真空皮帶脫水機關鍵部件新工藝

王紅兵，魏曉波

（1.上海京唐環?？萍加邢薰?，上海 200231；2.上海七0四研究所，上海 200231）

石灰石－石膏濕法脫硫系統（即脫硫島或稱FGD系統）是一個完整的工藝系統，其主要由以下幾個分系統組成：煙氣系統、吸收塔系統、石灰石漿液制備系統、石膏脫水系統、工藝水系統、排放系統、壓縮空氣系統等。石膏脫水系統作為脫硫島運行的一個重要環節，特別是其中的二級脫水設備真空皮帶脫水機的正常運行和維護是整個脫硫島正常運行的重要保障，其工作的正常與否直接決定了脫硫的副產品石膏是拋棄還是可以再利用，并且還是脫硫系統環保與否的重要衡量指標。下面就以國內脫硫現場使用的真空皮帶脫水機為例闡述皮帶脫水機關鍵部件新的設計工藝。

1 設備概述

真空皮帶脫水機由分段連接的機架組成：一端支承著傳動滾筒，另一端支承著張緊滾筒。一條橡膠帶在傳動滾筒與張緊滾筒上連續地運轉。真空室布置在傳動滾筒和張緊滾筒之間，真空室與濾液總管是由撓性的真空保護軟管相連接，濾液總管傾斜安裝在脫水機的機架上并通過波紋管與氣液分離器相連接。水環式真空泵與氣液分離器連接，產生整個真空系統所需要的真空度。濾布包裹在橡膠帶上，橡膠帶與濾布同時同向轉動，由糾偏裝置控制濾布糾偏輥筒可以防止濾布在運轉過程中走偏，濾餅在濾布上成形，刮掃刀片幫助濾餅脫離濾布落入石膏料倉。

2 設備關鍵部件現行工藝分析及新工藝設計

真空皮帶脫水機關鍵部件主要有部件1支撐皮帶運行的滑臺，部件2構成真空系統的真空室，部件3濾布糾偏裝置。這三大部件的協調穩定運行基本上決定了整機的運行狀態。

2.1 滑臺的工藝設計

（1）滑臺現行工藝分析

在脫硫系統建設的初期，脫水機主要是引進日本和德國的技術，在滑臺的設計上主要采用了如圖1所示的機構。

圖1 皮帶機斷面結構圖

圖2 滾筒結構簡圖

在上面的結構中，將離心風機提供大量的空氣泵入空氣腔后，通過滑臺上的無數8毫米的小孔在滑臺上部形成氣墊均勻將皮帶托起，以減少皮帶運行過程中的阻力，這種結構的缺點：一是現場運行噪音非常大，經常超過80分貝；二是皮帶在被托起的過程中，極易使真空泄露從而導致脫水率高于10%，設備產出的石膏品質受到了影響，不利于石膏的后期處理；三是該裝置安裝復雜，相互連接的結合面密封要求高，無形中使設備的成本高居不下。

（2）滑臺的新工藝設計

針對上述不足，我們在引進設備后，首先去除了支撐風機，將通入滑臺滑板的空氣改為壓力水，噪音的問題解決了，電機負荷減小了，石膏脫水率穩定了，但隨之而來的問題是設備運行中需要耗費大量的工藝水，現場還會有廢水溢出，影響了現場的環境衛生，并造成了水資源的浪費。通過不斷的觀察，我借鑒了輸煤皮帶的結構，進行了新的工藝設計，將上述結構改進為如圖3所示的新結構。

圖3 改進后的實物圖

在這種結構中，滾筒采用了鐵芯軸，滾面采用PP包附，將平面材質的滑動支撐轉變為了圓筒的滾動支撐，取消了原滑臺的工藝水，減少了系統水的消耗，節約了水資源，滑臺的滑板變形為滾筒，簡化了設備結構，大大減輕了設備整機質量；滾筒支撐采用超高分子軸承座，克服了酸堿惡劣環境困饒的問題，在使用過程中基本不需要更換，同時又降低了設備成本，提升了產品的市場競爭力。

2.2 真空室的工藝設計

（1）真空室的工藝設計分析

真空室的設計最早在國外的引進設備中基本沒有改進，完全引用了國外的設計思路，就是每段真空室采用端（平）面密封并連接的方式,如圖4所示。

圖4 真空室端面連接示意圖

這種連接方式對設備環境要求相對較高，因為真空室所采用的材料是高密度聚乙烯，這種材料屬于新型材料，本身具有耐酸堿腐蝕，自潤滑性能優異的特點，但其線膨脹系數比較高，溫度的反復變化或初始安裝時間隙調整不當將會導致真空室A、B段處連接的松動并最終導致真空系統的泄露從而導致設備不能正常運行，不但增加了調節的工作量，而且設備運行可靠性很差，需要經常進行維護和調節才能保證設備的正常運行。

（2）真空室的新工藝設計

經過一段時間的思考，我們對真空室的原始設計進行了改動，在真空室A、B連接面處分別加工了凹槽和凸槽進行連接，真空室通過凹、凸槽的配合，有效利用了該材料的膨脹性好的特點，在設備運行過程中，通過凹凸部位材料的適當膨脹使凹凸部分緊密結合，有效避免了真空的泄露，而且設備調整一次基本上一年左右就不用調整真空室的間隙，大大減少了維修和維護的工作量，提高了設備運行可靠性。

圖5 真空室端面示意1

圖6 真空室端面示意2

2.2 濾布糾偏裝置的工藝設計

（1）濾布糾偏裝置現行工藝分析

在初始引進國外設備的時候，為了降低成本因素，考慮到糾偏系統在國內制造的技術比較成熟，就直接采用了造紙技術中的糾偏裝置。該裝置的糾偏底座由一對波紋氣胎、導棍軸承架和兩根配有直線軸承的導桿組成，通過糾偏控制盒和傳感器連接，由傳感器接觸濾布，通過傳感器位置的變化來保證濾布移動的直線性。

該裝置比較經濟，但在使用過程中，發現了幾個問題：一是控制元件多，特別是由于儀用氣源的不純，易導致單向閥非常容易堵塞，從而使控制氣囊移動不靈活，影響了糾偏的靈活性，在嚴重時導致濾布跑偏從而影響設備的正常運行；二是糾偏傳感器在惡劣的環境中非常容易銹蝕，必須經常更換才能保持糾偏裝置的可靠運行，有時糾偏的失靈極易導致濾布的變形和撕裂。

（2）濾布糾偏裝置的新工藝設計

為了提高設備運行的穩定性和進一步降低成本，我們根據控制原理，選用了無錫氣動研究所的一種三位四通的氣動糾偏控制轉閥，將該閥應用在糾偏系統中，一舉取代了控制盒和傳感器，將原來的6個控制部件簡化為一個控制閥，簡化了控制元件，簡化了控制系統，進而減少了維修點，又降低了20%的成本，新、舊糾偏控制裝置對比如圖7～8所示。

圖7 原控制裝置

圖8 新控制裝置

經過上述三方面的工藝改進，使脫水機運行穩定性得到了極大提升，同時，又減少了設備維護工作，降低了維修的費用，并得到了用戶的一致好評。

3 結束語

真空皮帶脫水機在使用過程中還會出現其它有待改進的地方，我們會不斷收集現場的使用情況，并及時進行分析和整理，然后作出改進設計，使脫水機更加符合現場的使用工況，減少現場的維修和維護，也希望其他從事該工作的朋友提出寶貴建議，一起提高和改進設備的工藝性能。

[1]北京起重運輸機械研究所.帶式輸送機設計手冊[M].北京：冶金工業出版社，2003.