摘 要：某廠1 000 MW機(jī)組脫硫石膏真空脫水皮帶機(jī)自投運(yùn)以來，頻繁出現(xiàn)皮帶機(jī)濾布邊緣漏漿狀況，造成了一定的工質(zhì)流失，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染和一定的經(jīng)濟(jì)損失。與此同時(shí)，頻繁的缺陷發(fā)生和消缺過程，嚴(yán)重降低了真空脫水皮帶機(jī)的投用率。鑒于此，從真空脫水皮帶機(jī)整體結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況著手，對(duì)真空脫水皮帶機(jī)漿液外溢的原因進(jìn)行分析，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析引起漿液外溢的主要原因。針對(duì)主要原因進(jìn)行對(duì)策制定，在綜合分析后選擇最優(yōu)方案加以實(shí)施，取得了良好的改善效果。

關(guān)鍵詞：濾布；皮帶機(jī)；托輥；石膏漿液

中圖分類號(hào)：TH17" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：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(chǎn)品石膏可作為商品等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛應(yīng)用。在石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，石膏漿液經(jīng)過一級(jí)脫水系統(tǒng)旋流站以及二級(jí)脫水系統(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理[1]。真空皮帶機(jī)脫水實(shí)質(zhì)上屬于過濾過程，石膏漿液由旋流站進(jìn)行一級(jí)脫水后給料，再經(jīng)分配集箱進(jìn)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(dòng)而運(yùn)行。濾布邊緣寬于橡膠皮帶，被設(shè)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(shè)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(shí)被抽送到真空總管，漿液經(jīng)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(jìn)入氣水分離器進(jìn)行氣水分離，氣水分離器頂部出口與真空泵進(jìn)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(jìn)入濾液接收水箱。

自投運(yùn)以來，1 000 MW機(jī)組脫水真空皮帶機(jī)整體運(yùn)行情況良好，設(shè)備故障率較低，唯有托輥軸承受環(huán)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(yù)效果不明顯，長期的溢漿現(xiàn)象造成了較大的工質(zhì)流失，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染和一定的經(jīng)濟(jì)損失。頻繁的缺陷發(fā)生和消缺過程，嚴(yán)重降低了真空脫水皮帶機(jī)的投用率，缺陷處理過程中也耗費(fèi)了大量的人力、物力。

1" " 真空脫水皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)

真空脫水皮帶機(jī)系統(tǒng)圖如圖1所示。

1.1" " 機(jī)架

機(jī)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(jī)架具有足夠的剛度和強(qiáng)度以承載皮帶和輸送漿液的重量以及啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的扭矩。

1.2" " 輥筒

主動(dòng)輥與從動(dòng)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(dòng)輥為傳動(dòng)輥，與驅(qū)動(dòng)裝置連接，也稱作驅(qū)動(dòng)輥；從動(dòng)輥位于皮帶機(jī)尾部，也稱作張緊輥。

1.3" " 驅(qū)動(dòng)裝置

真空皮帶脫水機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置由一個(gè)交流變頻電機(jī)和減速箱構(gòu)成，減速箱通過聯(lián)軸器與主動(dòng)輥軸相連接。

1.4" " 濾布

濾布材質(zhì)為PET（聚酯），厚度為1.8 mm，且耐酸堿性優(yōu)良。作用：石膏漿液在負(fù)壓的作用下，通過濾布實(shí)現(xiàn)固液分離，濾布與濾餅脫離后，經(jīng)過兩組（濾布兩側(cè)）沖洗壓力為5 kg的沖洗水進(jìn)行沖洗，清除濾布孔隙中的雜質(zhì)。

1.5" " 橡膠皮帶

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

1.6" " 給料機(jī)

給料機(jī)由分配箱、導(dǎo)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(jī)尾處，其調(diào)整軌道為固定在機(jī)架上垂直地面的槽鋼型軌道，上面有較多調(diào)整孔洞，用于調(diào)整張緊托輥上下高度，從而調(diào)整濾布張緊度。

2" " 真空脫水皮帶機(jī)運(yùn)行分析

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

石膏漿液經(jīng)給料機(jī)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(shí)間會(huì)有少許偏差，其主要原因?yàn)樵诿摿蛭账嚢杵骱脱h(huán)漿液泵的抽吸作用下，石膏漿液在吸收塔內(nèi)為旋轉(zhuǎn)流動(dòng)狀態(tài)，且石膏漿液內(nèi)固體物成分為二水硫酸鈣結(jié)晶，結(jié)晶大小、密度不同，導(dǎo)致石膏排出泵排出石膏漿液含水量呈動(dòng)態(tài)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(jī)將漿液分配至濾布上的位置到石膏漿液未失去流動(dòng)性的這一段。真空皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為變頻器控制，變頻器控制方式分為手動(dòng)和自動(dòng)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制參數(shù)選取為跟蹤濾餅厚度進(jìn)行自動(dòng)控制，在自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上可人為增加偏置，適當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)速大小，但可控范圍較小。經(jīng)多次調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在石膏漿液含水量最大時(shí)，石膏漿液從分配集箱流出后，在距分配集箱前6 m遠(yuǎn)處失去流動(dòng)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(yùn)行時(shí)，脫水皮帶機(jī)皮帶兩側(cè)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(qū)動(dòng)托輥直徑較大，當(dāng)皮帶途經(jīng)驅(qū)動(dòng)托輥時(shí)，在水平拉力的作用下，分配集箱與驅(qū)動(dòng)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(dòng)輥前側(cè)2 m處，漿液狀態(tài)為非可控因素，故當(dāng)產(chǎn)生漿液堆積或沖擊時(shí)，由于濾布邊緣向上翻起夾角較小，易發(fā)生向外溢漿現(xiàn)象。

異常運(yùn)行時(shí)，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(yùn)行中發(fā)生形變，導(dǎo)致漿液外溢。

根據(jù)這兩個(gè)主要原因，細(xì)分導(dǎo)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(jī)位于從動(dòng)輥前部，從動(dòng)輥后部機(jī)架軸承高于皮帶平面，產(chǎn)生一定的傾斜角度，避免石膏漿液沿濾布運(yùn)行相反方向流淌。且皮帶邊緣的裙邊在從動(dòng)輥的張力下產(chǎn)生形變，近似與皮帶平行，對(duì)濾布邊緣的上揚(yáng)作用大大減弱。如果濾布傾斜角度不夠，當(dāng)給料機(jī)將石膏漿液分配至濾布上時(shí)，部分石膏漿液會(huì)沿濾布運(yùn)行相反方向流淌。

2）皮帶機(jī)轉(zhuǎn)速過低。當(dāng)濾布轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過慢時(shí)，在一定的給料量下，容易產(chǎn)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(tǒng)由分配箱、導(dǎo)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?qū)Я靼骞收系那闆r下，會(huì)產(chǎn)生局部的物料量激增，發(fā)生堆積后造成外溢。

4）濾布張緊度過小。在張緊度過小時(shí)，從動(dòng)輥和給料機(jī)之間的濾布會(huì)因石膏漿液的重力作用產(chǎn)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(huì)造成石膏漿液的外溢。但新安裝濾布投用前均會(huì)通過人為調(diào)整張緊螺栓調(diào)整托輥基座位置，使濾布張緊度達(dá)到運(yùn)行要求。在濾布投用后，檢修人員會(huì)定期檢查并及時(shí)調(diào)整濾布張緊度，避免長期運(yùn)行過程中受到石膏或張緊裝置本身等因素影響而導(dǎo)致濾布本身松緊變化或?yàn)V布兩端松緊度不同，進(jìn)而產(chǎn)生濾布褶皺或跑偏現(xiàn)象。

脫水濾布發(fā)生形變或移位的主要原因有：

1）濾布張緊度調(diào)節(jié)不當(dāng)。濾布張緊托輥過調(diào)節(jié)會(huì)導(dǎo)致濾布張緊力過大，濾布在運(yùn)行后產(chǎn)生褶皺，橫向部分重疊，導(dǎo)致橫截面積變?。粡埦o托輥兩側(cè)調(diào)節(jié)不均，濾布一側(cè)張緊力過大、一側(cè)過小，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行后濾布向張緊力較小側(cè)偏移；濾布張緊度過小，會(huì)導(dǎo)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(dòng)撥桿動(dòng)作不靈活等，會(huì)導(dǎo)致濾布跑偏后不能及時(shí)糾正。

為消除真空脫水皮帶機(jī)漿液外溢故障頻次過高的原因，調(diào)查和統(tǒng)計(jì)了該皮帶機(jī)一年的故障情況，經(jīng)數(shù)據(jù)匯總分析后發(fā)現(xiàn)，分配箱后溢漿次數(shù)占所有真空皮帶機(jī)漿液外溢次數(shù)的91%。分配箱后溢漿次數(shù)過多的主要原因?yàn)槠惯吪c皮帶近乎平行，失去對(duì)濾布邊緣的支撐作用，當(dāng)產(chǎn)生漿液堆積或沖擊時(shí)，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?nèi)惯呅问胶吞岣邽V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?yàn)轵?qū)動(dòng)托輥直徑較大，脫水皮帶沿驅(qū)動(dòng)托輥邊緣運(yùn)行時(shí)，裙邊會(huì)產(chǎn)生拉伸彎曲而與皮帶平行，導(dǎo)致濾布橫向?yàn)檎归_狀態(tài)，在濾布邊緣失去支撐的狀態(tài)下，漿液會(huì)沿縱伸面向外流淌。解決這一問題的辦法有兩種，下面進(jìn)行分析比較。

1）減少裙邊長度，使裙邊經(jīng)過驅(qū)動(dòng)托輥后盡快恢復(fù)原狀。裙邊安裝在皮帶機(jī)上采用的是粘黏并附加鉚釘?shù)姆椒ǎ还?jié)1 m長裙邊配3根鉚釘。如把裙邊長度變短，隨運(yùn)行時(shí)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(dǎo)致裙邊脫落的故障頻次增加，同時(shí)對(duì)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(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，分配箱后濾布縱向傾斜角度為15°，真空皮帶機(jī)運(yùn)行時(shí)，旋流站送下來的石膏漿液沖力較大，部分漿液朝濾布運(yùn)行的相反方向沖擊，造成少量堆積后將會(huì)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(duì)問題的影響程度，在保證設(shè)備、人身安全的前提下做了濾布角度提升試驗(yàn)。經(jīng)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨分配箱后濾布角度的逐步抬高，濾布邊緣散落漿液的現(xiàn)象有明顯改善。

設(shè)定兩個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比，如表1所示。

方案1：增加機(jī)尾頂部托輥高度。針對(duì)此方案，從維護(hù)難度方面分析，提高后的托輥位置較高，無操作平臺(tái)，故障維護(hù)需要搭建腳手架，維護(hù)作業(yè)過程中危險(xiǎn)性較高；在經(jīng)濟(jì)性上，現(xiàn)有濾布尺寸為3.3 m×54 m，價(jià)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(jì)算）價(jià)格增加900元，按濾布更換周期6個(gè)月計(jì)算，每年需至少增加固定費(fèi)用1 800元，長期使用成本較高。

方案2：機(jī)尾支撐架增加抬高托輥。針對(duì)此方案，從維護(hù)方面分析，托輥高度適宜，并有操作平臺(tái)，易于維護(hù)操作；在經(jīng)濟(jì)性方面，僅需一次性投入基礎(chǔ)材料：托輥價(jià)格4 500元/根，軸承費(fèi)用300元/個(gè)，固定支架材料費(fèi)100元，共計(jì)5 200元，僅為一次性成本，經(jīng)濟(jì)性較好。

選擇方案2實(shí)施后，對(duì)真空脫水皮帶機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行了一段時(shí)間的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)真空脫水皮帶機(jī)漿液外溢現(xiàn)象幾乎沒再發(fā)生過。

5" " 結(jié)束語

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

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 郭東明.脫硫工程技術(shù)與設(shè)備[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

收稿日期：2023-03-13

作者簡(jiǎn)介：王昭（1989—），男，江蘇人，助理工程師，研究方向：機(jī)械運(yùn)行與維修。