管带输送在煤化工领域应用的改进_孟津.pdf

782023 年第 3 期（总第 167 期）管带输送在煤化工领域应用的改进孟津1，孟德强2，刘亚平3（1.山东潍焦集团薛城能源有限公司，山东枣庄，277000；2.济南中建建筑设计院有限公司，山东济南，250101；3.济钢集团国际工程技术有限公司，山东济南，250098）摘 要：大型煤化工装置煤焦物料在转运过程中采用管带输送优势明显。但在运行初期，存在多条输送带衔接不匹配，且受转运环境、物料特点、管带性能等因素影响，加之长距离运输，载料负荷大，输送阻力大，输送效率低、运量低，除尘效果差，特别是管带应用在输送系统中问题频现，延误生产时有发生，严重影响经济和环保效益。文章结合生产实践，综合分析各环节问题，不断调整工艺参数，改进设计不足，优化配置、选型，使管状胶带来回带料运行故障降低，实现装置稳定运行，增产增效，节能环保。关键词：管带输送；选型；来回带料；应用；改进中图分类号：U294.88 文献标志码：A 文章编号：1008-3103（2023）03-0078-04Improvement of Application of Pipe Belt Conveying in Coal Chemical IndustryMengJing1，MengDe-qiang2，LiuYa-ping3（1.ShandongWeijiaoGroupXuechengEnergyCo.，Ltd.，ZaozhuangShandong27700，China；2.JinanCSCECArchitecturalDesignInstituteCo.，Ltd.，JinanShandong250101，China；3.JigangGroupInternationalEngineeringTechnologyCo.，Ltd.,JinanShandong250098，China）Abstract：Inthetransportationprocessofcoalcokematerialsinlargecoalchemicalplants,theadvantagesofpipebelttransportationareobvious.Butintheearlystageofoperation,thereisamismatchbetweenmultipleconveyorbelts,andaffectedbytransportenvironment,materialcharacteristics,pipeperformanceandotherfactors,coupledwithlongdistancetransportation,largeload,transportresistance,transportefficiencyislow,lowvolume,dustremovaleffectispoor,especiallythepipebeltapplicationinthetransportsystemproblemsoccurfrequently,delayedproductionoftenoccur,seriouslyaffectingtheeconomicandenvironmentalbenefits.Thispapercombinedwithproductionpractice,comprehensiveanalysisofeachlink,constantlyadjustprocessparameters,improvedesigndeficiencies,optimizeconfigurationandmodelselection,reducefailuresintheoperationoftubulartapecarryingmaterialsbackandforth,andrealizestableoperationofthedevice,increaseproductionandefficiency,energyconservationandenvironmentalprotection.Keywords：pipebeltconveying；modelselection；bringmaterialsbackandforth；application；improvement作者简介：孟津（1969），男，本科，化工工程专业中级工程师，从事煤化工生产、配煤、质检、危化品及安全等管理工作。0 引言山东潍焦集团下设的铁路物流有限公司承担着整个化工园区煤焦及其他货物转运任务，同时为周边社会化物流提供服务。该铁路物流自 2018 年投运后，至今已具备 700 万吨/年的运输能力，通过铁路接发的园区大宗物资如煤炭、焦炭等占 63%，使园区生产实现了循环经济、可持续发展的新格局。煤化工生产主要的煤焦物料通过管带输送系统1实现生产与铁路间的节能、高效转运衔接。转运中，通过改进设计不足，优化完善生产流程，调整胶带选型2，实现了管带输送系统安全、高效运行，运输总量逐年提升，运输成本降低，节能环保和社会效益明显。DOI:10.14127/ki.jiangxihuagong.2023.03.019792023 年 6 月管带输送在煤化工领域应用的改进1 管带输送流程及主要特点生产区与物流园通过槽型皮带、管状皮带输送系统，以来回带料3的方式完成大宗散料的运输和转运。煤炭到达：精煤作为炼焦主要原料，多来自山东本地和山西、陕西、河南等地，铁路运入量已达 65%以上。火车煤经翻车机、管带输送机、堆取料机等完成卸车、输送、煤场打堆或灌入煤仓。焦炭外发：煤化工装置区的四座大型焦炉生产的红焦，干熄后通过多条皮带转运到铁路焦仓装车外发。1.1 管带机前后煤焦转运流程火车精煤翻车机平皮带管带机皮带成管管状运输管带展平卸料皮带翻转 360 展平焦炭落入成管管状运输管带展平卸料皮带翻转 360 展平精煤落入管带，见图 1。图 铁路物流园场地示意图1.2 转运输送地缘环境较为复杂物料转运总长度超过 4 公里，沿线地貌为低矮丘陵区，相对起伏高差 632 米，全程采用高架输送4。其中，管带段为露天高架结构，巧妙利用管带特点完成不同角度转弯、上下坡，有效避开了地下废弃采煤矿井巷道等复杂地形，至铁路物流园经筛分后进入焦仓，采取地面除尘连续装车。1.3 煤焦散料在输送环节的主要特点火车车厢上部干煤因风干易产生煤粉尘，下部湿煤易粘沾输送带表面；焦炉生产出的红焦，经干熄装置回收红焦显热后，降温至 180以下排至耐温皮带，但偶尔会出现局部高温焦达 250以上，甚至有红焦出现。因此，煤、焦的转运除尘效果和输送带清扫等环节尤为重要。2 物料输送存在的问题在运行初期，多条输送带衔接不紧密，且受转运环境、物料特点、管带性能等因素影响，加之长距离运输5，载料负荷大，输送阻力大，特别是管带应用在输送系统中问题频现，输送效率低、运量低，除尘效果差，延误生产时有发生，严重影响经济和环保效益。2.1 各皮带运输效率不均衡因该管带输送系统属于后建的技改项目，管带段前后设有相关联的 26 条输送皮带。其中，运煤皮带 14条，运焦 12 条，各皮带带速不统一，启动方式有差异，易造成输送量波动，从而使个别皮带出现溢料或压死等现象。特别在冬季出现冻煤时，煤线前端的翻车机卸车量在 3001600 吨/小时内波动；同样，焦线前端的干熄炉排焦量也受生产负荷影响，出现 50430 吨/小时的波动。传送速度6和均衡运料对稳定生产非常重要。2.2转运物料温差大，影响管带皮带运行稳定性管带皮带耐温性有限，需严格控制入管带机的焦炭温度，但生产中受喷水降温、测温偏差、料流均匀性等影响，造成焦炭喷淋、降温不均衡等缺陷，出现管带皮带被高温焦炭烫伤、烧穿又不易修复，严重影响皮带寿命和稳定运行。在来回双向带料转运中，运焦管带7温度较高，运煤管带为常温，两者温差平均在 90频繁交替变化，管带内里钢丝和橡胶层膨胀系数受温度影响变化较大，因而，对管带耐温选型及结构质量的要求尤为重要。2.3 除尘清理问题亟须解决运行初期，煤线采用干雾除尘、局部封闭方式；焦线前端为布袋除尘，在喷淋降温后为干雾除尘。由于皮带粘有煤粉、焦粉，虽多处安装金属清扫器清刮，但清扫效果较差，还会使刮板划伤胶带工作面，影响胶带使用周期。卸料槽处的抑尘、除尘效果也达不到要求。2.4 出现托辊磨损、带边撕裂等问题管带机管状段采用六边形（双侧）专用托辊组，展开段托辊采用平行下托辊和 V 型托辊。最初，部分托辊因轴承质量、粉尘污染问题，多处出现抱死，托辊磨凹、磨穿现象，严重时损坏皮带，特别在管带两端成管、翻带处托辊磨损较为严重。2.5 耐受温度影响胶带的运行质量为达到运焦时的耐温性能，管带皮带最初选择的是T3 管带8，耐温不大于 150，但皮带硬度大，成管、展管张力大，且长期频繁卷展，带边变得不能自然展平，形成“凹边”，特别是在冬季尤为明显，见图 2。运行中如管带出现扭转，在通过六边形专用托辊组时，会造成带边进入两托辊夹角内，撕边、切角，甚至易把内钢丝缠卷干熄仓焦线筛分焦仓煤线煤焦管带机翻带装置翻带装置堆取料机翻车机802023 年第 3 期（总第 167 期）抽出而损坏带边，安全运行隐患突出。3 改进措施针对上述存在问题，结合生产实际，在运行中实施技术革新，逐步改进影响运行的“卡脖子”问题。3.1 在皮带起点安装限流器，稳定输送负荷在运煤、运焦皮带起点，均安装限流器，特别是在管带机入料口处增设耐磨限流器，使物料按照设计载荷限制料流，实现均匀布料，有效防止溢料、胀管现象。针对每条槽型皮带的长度、带宽、物料特性，逐一核准驱动辊筒的变频参数和额定带速，结合生产实践，修订操作规程中变频调速工艺参数，让整个输送系统上下游衔接统一、严密。3.2 改进喷淋降温自控技术结合生产数据分析，在入管带皮带的前工段增设自动控制加水喷淋装置，由手动操作改为自动控制。该自控装置主要由红焦检测系统、喷淋系统和控制系统三部分组成。配置料流检测、红外测温、电控调节喷淋、控制柜等相关联锁装置，由中控室远程控制，人工现场巡检。焦炭通过皮带秤检测料流后，传出物料料流信号至控制柜，控制柜启动红外频谱检测装置，对来焦温度进行多点测量，经过数据处理启动、调节喷淋装置进行喷水降温。通过改进降温系统，焦炭温度在入管带前能由原来的 125以下控制到 95以下。3.3 选用 T2 性能的管带皮带焦线前工段能很好地控制焦炭温度，因此，对管带皮带耐温性能的选择可以降低标准。通过实际运行参数的对比，在二期管带机建设中，选择了 T2 新型管带胶带，在耐温性方面比 T3 皮带降低了 30，胶带材质及物理性能得到改进，刚度、弹性度、张力都得以优化；运行后带边没再出现裂纹、掉角等缺陷，运行稳定性高，影响生产时间大大缩短，输送效率提高明显，见表 1。表 1 一、二期管带机基本要求改进对比管带机物料温度带宽及规格机长及带长装机功率一期煤：常温；焦：通常低于125，局部最高温低于 150ST1250-1900mm-10.5+4.5+7.5，盖 胶 型号：T3；总厚度 22.5mm+0.5mm机长：2002m带长：4125m2630kW二期煤：常温；焦：通常低于 95，局部最高温低于 125ST1250-1900mm-9.5+4.5+7.5，盖胶型号：T2；总厚度 21.5mm+0.5mm机长：2010m带长：4145m2630kW图 2 管状皮带剖面结构812023 年 6 月管带输送在煤化工领域应用的改进二期管带机选择了 T2 胶带，为高保持刚性胶带，有阻燃、低阻力特性和成管性；常温时横向刚度值为2300200g/75mm，刚度和延伸率达到预期要求，有良好的荷载支承性和成槽、成管性和展平性；胶带硫化接头强度高于胶带设计强度的 90%。采用的钢绳芯带，总厚度为 21.5+0.5mm。覆盖层材料具有良好的防切割性和耐磨蚀性。上覆盖胶为 T2 标准，瞬时耐温 175，常时间耐温 95以下；综合延伸率不大于 0.40%。在同等条件下，可有效降低管带机运行阻力。其他物理性能和耐热老化性能参数（见表 2）参照 GB/T 200212017 标准要求执行8。表 2 二期选用 T2 管状皮带特性项目：老化试验 125，168hT2：可耐热不大于125的试验温度硬度老化后与老化前之差（IRHD）+20老化后的最大值（IRHD）85拉伸强度性能变化率（%）-30老化后最低值（MPa）10拉断伸长率老化后变化率（%）-50老化后最低值（%）2003.4 除去管带粘沾的煤粉、焦粉是改造的重点根据生产实践，粘沾的粉尘加剧了设备磨损，污染输送沿途的环境。经多方调研，将转运溜槽改造为防堵抑尘曲线溜槽，使用效果较好。由于输送线路长，中转多，借助附近系统资源，有地面除尘、干雾除尘和无动力除尘等方式。另外，在卸料后的翻带处增设高压水喷洗装置，可将管带皮带上的粘沾物清洗掉，再经收集沉淀、废水复用。改进后各中转站粉尘污染明显减小，在管带翻带、托辊处粉尘落物减少 85%，既减少了体力劳动量，又治理了环境污染。3.5 特殊处理重要部位托辊组，延缓托辊磨损问题管带机成管处托辊选用 PSK 托辊9，为专用钢管制造，辊皮厚度大于 5mm，钢管内做防锈处理；要求托辊具有很好的防水性能，并具有足够的强度和刚度。轴承采用负荷能力大、速度特性好的减摩轴承，轴承密封采用迷宫方式，双卡簧轴向定位，保证两轴承同心度。另外，经现场测量后改进托辊组部分托辊长度，由原来L=350mm 改为 133（306）L=380mm，消除了两辊间夹角缝隙，有效解决了磨损和运行中缠卷伤带问题，对导料槽区域的承载托辊10采用橡胶圈形式的缓冲托辊。采取上述措施后，托辊损坏率降低，维修量明显减少，年节约修理费 12 万元。4 结语作为大型煤化工生产园区，进出的大宗物资稳定有序地转运至关重要，也是企业保障供给、降本增效的关键，转运中更要求环保、清洁。因而，上述问题优化改进后，实现了管带机稳定双向带料、高效节能转运的循环经济模式；加之增建了二期管带机作为复线，形成互为备用，影响转运时间由投产后的前两年平均 11.5 天/年减少到现在的零延误；年输送总量也由最初的 260 万吨提高到了 450 万吨，较好地服务了园区生产经营，社会和环保效益突出。参 考 文 献1 王鹰（教授），太原科技大学， 道客巴巴-在线文档，圆管带式输送机J，2014.5.21 上传，4.4.2 王鹰，等.连续输送机械设计手册M.北京：中国铁道出版社.2001.3 刘春晖.双向输送圆管带式输送机的创新设计J.起重运输机械，2017，9：107-108.4 李佐录，董建平.探究长距离圆管带式输送机的设计J.科技创新导报.2016，（28）：41，45.5 张钺，新型带式输送机设计手册M.北京：冶金工业出版社，2001.6 运输机械设计选用手册编组委.运输机械设计选用手册（上、下）M.北京：化学工业出版社，1999.7 国家经济贸易委员会：圆管带式输送机：JB/T 103802002，S.2013.12.8 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会：帆布芯耐热传送带：GB/T200212017S.2017.09.299 成大先，等.机械设计手册第五版（第 1、2、3、4、5 卷）M.化学工业出版社，2007.10 刘向峰，机械设计教程M.清华大学出版社，2008.