浅谈管状带式输送机热矿运输事故预防

郝建东

（天津冶金集团轧三钢铁有限公司,天津301606）

0 引言

由于历史原因，轧三公司烧结车间和原料场与高炉车间是分设在两个厂区，两个厂区间隔有约400米的界外地，界外地地势复杂，地面、地下障碍物繁多，空中高压电网交错密布，布置普通带式输送机运输烧结矿、焦炭、铁矿石和溶剂等物料基本不可能。轧三公司经过调查研究和各种方案的优化对比，最终决定采用管带机替代普通胶带输送机。

管带机因其布局灵活、适应复杂地形和环境、运输距离长、占地少、运输效率高、物料损耗小、不污染环境等优点，被广泛使用于港口、码头、矿山、冶金等远距离散料运输，但其也存在着对所运原料块度、温度要求高，胶带容易跑偏、划伤、打滑，检修维护难度大、耗时长、成本高等缺点。

轧三公司是国内当时唯一使用管带机长期运输热烧结矿的企业。两条管带机于2012年底投入运行，是烧结车间和原料场给两座高炉供料的唯一运输通道，因此管带机的安全稳定运行显得尤为重要。轧三公司在投产初期的生产过程中，发生过管带机胶带划伤和胀管停机事故，也发生过烧结矿温度过高引发的管带机胶带变形停机事故，给公司生产经营造成过较大损失。经过对管带机各种事故教训的分析总结，轧三公司采取一系列改进措施，实现了管带机安全、稳定、高效运行。

1 轧三公司管带机概述

1.1 管带机运输原理

管带机是在普通带式输送机基础上发展起来的一种特殊连续输送设备，它是用六边形布置的辊子将平胶带裹成圆管状，物料被封闭在圆管状胶带内运输，管带机的机头、机尾、受料、卸料、拉紧等装置的结构与普通带式输送机的完全一样。管带机与普通带式输送机不同处是：管带机尾部受料段后胶带由平面向凹形、深凹形逐渐过渡，最终由呈六边形布置的辊子将胶带裹成圆管状，输送物料被密封在圆管状胶带内随胶带运行；当输送物料到达头部位时，胶带逐步由圆管形状变成深凹形、凹形最后到头部滚筒展开卸料，胶带回程段与运行段相同。

1.2 管带机的布置

轧三公司管带机是双路布置，共架一个钢结构通廊，始于烧结原料区墙外侧附近转运站，经过规避界外地的各种地下、地面障碍物和空中高压电网后接入高炉区的矿槽胶带运输通廊转运站，管带机水平投影长度约706 m，提升高度约8.0 m，见图1～图3。

图1

图3

1.3 管带机本参数基

管径：φ=350 mm；带速：V=3.15 m/s；额定出力：Q＝1 000 t/h（按容重1.8 t/m3计算）；最大出力：Q＝1 200 t/h；驱动功率：2×185 KW；运行方式：单向运行；输送物料粒度：常用25～80 mm，最大120 mm；物料温度：管带机上的温度不大于110℃。

1.4 管带机运输优势

实践证明管带机有着普通带式输送机不可比拟的优势，这些优势在轧三公司的现实生产中得到印证，实践证明管带机是能够适应轧三公司烧结、原料场至高炉运输路径的复杂情况。其主要优势如下：

（1）具有布局灵活，能够适应地形复杂、障碍物多的环境。

（2）长距离运输与普通带式输送机相比转运站少，制造及安装成本低。

（3）带速快，运输效率高，物料运输损耗小（物料不会因经过转运站摔碎造成矿耗的增加）。

（4）由于运输过程中物料始终包裹在胶带中，长距离运输过程中不污染环境。

2 管带机事故分析及改进措施

虽然在特定环境下管带机有着普通带式输送机不可比拟的优势，但在投产初期管带机经常发生事故。如，胀管停机事故、胶带硬物划伤损坏事故、胶带高温停机事故等。通过对上述各种事故原因的分析和总结，对管带机采取了一系列行之有效的措施，保证了管带机安全稳定运行。

2.1 管带机胀管跑偏事故预防

管带机启动运行时会出现瞬时料流量过大，超过最大输送能力，造成管带机胀管跑偏，四周托辊卡变形，发生机械损坏停机事故。对此进行了限制最大料量装置改造：

（1）对下料口进行了缩口改造，将漏子沿运行方向的两内侧增加两个横向挡板，将原来1 000 mm下料口缩小至300 mm以限制瞬时流量，如图4所示。

（2）在下料口后方加装限流闸门，有效的避免管带机胀管跑偏事故停机，如图5所示。

（3）将所有保护信号与管带机启停控制连锁，管带机启动时任一保护信号不满足条件，程序无法输出启动信号，避免管带机由于胀管跑偏引发的机械损坏停机事故。

2.2 管带机胶带划伤事故的预防

在生产过程中，烧结矿、焦炭和含铁料矿石里面有时会掺杂一些硬质杂物或设备残件，进入管带机会造成大规模的皮带划伤，一旦划伤，修复管带机非常困难，而且是时间很长，经常造成高炉休风事故。主要改进措施：

（1）在管带机的上一级普通胶带输送机尾部导料槽出口附近增加一套连续式除铁装置，用于探测和去除混入输送物料中的金属异物，该装置可实现自动探测、自动除铁。但还是偶有发生漏捡现象，尤其是含铁量少的耐热合金件（如烧结机蓖条）有捡不出来的情况，因此我们在捡铁器后方再增加一组金属探测仪，再次检测金属异物，一旦检测到金属异物，探测仪将发出一个停机信号，皮带联锁自动停机，同时发出声光报警警示音。金属探测仪安装示意图如图6。

图4

图5

图6

（2）增加接料筛网式管带机撕裂报警装置，如图7所示。管带机胶带撕裂主要在两个位置，分别为成管前和成管后，因此在成管前2 m处和成管后50 m处各安装一个接料筛网。这种装置主要是检测皮带划破后向下漏料的情况，漏料重量累积到一定程度，利用天平原理，用重量驱使一端向下倾斜，导致另外一端感应不到接近开关的信号，从而触发停机信号指令停机。

（3）增加光电式管带机撕裂、塌管报警装置。经过总结发现，在管带机机尾成管后5M和20M之间为事故高发带，在管带机机尾成管后5M和20M位置分别设置光电检测探头，运用光电开关检测运行方向张力情况，平时正常运行时，管带机张力足够大，光电开关安装在管带机两侧，管带机胶带上沿挡住光电开关发出的红外线，接收端接收不到信号，一旦管带机划伤，管带张力下降（塌管现象），管带机上沿下降，光电开关接收端接收到信号，从而给PLC一个停机信号，让管带机及时停车，避免事故的扩大。另外光电开关检测装置同时还可以监控管带机胶带的合卷状态，能够发现胶带合卷存在缝隙、过卷、偏管等现象，保证了输送带在任何生产工况下不产生扭转现象。安装示意图如图7所示。

（4）管带机成管直径约350 mm左右，做一个大于此直径的铁圈套住管带机，分别在管带机成管后10 m和20 m、30 m的位置分别安装1套检测点，每个铁圈在设置一组接近开关，一旦有坚硬物体扎破皮带就会带动铁圈动作，接近开关就会发信号至PLC控制系统，使管带机事故停机。如图8所示。

图7

图8

2.3 管带机胶带高温事故的预防

由于管带机输送从烧结直接生产出来的高温烧结矿，如果烧结矿温度没有冷却到管带机胶带的耐温上限值以内，将会对管带机胶带造成损坏或发生火灾。主要预防措施：

（1）针对高温矿的情况增加红外测温、自动喷水降温装置。在管带机的上一级普通胶带输送机中部和头部分别设置红外测温仪，当中部检测温度高于110℃时，自动启动喷水降温装置，当头部红外测温仪检测到的物料温度仍高于110℃时胶带机自动停机。喷水降温系统的接口处增加水箱，水箱有效容积为10 m3，喷水系统如图9所示。

（2）将管带机机尾下料口平皮带段延伸25米后再收口卷管，加装清料器，发现有高温料立即清料，阻止高温料进入管带机内。

图9

3 结语

经过上述技术创新和改造措施的实施，轧三公司管带机事故停机现象明显下降，效果十分显著：

（1）有效克服了管带机运输热烧结矿带来的一系列不安全、不稳定的缺点。经过多年的生产实践证明，轧三公司烧结原料厂管带机胶带事故率几乎下降为零。

（2）充分发挥了管带机运输效率高、物料运输损耗小、运输距离长和不污染环境的优势。

（3）创新改造后，由于非计划事故停机事故的减少，管带机实现了计划性检修，为高炉生产安全、稳定、高效运行提了可靠的保障。