攔焦車爐前刮板機(jī)高溫穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)改造

耿宙

（云南曲煤焦化實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，云南 曲靖 655331）

5.5m搗固焦?fàn)t，配套FRC5541型除塵攔焦車，是咸陽四環(huán)工業(yè)裝備公司研發(fā)的大型煉焦關(guān)鍵設(shè)備，現(xiàn)已在全國廣泛使用。該設(shè)備運(yùn)行于焦?fàn)t出焦側(cè)的軌道上，作用是將炭化室內(nèi)推出的紅焦，通過車上的導(dǎo)焦柵、刮板機(jī)完全接運(yùn)進(jìn)熄焦車內(nèi)，實(shí)現(xiàn)接焦和消塵的機(jī)械化作業(yè)。機(jī)車上的爐前刮板機(jī)，因接觸高溫易損壞，且難以修復(fù)，最終會(huì)造成整個(gè)尾焦回收刮板機(jī)組無法使用。由此帶來人工鏟運(yùn)勞動(dòng)強(qiáng)度增加、單爐操作時(shí)間延長、頭尾焦回收不徹底、焦粉二次揚(yáng)塵污染等問題，一直成為困擾著同行的難題。

1 頭尾焦輸送裝置存在問題

除塵攔焦車，基本上操作安全便捷，只是頭尾焦收集裝置，作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行單元，自投用后很快就成為檢修的重點(diǎn)。該單元主要由4條刮板輸送機(jī)首尾相接組成，起到將摘門和推焦過程中的小粒焦輸送到熄焦車廂內(nèi)的作用。生產(chǎn)中，由于煉焦生產(chǎn)垮焦現(xiàn)象普遍存在，當(dāng)爐門摘開后部分灼熱的焦炭塌下，并堆積在爐前刮板機(jī)格柵上和前廂體處。操作人員須及時(shí)用水沖滅這些紅焦后，才能靠近鏟除，然后繼續(xù)生產(chǎn)。爐前刮板機(jī)，在這種工況下，讓原來看似堅(jiān)固的刮板機(jī)格柵蓋板輻條斷裂和大量翹起，大塊紅焦進(jìn)入機(jī)廂內(nèi)。前廂體也因變形嚴(yán)重，使刮條在運(yùn)行中受阻，導(dǎo)致強(qiáng)行拉斷鏈條或因過載損壞減速機(jī)、電機(jī)。許多公司曾嘗試加固或更換鑄鐵等材料，為此付出很多人力財(cái)力，但最終由于效果不佳，只能頻繁檢修維持，甚至放棄使用。

2 分析原因及解決措施

爐前刮板機(jī)，在短時(shí)間內(nèi)，承受溫差大、頻次高：從常溫很快被烘烤到1200℃的高溫，再被冷水沖淋降溫；經(jīng)受著升溫、降溫的驟然變化，金屬熱脹冷縮下產(chǎn)生交變應(yīng)力，超過了金屬本身及焊接強(qiáng)度，因而很快損壞。掌握變形損壞部位金屬材料在使用溫度下的變化情況，并重新改進(jìn)受熱部位的結(jié)構(gòu)，滿足金屬材料在不同溫度范圍內(nèi)的形變規(guī)律，才能盡量避免溫度帶來的變形和應(yīng)力破壞。同時(shí)本著科學(xué)合理、低成本的原則，實(shí)現(xiàn)惡劣工況下刮板機(jī)的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 格柵蓋板

原格柵蓋板每塊規(guī)格為600 mm×500mm，由φ25×500mm的圓鋼，間隔40mm焊接在2根600 mm的5號(hào)角鋼上，依次鋪蓋在刮板機(jī)上部。出焦過程中，每天約產(chǎn)生頭尾焦6t。這些小的焦丁、焦粉、焦油塊等雜物，自然從圓鋼間距中漏下，然后通過各條刮板機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至熄焦車內(nèi)，密封環(huán)保地完成機(jī)械化運(yùn)輸。但格柵一旦因圓鋼受熱變形或脫焊損壞，很多大塊焦也進(jìn)入刮板機(jī)內(nèi)，堵塞和超出刮板機(jī)運(yùn)輸量后造成無法運(yùn)行。

圓鋼的實(shí)際變化計(jì)算：

式中：α為線膨脹系數(shù)，1/℃；L為膨脹前長度，mm；t為升高的溫度，℃；ΔL為膨脹量，mm。

從（1）式得知，500 mm長的圓鋼在高溫工況下膨脹量為10mm（被冷水噴灑后收縮量也一樣）。由此產(chǎn)生的應(yīng)力，在實(shí)際使用中，足以拉斷焊縫或拉變形整個(gè)格柵。在采用加粗圓鋼和加固焊縫的方法后依然如此。新格柵蓋板結(jié)構(gòu)考慮伸縮量不是很多，可以讓圓鋼自由伸縮，自然消除熱脹冷縮帶來的應(yīng)力破壞。改進(jìn)實(shí)施中，保持原材料和尺寸不變，蓋板的一端依然是圓鋼與角鋼焊接固定，另一端則增加圓鋼卡。將一截角鋼反扣，與5號(hào)角鋼焊接固定，圓鋼另一頭在角鋼卡內(nèi)被定位，但沒焊接。各根圓鋼在管卡內(nèi)實(shí)現(xiàn)自由伸縮，改造前、后蓋板如圖1所示。

圖1 格柵蓋板改造前后對(duì)比圖

2.2 刮板機(jī)廂（前面）

原廂體采用10mm厚的Q235鋼板，焊接成一個(gè)400×400mm的凹型廂體。在鏈輪的帶動(dòng)下，刮板從上到下循環(huán)運(yùn)行。主刮板機(jī)總長9.5m，在炭化室出焦時(shí)，約有4 m長的廂前板，會(huì)被許多紅焦堆積燒烤。

從（1）式得知，廂體在4m長的范圍內(nèi)，膨脹量達(dá)84.5mm。由此產(chǎn)生的應(yīng)力，頻繁拉斷10 mm厚的鋼板焊縫，或?qū)е虑皫鍑?yán)重變形，進(jìn)而造成刮條在運(yùn)行中卡阻損壞。無論加固加厚鋼板，或?qū)⒉牧细鼡Q為鑄鐵板，都不能解決問題。而且，由于廂體是焊接封閉的，不可能再采用自由伸縮式的結(jié)構(gòu)。新的改進(jìn)是：從結(jié)構(gòu)上，在前廂體受熱部位增加一個(gè)寬80mm的夾層，中間充水形成水夾套。利用水的沸點(diǎn)最高為100℃的特性，確保前廂板從常溫20℃，最高只能升到100℃。此時(shí)，在4m廂體的伸縮量僅為5.6mm，產(chǎn)生的應(yīng)力也很小，不會(huì)造成損壞。為避免夾套內(nèi)水的高溫蒸發(fā)，在刮板機(jī)旁，設(shè)計(jì)安裝高度適合的、容量為1t的補(bǔ)水箱。用φ25的鋼管與水夾套連通，利用落差自動(dòng)補(bǔ)充夾套水，保持水量的恒定。同時(shí)，在夾套的最高點(diǎn)，安裝一根排氣管，可及時(shí)排出產(chǎn)生的水蒸汽。改造前、后結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 刮板機(jī)廂改造前后對(duì)比圖

3 效果分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

3.1.1 尾焦回收率

據(jù)統(tǒng)計(jì)，煉焦生產(chǎn)平均每天產(chǎn)生頭尾焦約6t，因人工回收不徹底，每天損失小粒焦在1t以上。刮板機(jī)修復(fù)后，一年至少多回收365t。按焦產(chǎn)品中最低價(jià)格的焦粉850元/t計(jì)算，每年可增收365×870=317550元。另外，雖不便計(jì)算人工、機(jī)車配合耽擱的生產(chǎn)時(shí)間，但降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度和煉焦生產(chǎn)緊張系數(shù)也是明顯的。

3.1.2 改造成本

改造成本詳見表1。

表1 刮板機(jī)改造成本一覽表

3.1.3 降低檢修費(fèi)用

改造后，每年降低的檢修費(fèi)用詳見表2。

表2 每年節(jié)省的檢修費(fèi)用

兩臺(tái)攔焦車爐前刮板機(jī)改進(jìn)后，大修周期由3個(gè)月延長到2年，檢修費(fèi)用、備件費(fèi)用大幅降低，為裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保障，且尾焦回收率100%。因此，本次改造達(dá)到了預(yù)期的回收目標(biāo)，徹底解決了原來一周修數(shù)次，一個(gè)季度大修一次的情況。在全國同類設(shè)備中，率先實(shí)現(xiàn)了長周期運(yùn)行，滿足了生產(chǎn)操作的需要，并且每年增加的經(jīng)濟(jì)效益在40萬元以上。

3.2 社會(huì)效益

刮板機(jī)正常使用后，由于是封閉式的收集運(yùn)輸，產(chǎn)生的焦丁焦粉全部回收，避免了二次揚(yáng)塵帶來的環(huán)境污染，減少粉塵對(duì)員工的身體危害，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了降本增效、減少環(huán)境污染的目的。

4 結(jié)語

通過改造，將溫度帶來的應(yīng)力破壞，采用改變結(jié)構(gòu)的方式消除。兩種新的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)科學(xué)合理、簡單實(shí)用、針對(duì)性強(qiáng)，特點(diǎn)是投資小，效果好。生產(chǎn)實(shí)踐證明，設(shè)備運(yùn)行完全可靠，運(yùn)行效率也明顯提高。本次的改進(jìn)措施，具有在同工況設(shè)備上引用推廣的價(jià)值。