非接觸式清掃器在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用

潘 濤

(中國(guó)石化中原油田普光分公司天然氣凈化廠，四川達(dá)州 636156)

作為現(xiàn)代散狀物料運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，帶式輸送機(jī)主要通過輸送膠帶實(shí)現(xiàn)其牽引和承載功能，從而達(dá)到連續(xù)運(yùn)輸?shù)哪康?。帶式輸送機(jī)具有自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)容易、運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、不受地形限制、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。作為當(dāng)今最重要的散裝物料運(yùn)輸設(shè)備，帶式輸送機(jī)被廣泛應(yīng)用于煤礦、電力、港口、化工、環(huán)保、物流等行業(yè)。

普光天然氣凈化廠散料帶式輸送系統(tǒng)，運(yùn)行過程中出現(xiàn)膠帶清掃效果差，膠帶粘附的細(xì)粉顆粒及水分在回程段脫落，灑落的硫黃細(xì)粉隨風(fēng)飄浮在空氣中，造成生產(chǎn)區(qū)域空氣中顆粒物增加，空氣質(zhì)量變差，更嚴(yán)重的是大量灑落至設(shè)備表面的含水硫黃細(xì)粉與設(shè)備中的鐵質(zhì)反應(yīng)，生成硫化亞鐵，極易自燃引發(fā)著火事故或粉塵爆炸事故。

1 膠帶清掃器現(xiàn)狀及問題

凈化廠采用濕法成型工藝，產(chǎn)品硫黃表面含有一定量的細(xì)粉硫黃和水，在皮帶輸送系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，細(xì)粉硫黃和水滲入到膠帶表面，工作面的膠帶運(yùn)行到皮帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒后，由于清掃器清掃效果不佳，導(dǎo)致細(xì)粉硫黃粘附在膠帶表面，從刮刀縫隙進(jìn)入回程段，在增面滾筒及改向滾筒的作用下，膠帶表面張緊度發(fā)生變化，膠帶表面攜帶的細(xì)粉硫黃和水無(wú)法粘附，導(dǎo)致沿線細(xì)粉硫黃撒料嚴(yán)重，如圖1所示。

圖1 原清掃器清掃效果

膠帶回程清掃器清掃不徹底造成回程撒料，對(duì)回程托輥、接料板、皮帶支架等造成腐蝕。托輥腐蝕后引起膠帶張緊效果差、受力不均，膠帶頻繁跑偏，增加了沿途撒料，加劇了粉塵產(chǎn)生和腐蝕。

2 問題原因分析

傳統(tǒng)皮帶清掃器是一種采用清掃刮刀與輸送膠帶接觸，定期調(diào)整貼合程度來(lái)清除膠帶上粘附的細(xì)小物料的裝置，主要安裝在帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒處。較大的物料依靠自身重量和膠帶輸送速度落入下一級(jí)流程，清掃器刮刀依靠膠帶的運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)刮除膠帶上的粘料、雜質(zhì)，刮刀磨損到一定程度后可人為調(diào)整固定裝置，使刮刀與膠帶貼合緊密。

實(shí)際運(yùn)行過程中，膠帶清掃器是直接懸掛在回程膠帶支架上的，由于清掃器刮刀與膠帶表面貼合，長(zhǎng)期運(yùn)行后導(dǎo)致刮刀口整體磨損或部分磨損，刮刀接觸不到膠帶表面之后，清掃器就不能夠繼續(xù)對(duì)膠帶的表面進(jìn)行清掃。硫黃顆粒從刮刀與膠帶間的縫隙中通過，磨損處膠帶上的粘料、細(xì)粉、水分等將不能得到徹底清除。

膠帶在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)出現(xiàn)上下抖動(dòng)的情況，清掃器也會(huì)隨著膠帶上下抖動(dòng)，清掃器與安裝支架的連接就很容易出現(xiàn)松動(dòng)脫落情況，造成刮刀脫離膠帶表面，從而失去清掃效果。更重要的是清掃器刮刀從支架上方脫落之后，容易掉在膠帶上面，清掃器刮刀的尖端在滑動(dòng)過程中易劃傷膠帶，更嚴(yán)重的就是直接撕裂膠帶，破壞膠帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 優(yōu)化改進(jìn)研究

針對(duì)接觸式清掃器不可避免的會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期運(yùn)行存在磨損，部分接觸點(diǎn)無(wú)法徹底清掃的實(shí)際，將接觸式刮刀清掃器改進(jìn)為第一道粗料清掃器+非直接接觸式的風(fēng)刀吹嘴組(圖2)，風(fēng)刀吹嘴組與膠帶運(yùn)行方向呈切割方向安裝，風(fēng)刀吹嘴組帶有細(xì)小出氣孔，通過氣源管道供給的氣體吹掃膠帶表面，氣源管道上設(shè)有氣源控制閥門。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)帶式輸送機(jī)膠帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，向氣源供給管線通入壓縮空氣，壓縮空氣由風(fēng)刀孔噴出，壓縮空氣吹到膠帶上，將粘附在膠帶上的細(xì)粉物料及水分吹掉，細(xì)粉物料及水分隨原有物料進(jìn)入下一流程，能夠及時(shí)清除膠帶上粘附的細(xì)粉物料及水分。

為了更好的起到風(fēng)吹清掃的效果，主要需控制吹掃風(fēng)壓、吹刀孔徑、吹刀與膠帶角度等參數(shù)。

圖2 風(fēng)吹掃裝置結(jié)構(gòu)1-風(fēng)刀吹嘴組;2-氣源管道;3-氣源控制閥

3.1 吹掃風(fēng)壓的影響

為了實(shí)現(xiàn)資源的梯級(jí)利用，現(xiàn)場(chǎng)采用裝置區(qū)周邊現(xiàn)有的風(fēng)源，包括凈化風(fēng)和非凈化風(fēng)，壓力均維持在0.6～0.8 MPa左右。因非凈化風(fēng)中含有油脂、水分等雜質(zhì)，優(yōu)先的使用凈化風(fēng)。凈化風(fēng)或則非凈化風(fēng)作為清掃動(dòng)力，其壓力的控制直接影響到清掃效果：一是風(fēng)壓力過低時(shí)，提供給清掃器的動(dòng)力不足，風(fēng)吹到膠帶表面時(shí)沒有足夠的動(dòng)能將細(xì)粉和水分清掃掉；二是如果風(fēng)壓過高，雖能吹掃掉細(xì)粉和水分，但是會(huì)將細(xì)粉過度攪動(dòng)，引起清掃后粉塵外溢甚至形成粉塵云，存在粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)；三是風(fēng)壓偏高后，對(duì)風(fēng)的消耗量必然增加，造成不必要的資源浪費(fèi)，因此必須對(duì)吹掃風(fēng)壓進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，選取最適宜現(xiàn)場(chǎng)工況的風(fēng)壓。

在改進(jìn)研究中，采用管徑為10 mm的不銹鋼儀表風(fēng)管線作為實(shí)驗(yàn)吹刀，當(dāng)吹刀固定后分別將氣源壓力調(diào)整到0.4，0.5，0.6，0.7 MPa 4個(gè)壓力值，觀察不同壓力條件下膠帶上粘附的細(xì)粉清掃情況,如表1所示。

從試驗(yàn)情況看出，風(fēng)壓在0.5～0.7 MPa壓力時(shí)，膠帶表面上的細(xì)粉硫黃和水分能較為明顯的被清掃掉，清掃最為徹底的風(fēng)壓為0.7 MPa，但該壓力下引起粉塵問題和顆粒溢出問題，優(yōu)先將壓力控制到0.6 MPa。氣源壓力為0.6 MPa時(shí)，膠帶表面的細(xì)粉硫黃能夠較為徹底地被清掃掉，少量水分仍粘附在膠帶表面，但此時(shí)已基本達(dá)到清掃器需要完成的效果—清掃細(xì)粉顆粒。由此可知，吹掃風(fēng)壓應(yīng)控制在0.6～0.7 MPa范圍內(nèi)。

3.2 吹刀孔徑的影響

在優(yōu)選風(fēng)壓后，固定的氣源壓力下，不同的吹掃孔徑對(duì)清掃效果也有不同的影響：一是孔徑過細(xì)，孔眼易被風(fēng)源中雜質(zhì)或硫黃粉塵堵塞，不便于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行；二是孔徑偏細(xì)，吹掃到膠帶表面的風(fēng)量不足以吹掉細(xì)粉或水分，起不到清掃作用；三是孔徑過大，在氣源壓力一定時(shí)，吹掃到膠帶表面時(shí)動(dòng)能減小明顯，清理效果不理想，同時(shí)也是對(duì)氣源的浪費(fèi)。

表1 各種氣壓條件下試驗(yàn)效果

實(shí)驗(yàn)過程截取四根管徑同為15 mm的鍍鋅鋼管，將鋼管的一段用橡膠密封住，在鋼管上分別鉆取直徑為0.5，1，2，3 mm的細(xì)孔，細(xì)孔呈一條直線分布。實(shí)驗(yàn)時(shí)，依次將4種孔徑的風(fēng)管安裝在同一位置，采用相同的氣源壓力對(duì)膠帶進(jìn)行吹掃，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從相同氣源壓力條件下，不同吹氣孔徑的實(shí)際效果看，孔徑越細(xì)，越有利于膠帶表面的清掃。因此將孔徑定位0.5 mm和1 mm，但0.5 mm孔眼存在堵塞問題，如使用非凈化風(fēng)，堵塞問題會(huì)更為嚴(yán)重，為避免實(shí)際應(yīng)用過程頻繁堵塞吹刀孔，優(yōu)選孔徑為1 mm。實(shí)際使用時(shí)需針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，優(yōu)化細(xì)孔的布置，避免吹掃存在死角。

3.3 安裝角度的影響

在確定最優(yōu)的氣源壓力和吹掃孔徑后，還需考慮吹掃時(shí)風(fēng)與膠帶的相對(duì)角度。高壓風(fēng)吹掃膠帶表面如同用高壓水沖掃地面，當(dāng)水出口與地面呈垂直狀態(tài)時(shí)，局部能被沖洗干凈，但是雜物會(huì)向360°范圍內(nèi)飛濺，當(dāng)逐漸調(diào)整出水口與地面夾角后，雜物被沖洗干凈的同時(shí)還能沿著需要的方向移動(dòng)。同理，高壓風(fēng)吹掃膠帶表面時(shí)，既要達(dá)到吹掃干凈，又要達(dá)到清掃的細(xì)粉按需要的方向移動(dòng)，就要將風(fēng)與膠帶接觸的角度調(diào)整到一個(gè)合適的范圍內(nèi)。

實(shí)驗(yàn)前將鋼管增加了孔眼的密度，在直線方向密布1mm孔眼，同時(shí)為了避免孔眼增多后鋼管遠(yuǎn)端壓力降低，將氣源壓力適當(dāng)升高至0.65 MPa。實(shí)驗(yàn)時(shí)分別將細(xì)孔與膠帶呈45°，90°，135°安裝，其實(shí)驗(yàn)情況如表3。

表3 不同安裝角度下，膠帶清掃情況

從實(shí)驗(yàn)效果也能看出，安裝角度在90°～135°之間清掃效果較明顯，但均存在一定的問題，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)后，安裝角度優(yōu)化到120°左右時(shí)，整體效果最為明顯。

從氣源壓力、吹刀孔徑和安裝角度試驗(yàn)來(lái)看，最優(yōu)的參數(shù)見表4。

表4 高壓風(fēng)吹清掃裝置推薦參數(shù)

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，根據(jù)膠帶上粘附的細(xì)粉物料及水分量控制通入氣源管道內(nèi)壓縮空氣的量，在氣源管道設(shè)置氣源控制閥門。當(dāng)膠帶上粘附的細(xì)粉物料及水分量增加時(shí)，通過氣源控制閥門增大氣源管道的空氣量，保證足夠的風(fēng)刀孔出口壓力。為了滿足清掃效果，將風(fēng)刀吹嘴組設(shè)置為多片風(fēng)刀組合，風(fēng)刀孔約為1 mm。根據(jù)實(shí)際的輸送膠帶寬度，設(shè)置風(fēng)刀吹嘴組第一個(gè)吹風(fēng)孔一端到風(fēng)刀吹嘴組最后一個(gè)吹風(fēng)孔的長(zhǎng)度大于輸送膠帶寬度。

由于氣源管道與膠帶運(yùn)行方向呈切割方向安裝，風(fēng)刀出風(fēng)口接近皮帶，為了保證風(fēng)刀吹嘴組與氣源管道安裝良好，風(fēng)刀吹嘴組與氣源管道之間采用螺紋連接，風(fēng)刀吹嘴組和氣源管道均為不銹鋼材質(zhì)，避免造成腐蝕。

4 改進(jìn)效果

對(duì)散料硫黃帶式輸送系統(tǒng)清掃器改進(jìn)，尤其是采用高壓風(fēng)吹清掃裝置后，現(xiàn)場(chǎng)清掃效果明顯(見圖3)。

圖3 使用高壓風(fēng)吹清掃裝置效果對(duì)比

從同一輸送膠帶拍攝照片對(duì)比可以很明顯看出，圖3(a)投用高壓風(fēng)吹清掃裝置，回程膠帶及改向滾筒上不再粘附硫黃，表面干凈。圖3(b)關(guān)閉高壓風(fēng)吹清掃裝置，清掃器沒有徹底刮掉的顆粒硫黃隨膠帶運(yùn)行進(jìn)入回程膠帶，回程膠帶及改向滾筒上迅速粘滿了顆粒硫黃。帶式輸送系統(tǒng)清掃器改進(jìn)后轉(zhuǎn)運(yùn)站下方環(huán)境明顯改善，通過清掃器的改進(jìn)，膠帶在回程段的撒料得到很好控制，硫黃撒料量明顯減少。膠帶在配重處改向，回程膠帶表面清掃徹底。

5 結(jié)論

膠帶清掃效果差主要是因?yàn)榍鍜咂鞴蔚兑啄p且無(wú)法自動(dòng)調(diào)整貼合度，清掃器固定不牢固易脫落引起。膠帶清掃器的整體式固定刮刀可改進(jìn)為第一道粗料刮刀和高壓風(fēng)吹清掃裝置方式，高壓風(fēng)吹清掃裝置氣源風(fēng)壓0.6～0.7 MPa，吹刀孔徑1 mm，吹刀與膠帶安裝夾角120°。

非接觸式清掃器在帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用，能夠很好地解決膠帶清掃不徹底帶來(lái)的物料沿途散落、設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染、安全事故的發(fā)生，對(duì)于其他同類帶式輸送系統(tǒng)安全、環(huán)保、平穩(wěn)運(yùn)行具有推廣價(jià)值。