真空皮带脱水机关键部件新工艺

2012-02-21王红兵魏晓波

装备制造技术 2012年11期

王红兵，魏晓波

（1.上海京唐环保科技有限公司，上海 200231；2.上海七0四研究所，上海 200231）

石灰石－石膏湿法脱硫系统（即脱硫岛或称FGD系统）是一个完整的工艺系统，其主要由以下几个分系统组成：烟气系统、吸收塔系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水系统、排放系统、压缩空气系统等。石膏脱水系统作为脱硫岛运行的一个重要环节，特别是其中的二级脱水设备真空皮带脱水机的正常运行和维护是整个脱硫岛正常运行的重要保障，其工作的正常与否直接决定了脱硫的副产品石膏是抛弃还是可以再利用，并且还是脱硫系统环保与否的重要衡量指标。下面就以国内脱硫现场使用的真空皮带脱水机为例阐述皮带脱水机关键部件新的设计工艺。

1 设备概述

真空皮带脱水机由分段连接的机架组成：一端支承着传动滚筒，另一端支承着张紧滚筒。一条橡胶带在传动滚筒与张紧滚筒上连续地运转。真空室布置在传动滚筒和张紧滚筒之间，真空室与滤液总管是由挠性的真空保护软管相连接，滤液总管倾斜安装在脱水机的机架上并通过波纹管与气液分离器相连接。水环式真空泵与气液分离器连接，产生整个真空系统所需要的真空度。滤布包裹在橡胶带上，橡胶带与滤布同时同向转动，由纠偏装置控制滤布纠偏辊筒可以防止滤布在运转过程中走偏，滤饼在滤布上成形，刮扫刀片帮助滤饼脱离滤布落入石膏料仓。

2 设备关键部件现行工艺分析及新工艺设计

真空皮带脱水机关键部件主要有部件1支撑皮带运行的滑台，部件2构成真空系统的真空室，部件3滤布纠偏装置。这三大部件的协调稳定运行基本上决定了整机的运行状态。

2.1 滑台的工艺设计

（1）滑台现行工艺分析

在脱硫系统建设的初期，脱水机主要是引进日本和德国的技术，在滑台的设计上主要采用了如图1所示的机构。

图1 皮带机断面结构图

图2 滚筒结构简图

在上面的结构中，将离心风机提供大量的空气泵入空气腔后，通过滑台上的无数8毫米的小孔在滑台上部形成气垫均匀将皮带托起，以减少皮带运行过程中的阻力，这种结构的缺点：一是现场运行噪音非常大，经常超过80分贝；二是皮带在被托起的过程中，极易使真空泄露从而导致脱水率高于10%，设备产出的石膏品质受到了影响，不利于石膏的后期处理；三是该装置安装复杂，相互连接的结合面密封要求高，无形中使设备的成本高居不下。

（2）滑台的新工艺设计

针对上述不足，我们在引进设备后，首先去除了支撑风机，将通入滑台滑板的空气改为压力水，噪音的问题解决了，电机负荷减小了，石膏脱水率稳定了，但随之而来的问题是设备运行中需要耗费大量的工艺水，现场还会有废水溢出，影响了现场的环境卫生，并造成了水资源的浪费。通过不断的观察，我借鉴了输煤皮带的结构，进行了新的工艺设计，将上述结构改进为如图3所示的新结构。

图3 改进后的实物图

在这种结构中，滚筒采用了铁芯轴，滚面采用PP包附，将平面材质的滑动支撑转变为了圆筒的滚动支撑，取消了原滑台的工艺水，减少了系统水的消耗，节约了水资源，滑台的滑板变形为滚筒，简化了设备结构，大大减轻了设备整机质量；滚筒支撑采用超高分子轴承座，克服了酸碱恶劣环境困饶的问题，在使用过程中基本不需要更换，同时又降低了设备成本，提升了产品的市场竞争力。

2.2 真空室的工艺设计

（1）真空室的工艺设计分析

真空室的设计最早在国外的引进设备中基本没有改进，完全引用了国外的设计思路，就是每段真空室采用端（平）面密封并连接的方式,如图4所示。

图4 真空室端面连接示意图

这种连接方式对设备环境要求相对较高，因为真空室所采用的材料是高密度聚乙烯，这种材料属于新型材料，本身具有耐酸碱腐蚀，自润滑性能优异的特点，但其线膨胀系数比较高，温度的反复变化或初始安装时间隙调整不当将会导致真空室A、B段处连接的松动并最终导致真空系统的泄露从而导致设备不能正常运行，不但增加了调节的工作量，而且设备运行可靠性很差，需要经常进行维护和调节才能保证设备的正常运行。

（2）真空室的新工艺设计

经过一段时间的思考，我们对真空室的原始设计进行了改动，在真空室A、B连接面处分别加工了凹槽和凸槽进行连接，真空室通过凹、凸槽的配合，有效利用了该材料的膨胀性好的特点，在设备运行过程中，通过凹凸部位材料的适当膨胀使凹凸部分紧密结合，有效避免了真空的泄露，而且设备调整一次基本上一年左右就不用调整真空室的间隙，大大减少了维修和维护的工作量，提高了设备运行可靠性。

图5 真空室端面示意1

图6 真空室端面示意2

2.2 滤布纠偏装置的工艺设计

（1）滤布纠偏装置现行工艺分析

在初始引进国外设备的时候，为了降低成本因素，考虑到纠偏系统在国内制造的技术比较成熟，就直接采用了造纸技术中的纠偏装置。该装置的纠偏底座由一对波纹气胎、导棍轴承架和两根配有直线轴承的导杆组成，通过纠偏控制盒和传感器连接，由传感器接触滤布，通过传感器位置的变化来保证滤布移动的直线性。

该装置比较经济，但在使用过程中，发现了几个问题：一是控制元件多，特别是由于仪用气源的不纯，易导致单向阀非常容易堵塞，从而使控制气囊移动不灵活，影响了纠偏的灵活性，在严重时导致滤布跑偏从而影响设备的正常运行；二是纠偏传感器在恶劣的环境中非常容易锈蚀，必须经常更换才能保持纠偏装置的可靠运行，有时纠偏的失灵极易导致滤布的变形和撕裂。

（2）滤布纠偏装置的新工艺设计

为了提高设备运行的稳定性和进一步降低成本，我们根据控制原理，选用了无锡气动研究所的一种三位四通的气动纠偏控制转阀，将该阀应用在纠偏系统中，一举取代了控制盒和传感器，将原来的6个控制部件简化为一个控制阀，简化了控制元件，简化了控制系统，进而减少了维修点，又降低了20%的成本，新、旧纠偏控制装置对比如图7～8所示。