裝完畢，卻出現了機頭溜槽L101與下料溜槽L102無法完成對接的局面。經歷了焦化廠、干熄焦設計院和施工單位三方之間互相推責扯皮的經過，最后經各方調解：由施工單位配合設計人實際測量舊轉運站內現有設備設施的相關尺寸和實際參數，焦化廠區施工隊給予相關的條件的配合與支持，設計人根據實測數據給出施工方案以完成舊轉運站內的改造工作。

但由于焦化廠運營人員有自己生產方面的考慮，且難以權衡，設計人的數個施工方案都被予以否決，并耗時數月，毫無進展，導致C101皮帶機安裝工期嚴重滯后。最終經綜合焦化廠方面給出的意見，所做的上述施工方案得到了充分的肯定，且轉運站目前正常生產運營，卸料效果良好。

綜上所述，其他干熄焦設計院后期在開展新舊皮帶機在舊轉運站的對接相關設計時，應充分借鑒以下設計經驗：

(1)干熄焦設計院必須要求用戶在設計人開展皮帶機施工圖設計之前，提供精確詳細的轉運站竣工圖紙。若有改動，則要求用戶必須在圖紙上標注出改動內容、改動位置，以及現場實測數據。如有必要，應安排設計人出差前往用戶舊轉運站進行實地勘測，務必將用戶舊轉運站內的設備設施及詳細的相關數據、尺寸弄清楚，拿出一個經過縝密考慮且切實可行的施工方案。

(2)干熄焦設計院務必在收到精確的轉運站竣工圖紙或獲得舊轉運站實測數據后，再開展C101皮帶機在轉運站內的相關設計，避免產生皮帶機廠家的機械設備按施工圖生產制作完畢，發至用戶現場卻無法安裝對接的局面。

(3)干熄焦設計院需要提前預判用戶現場舊轉運站內的改造難度，并對舊轉運站內的改造施工工耗進行概預算的綜合衡定，將舊轉運站內產生的額外改造費用提前增加至干熄焦項目的投資總額中。以免在轉運站內改造的過程中，因與用戶和施工單位之間的互相推責扯皮，而產生的施工拖期、返工工耗，導致施工費用的超額支出。

(4)鑒于用戶舊轉運站內的生產設備不停機，舊轉運站內空間狹小、施工難度大，受生產限制較大等因素，干熄焦設計院應當在投標文件或與用戶簽訂的技術協議里約定：用戶舊轉運站內不間斷生產設施的改造，由用戶負責完成。因對用戶轉運站內現有設施的改造，本身就是一項非常復雜的工作，既要順利地完成改造施工，又要得到用戶對改造施工的認可和竣工驗收，更加不易。

(5)倘若用戶要求必須由干熄焦設計院完成轉運站內的改造工作，設計人拿出的改造方案應提前與用戶做好溝通，在得到用戶書面對施工方案的同意執行文件后，再安排施工單位按確定好的施工方案進行施工，以確保工程施工計劃的正常推進。應注意：施工方案中應當注明由用戶配合施工或有利于施工的相關條件支持，以確保施工方案的順利推進和改造工作的順利完成。