封閉式帶式輸送機設(shè)備分析與應(yīng)用研究

章艷

摘? 要：封閉式帶式輸送機作為一種升級改造的新型設(shè)備，整機應(yīng)用于電廠輸煤系統(tǒng)尚屬首次。文章依托國華壽光電廠工程，對封閉式帶式輸送機進行分析介紹;并對采用封閉式帶式輸送機時，輸煤系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意的事項進行總結(jié)研究。意在開拓設(shè)計思路、為同類型工程設(shè)計提供經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：輸煤系統(tǒng);帶式輸送機;封閉式帶式輸送機;封閉式導(dǎo)料槽;滑板

中圖分類號：TH222 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）05-0001-06

1 概述

封閉式帶式輸送機是一種新型的輸送設(shè)備，是傳統(tǒng)通用型帶式輸送機的一種升級改造形式。神華國華壽光發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)創(chuàng)新性地采用了封閉式帶式輸送機配敞開式棧橋的設(shè)計方案，開創(chuàng)了該設(shè)備在國內(nèi)整機使用的先河。

本文依托壽光工程設(shè)計實例，對封閉式帶式輸送機從技術(shù)原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面進行詳細介紹，分析其主要特點;并對采用封閉式帶式輸送機時，輸煤系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意的事項進行分析總結(jié)。意在為電廠帶式輸送機設(shè)備的選型提供一種新的選擇，為同類型工程提供設(shè)計經(jīng)驗。

2 工程簡介

2.1 工程概況

神華國華壽光電廠一期（2×1000MW）工程建設(shè)規(guī)模為2×1000MW高效超超臨界燃煤發(fā)電機組，規(guī)劃容量4×1000MW，并留有擴建余地。本期工程機組建設(shè)2×1013MW國產(chǎn)高效超超臨界鍋爐及汽輪發(fā)電機組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝設(shè)施。

工程于2014年3月4日澆筑主廠房基礎(chǔ)第一罐混凝土，主體工程正式開工建設(shè)，兩臺機組分別于2016年7月31日、2016年11月28日完成168小時試運轉(zhuǎn)并移交生產(chǎn)。

工程項目依托“黃大”鐵路，通過“上大壓小”方式建設(shè)2×1000MW國產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機組，屬于國家鼓勵的煤電運一體化項目，是神華集團在山東省投資建設(shè)的單機容量最大的火力發(fā)電項目，是山東省首家煤電“近零排放” 清潔高效電站。

2017年神華國華壽光電廠一期（2×1000MW）工程獲得了二零一六年度電力行業(yè)優(yōu)秀工程設(shè)計一等獎。

2.2 輸煤系統(tǒng)簡介

本期工程燃煤采用鐵路運輸。

卸煤系統(tǒng)規(guī)劃2套“C”型雙車翻車機及其配套的調(diào)車系統(tǒng)，折返式布置，土建部分一次建成，設(shè)備分期安裝。

本期建設(shè)2個直徑120米的圓形煤場。每個煤場儲量約15.8萬噸，每個煤場設(shè)1臺頂堆側(cè)取堆取料機。下期再擴建2個圓形煤場。

篩碎設(shè)備雙路布置，每臺篩機出力1200t/h，每臺碎煤機出力800t/h。二期再建一座碎煤機室。

帶式輸送機系統(tǒng)按照2×1000MW機組一個上煤單元設(shè)計。上主廠房帶式輸送機穿煙囪布置，輸煤系統(tǒng)三班制運行，下期再擴建一套上煤系統(tǒng)。

帶式輸送機規(guī)格參數(shù)表如表1。

3 封閉式帶式輸送機設(shè)備介紹

3.1 封閉式帶式輸送機技術(shù)原理及主要結(jié)構(gòu)

封閉式帶式輸送機技術(shù)最早出現(xiàn)于90年代末期?，F(xiàn)在在國內(nèi)上百座電廠有局部使用業(yè)績，均使用于尾部導(dǎo)料槽處，尚無整機使用業(yè)績。

封閉式帶式輸送機是傳統(tǒng)通用型帶式輸送機的一種升級改造形式。其整體結(jié)構(gòu)與通用帶式輸送機基本一致，其主要特點是將傳統(tǒng)帶式輸送機承載段槽型托輥組中兩側(cè)的“V”形托輥去掉，改用特制的低摩擦系數(shù)、高強度、高分子材料的滑板;保留槽型托輥組中的水平托輥;為減少膠帶與滑板的磨損，增加兩側(cè)小托輥。整體上部承載結(jié)構(gòu)由：滑板、兩側(cè)小托輥和中間水平托輥組成。

封閉式帶式輸送機的支撐結(jié)構(gòu)兩側(cè)為傳統(tǒng)DTⅡ型帶式輸送機支架，托輥支架按照1200mm間隔布置，槽型托輥保留中間水平托輥，兩側(cè)為小托輥以及上面的滑板連續(xù)支撐系統(tǒng)，上蓋板以及側(cè)面防護板采用模壓成型玻璃鋼材質(zhì)。

不同制造廠生產(chǎn)的封閉式帶式輸送機的細部結(jié)構(gòu)不完全相同。以下為其中一種封閉式帶式輸送機的結(jié)構(gòu)示意圖及其零部件表（圖1，表2）。

以下為一種封閉式帶式輸送機的效果圖（圖2，3）。

封閉式導(dǎo)料槽的結(jié)構(gòu)示意圖和應(yīng)用實例如下圖（圖

4，5）。

3.2 封閉式帶式輸送機的主要特點

傳統(tǒng)帶式輸送機的承載膠帶由槽型托輥組支撐，托輥受制造技術(shù)、安裝技術(shù)及使用狀況的影響，很難保證其轉(zhuǎn)動阻力一致。當帶式輸送機一側(cè)出現(xiàn)1個以上的托輥阻力同時變大或變小時，就會產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象。傳統(tǒng)帶式輸送機槽型托輥組安裝間距通常為1.2米，對承載膠帶為不連續(xù)支撐，因此易出現(xiàn)撒料現(xiàn)象。

封閉式帶式輸送機承載膠帶采用滑板材料支撐，滑板技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了承載支撐件（滑板）對膠帶兩側(cè)的連續(xù)支撐，而且由于摩擦方式的改變（由托輥的滾動摩擦改為滑板的滑動摩擦），側(cè)滑板與皮帶之間靠皮帶的自身重力作用形成了一道自然密封，從而有效規(guī)避了傳統(tǒng)帶式輸送機易出現(xiàn)的跑偏和撒料現(xiàn)象。且封閉式帶式輸送機全程上帶面加裝上蓋板，承載段全封閉運行，因此，系統(tǒng)沿線不易出現(xiàn)撒料現(xiàn)象，從而實現(xiàn)了清潔高效的運輸。

封閉式導(dǎo)料槽的應(yīng)用大大改善了帶式輸送機污染最嚴重的部位——尾部落料點。封閉式導(dǎo)料槽的截面積比傳統(tǒng)帶式輸送機大50%到70%，且其密封較為嚴密，若配合曲線落煤管技術(shù)使用，落料點的灑料、揚塵現(xiàn)象基本可以得到有效控制，實現(xiàn)干凈、理想的工作環(huán)境。

3.3 封閉式帶式輸送機各部件具體要求

3.3.1 滑板

滑板采用超高分子量聚乙烯材料，必須具有良好的耐磨性、抗拉強度、抗沖擊強度，以及較低的摩擦系數(shù)。因封閉式帶式輸送機物料處于相對封閉的空間，為保證系統(tǒng)的安全運行，滑板材質(zhì)必須為阻燃型，應(yīng)具備良好的阻燃性能。

3.3.2 上蓋板

上蓋板采用模壓成型的玻璃鋼材料，表面噴涂能抗紫外線（UV）的丙烯酸改性聚氨酯油漆。玻璃鋼蓋板應(yīng)具有阻燃的特點。玻璃鋼蓋板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，需要具備防風(fēng)、防雨雪以及抗紫外線防護的能力。

封閉式帶式輸送機上蓋板采用便于開啟的方式，即采用手動夾持器鎖緊裝置固定，上蓋與螺栓固定上蓋間隔布置，詳見圖6。蓋板上設(shè)有觀察窗便于檢查皮帶的運行情況，如發(fā)現(xiàn)摩擦、自燃等現(xiàn)象可以及時處理。

相鄰兩塊蓋板之間采用T型軟質(zhì)防塵防水條密封（圖7）。

3.3.3 安全防護設(shè)施

（1）帶式輸送機各類保護信號

封閉式帶式輸送機沿線兩側(cè)約每50米間距各安裝一組專用的跑偏保護感應(yīng)裝置。同傳統(tǒng)帶式輸送機保護開關(guān)一樣，保護裝置設(shè)兩級微動開關(guān)，第一道開關(guān)信號控制糾偏裝置的動作，第二道開關(guān)信號發(fā)出報警信號，指導(dǎo)停機檢修。

封閉式帶式輸送機沿線約每50米設(shè)置一套自動糾偏裝置，糾偏裝置機械部分為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，只保留底部托輥組，采用24V直流推桿驅(qū)動托輥組前后擺動實現(xiàn)糾偏。

封閉式帶式輸送機還需設(shè)置專用的打滑裝置、縱向撕裂保護裝置、拉繩開關(guān)、料流信號等。

（2）水噴霧系統(tǒng)和溫度報警系統(tǒng)

溫度報警采用熱電偶報警裝置，用于檢測帶式輸送機運行時各種過熱報警，其包括：自燃煤流出現(xiàn)、煤粉爆燃、摩擦生熱現(xiàn)象等。可在封閉式箱體內(nèi)設(shè)置3條感溫電纜，它們分別設(shè)置于上方中部，兩側(cè)滑板最上端與鋼板接觸部位。設(shè)置于上部的感溫電纜是用于檢測煤流和環(huán)境是否過熱，設(shè)置于兩側(cè)的感溫電纜用于檢測滑板與帶式輸送機摩擦是否過熱，以及帶式輸送機是否存在跑偏過熱。

封閉式帶式輸送機罩內(nèi)還設(shè)有水噴霧系統(tǒng)，水噴霧系統(tǒng)每5米左右45度方向設(shè)計兩組小型霧化噴嘴，母管接入消防水系統(tǒng)，既可以用于可能發(fā)生的火災(zāi)保護，也可以用于燃料含水量超低時用作粉塵的抑制。

水噴霧消防降溫系統(tǒng)和溫度報警保護系統(tǒng)連同膠帶跑偏保護及其他各項保護信號等統(tǒng)一納入封閉式帶式輸送機保護系統(tǒng)，并通過該設(shè)備實現(xiàn)和輸煤程控的數(shù)據(jù)傳輸和通訊。

（3）聲光報警器

聲光報警器用于帶式輸送機聯(lián)鎖作為開機型號。作業(yè)前必須發(fā)出信號并維持20-30秒，通知沿線人員離開設(shè)備，監(jiān)控設(shè)備必須考慮防水。

3.3.4 清掃裝置

為控制好回程膠帶的帶料和揚塵問題，膠帶的頭部清掃務(wù)必保證清掃性能?？赏ㄟ^加大輸送機頭部漏斗尺寸、抬高頭部機架高度等措施，保證清掃器的安裝空間和維護人員的操作空間。清掃器設(shè)置一道高分子頭部清掃器，二道清掃配置兩級清掃裝置（一級旋轉(zhuǎn)式滾筒清掃器（電動滾刷）和一道高分子聚氨酯清掃器）。頭部漏斗內(nèi)鋪設(shè)2mm不銹鋼板以利于清掃物料的流動而不堆積。必要時考慮回程膠帶清洗裝置。

3.3.5 其他

為保護帶式輸送機下帶面部件，并控制煤塵外泄，封閉式帶式輸送機下部兩側(cè)設(shè)防護板。防護板采用玻璃鋼材質(zhì)，采用與環(huán)境和諧的顏色，表面噴涂能抗紫外線（UV）的丙烯酸改性聚氨酯油漆，既提高設(shè)備的美觀度，也提高設(shè)備的抗紫外線性能。

為進一步防止膠帶出現(xiàn)跑偏，封閉式帶式輸送機滑板兩側(cè)可安裝水平小擋輥，也可以設(shè)垂直于滑板布置的側(cè)板。

封閉式帶式輸送機的整體設(shè)計要求便于維護和檢修，托輥組特別是側(cè)部小托輥要求采用能快速拆裝的結(jié)構(gòu)，能很方便的更換。

4 封閉式帶式輸送機的應(yīng)用

4.1 封閉式帶式輸送機應(yīng)用效果

神華國華壽光電廠一期（2×1000MW）工程兩臺機組分別于2016年7月31日、2016年11月28日完成168小時試運轉(zhuǎn)并移交生產(chǎn)。以下為壽光工程實景圖片（圖11）。

輸煤系統(tǒng)除地下隧道和煤倉間帶式輸送機采用普通帶外，其余帶式輸送機均采用封閉式帶式輸送機配敞開式棧橋的布置形式。封閉式帶式輸送機規(guī)格有兩種，分別為：帶寬B=1600mm、帶速V=3.15m/s、額定出力Q=2520t/h和帶寬B=1200mm、帶速V=2.8m/s、額定出力Q=1200t/h。

電廠運行至今，除7號帶因膠帶質(zhì)量問題做過調(diào)整外，其余各路封閉式帶式輸送機均運行穩(wěn)定，使用效果良好，達到了預(yù)期的設(shè)計要求。

2017年5月，針對國華壽光工程的科學(xué)技術(shù)成果“封閉式帶式輸送機技術(shù)研究與應(yīng)用”通過了中國電機工程學(xué)會的會議鑒定，獲得了“科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書”。這也從理論上對該設(shè)備予以了肯定。

圖12，13為本工程封閉式帶式輸送機外觀圖片。

4.2 封閉式帶式輸送機設(shè)計注意事項

4.2.1 對輸送機側(cè)型設(shè)計的要求

因封閉式帶式輸送機下帶面采用滑板，滑板難以加工出精確的凹弧段、凸弧段滑板。因此采用封閉式帶式輸送機時，輸送機的側(cè)型設(shè)計盡量不要采用凹弧、凸弧段。在施工圖總圖設(shè)計時，每路帶式輸送機應(yīng)盡量按直段設(shè)計，不設(shè)凹弧、凸弧。

4.2.2 對頭部高度的要求

為控制好回程膠帶的帶料和揚塵問題，封閉式帶式輸送機的頭部清掃務(wù)必保證清掃性能。頭部清掃器通常設(shè)置一道高分子頭部清掃器;二道清掃配置兩級清掃裝置，其中包括一級旋轉(zhuǎn)式滾筒清掃器（電動滾刷）、一級高分子聚氨酯清掃器。

為了保證頭部清掃器的安裝和檢修空間，要求帶式輸送機頭部支架足夠高，頭部滾筒中心線至頭部層樓板面之間高度尺寸通常要求不小于1500mm。這一要求通過頭部不設(shè)凸弧段即可達到，同時也滿足了不設(shè)弧段的要求。

4.2.3 需安裝附屬設(shè)備時的特殊要求

本工程碎煤機室至主廠房的帶式輸送機采用封閉式帶式輸送機，此段輸送機穿煙囪布置，且輸送機尾部依次設(shè)有盤式除鐵器、入爐煤采樣裝置、電子皮帶秤、鏈碼校驗裝置等設(shè)備。

為了簡化設(shè)計，減少設(shè)備之間的配合工作，保證設(shè)備的安全運行，該帶式輸送機分為兩種設(shè)備形式。以煙囪為界，碎煤機室至煙囪設(shè)常規(guī)封閉棧橋，配普通帶式輸送機;煙囪至煤倉間轉(zhuǎn)運站設(shè)露天棧橋，配封閉式帶式輸送機;煙囪內(nèi)也設(shè)普通帶式輸送機。盤式除鐵器、入爐煤采樣裝置、電子皮帶秤、鏈碼校驗裝置等設(shè)備均布置于普通帶式輸送機段。

這樣的設(shè)計方案對于工藝設(shè)計和土建設(shè)計都合理可靠，最大限度發(fā)揮了封閉式帶式輸送機的優(yōu)勢，回避了其限制性，切實做到了因地制宜、簡便易行。

4.2.4 輸送機功率計算

封閉式帶式輸送機因滑板與膠帶之間存在滑動摩擦，故從理論上分析，其驅(qū)動功率應(yīng)大于同樣參數(shù)的普通帶式輸送機。但因該設(shè)備現(xiàn)處于發(fā)展初期，滑板的材質(zhì)也在不斷改進中，許多計算參數(shù)無法確定，所以暫無法計算出滑板與膠帶之間的摩擦力大小。

壽光工程在施工圖設(shè)計初期，設(shè)計院與制造廠協(xié)商討論，確定本階段封閉式帶式輸送機驅(qū)動功率計算滑板段阻力暫按緩沖床阻力計算。計算結(jié)果顯示增加此阻力后，輸送機驅(qū)動功率約為原功率值的1.1～1.3倍，輸送機長度越長，增加幅度越大。后制造廠反映這種算法裕度太大、不經(jīng)濟，最終各路封閉帶式輸送機的驅(qū)動電機功率值均按常規(guī)帶式輸送機的約1.1倍供貨。壽光工程實際運行經(jīng)驗顯示，此取值基本合理。

隨著封閉式帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展，其計算方法和各參數(shù)取值也會逐步完善，設(shè)計院的計算方法也將隨之更新。

4.2.5 設(shè)備招標注意事項

壽光工程封閉式帶式輸送機整機由焦作市科瑞森機械制造有限公司成套供貨，但其供貨范圍分為兩部分，其中帶式輸送機中間架以上部分，包括上部蓋板、各類上托輥、承載滑板、上托輥支架，自動糾偏裝置，全封閉導(dǎo)料槽和防溢裙板及各類保護設(shè)施、保護裝置、下部防護板等，均選用北京金海明科產(chǎn)品，由北京金海明科供貨。驅(qū)動裝置及帶式輸送機其他部件均由賣方供貨。招標書同時要求：賣方必須對帶式輸送機整機所有部件的選型、驅(qū)動裝置配置及設(shè)備質(zhì)量負全責(zé)。

因為實際生產(chǎn)供貨方不同，如果沒有明確的責(zé)任方，很容易在工程后期出現(xiàn)互相推諉、互相扯皮的現(xiàn)象。為了保證工程順利進行，設(shè)計院必須在設(shè)備招標時就整套設(shè)備的設(shè)計、供貨、安裝等方面做出明確的劃分。

5 結(jié)束語

封閉式帶式輸送機作為通用帶式輸送機的一種升級改造形式，具有密封性好、環(huán)保條件好、結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約綜合投資的優(yōu)點，特別適用于敞開式棧橋。國華壽光電廠一期（2×1000MW）工程應(yīng)用實例說明，火電廠輸煤系統(tǒng)采用敞開式棧橋配封閉式帶式輸送機，可以美化輸煤系統(tǒng)外觀，改善輸煤系統(tǒng)的運行條件，是火電行業(yè)輸送設(shè)備的一項重大創(chuàng)新。

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