選煤廠溜槽設(shè)計(jì)與改進(jìn)

馬鵬飛

(中煤邯鄲設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056031)

選煤廠溜槽設(shè)計(jì)與改進(jìn)

馬鵬飛

(中煤邯鄲設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056031)

溜槽在選煤廠應(yīng)用廣泛，是物料轉(zhuǎn)載與輸送、設(shè)備連接、工藝流程轉(zhuǎn)換中唯一的不耗能設(shè)備。溜槽設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到選煤廠能否正常運(yùn)行，從溜槽設(shè)計(jì)規(guī)則出發(fā)，分析了溜槽常用材料，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際使用情況對常見溜槽進(jìn)行改進(jìn)，為選煤廠溜槽的設(shè)計(jì)、改進(jìn)提供一定借鑒。

溜槽；設(shè)計(jì)規(guī)則；材料；改進(jìn)

煤炭運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)計(jì)是選煤廠設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)之一，而溜槽設(shè)計(jì)在運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)計(jì)中占據(jù)重要位置[1]。不同煤質(zhì)、不同選煤廠對煤炭運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)計(jì)的要求不同，如果對溜槽具體使用環(huán)境和特點(diǎn)考慮不周，不但會(huì)使其使用壽命短，粉塵、噪聲污染加劇，而且會(huì)導(dǎo)致塊煤破碎率增大，連接設(shè)備的處理能力下降，進(jìn)而影響整個(gè)選煤廠的正常生產(chǎn)。從溜槽設(shè)計(jì)規(guī)則出發(fā)，分析了溜槽常用材料，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際使用情況對選煤廠常見溜槽進(jìn)行改進(jìn)，使其設(shè)計(jì)更合理，為其他選煤廠的溜槽設(shè)計(jì)、改進(jìn)提供一定借鑒。

1 溜槽設(shè)計(jì)規(guī)則

選煤廠溜槽設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意溜槽斷面形狀和尺寸、溜槽傾角、溜槽線路的設(shè)計(jì)，這三個(gè)因素對其能否順利運(yùn)行具有重要影響。

1.1 溜槽斷面形狀和尺寸

溜槽斷面應(yīng)根據(jù)輸送量和輸送物料的最大粒度來確定，而其形狀和尺寸取決于所連接設(shè)備的要求。當(dāng)物料輸送距離較長時(shí)，需要中間溜槽段，常見的中間溜槽段斷面為方形和矩形。矩形斷面用于溜槽傾斜段，方形斷面用于溜槽垂直段。近來，U形斷面溜槽、圓形斷面溜槽在選煤廠也有使用。U形斷面用于敞開式溜槽，圓形斷面用于封閉式溜槽。這兩種斷面溜槽對輸送物料的流動(dòng)阻力更小，在角度相同的條件下不易堵塞，但其加工困難。輸送物料不同，輸送量不同時(shí)，溜槽斷面要求也不同，可根據(jù)具體情況依據(jù)式(1)—(3)計(jì)算其斷面[3-4]。

(1)根據(jù)輸送物料的粒度計(jì)算溜槽斷面：

b≥2dmax+100，

(1)

h≥1.5dmax，

(2)

式中：b為溜槽斷面寬，mm；h為溜槽斷面高，mm；dmax為輸送物料的最大粒度，mm。

(2)根據(jù)輸送量計(jì)算溜槽斷面：

(3)

式中：A為溜槽的斷面面積，m2；Q為輸送量，t/h；Ψ為裝滿系數(shù)，煤取0.3～0.4，矸石取0.2～0.3，斷面大時(shí)取大值；γ為輸送物料的散比重，t/m3，煤取0.85～1，煤泥取1.2～1.3，矸石取1.6；v為輸送物料在溜槽底板上的平均流動(dòng)速度，m/s，一般≥13 mm粒級的分級塊煤、矸石取0.75，原煤、中煤、精煤、煤泥取1.50。

1.2 溜槽傾角

溜槽傾角應(yīng)根據(jù)輸送物料的性質(zhì)、粒度、水分來選擇，一般情況下，溜槽傾角應(yīng)大于物料對溜槽的動(dòng)摩擦角，即物料在溜槽中的運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)以進(jìn)入正常斷面時(shí)的速度為準(zhǔn)。物料具有一定的運(yùn)動(dòng)速度才能運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)，并使其破碎率最小。

常用溜槽傾角設(shè)計(jì)規(guī)則為：篩下溜槽角度應(yīng)比一般溜槽角度加大5°；水分較大時(shí)，粒度較小(粒度<50 mm)的含粉煤的溜槽傾角宜大不宜??；塊煤含量遠(yuǎn)小于粉煤含量時(shí)，溜槽傾角應(yīng)按粉煤所需角度確定；螺旋溜槽的外螺旋角應(yīng)比一般直溜槽傾斜角大3°～5°[5-6]；偽傾斜角應(yīng)不少于溜槽所需角度。

1.3 溜槽線路

溜槽線路的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下列原則：①線路簡單，距離最短。②拐折較少，盡量避免急變斷面的出現(xiàn)。③溜槽的卸料情況應(yīng)滿足受料設(shè)備的性能要求，避免偏載或受料不均。④出現(xiàn)大的拐折時(shí)，大粒度分級煤、手選矸石的拐折處應(yīng)采用螺旋段連接；含粉煤的拐折處可采用硬角連接。⑤應(yīng)盡量避免物料垂直下落，無法避免時(shí)要盡量減少其垂直下落高度，輸送濕粉煤時(shí)除外。⑥應(yīng)注意溜槽與鄰近設(shè)備及周圍梁、柱的距離，以方便安裝、檢修為宜。⑦溜槽穿過人行道時(shí)，應(yīng)留有2 m左右的凈高。⑧要充分考慮溜槽的分節(jié)，方便運(yùn)輸、安裝、檢修。

2 溜槽常用材料

(1)鋼板溜槽。碳鋼鋼板因生產(chǎn)量大、使用面廣、機(jī)械性能(具有一定的剛度和強(qiáng)度)和焊接性能良好，且價(jià)格便宜，易加工，被優(yōu)先作為溜槽材料。制造溜槽時(shí)比較常用的鋼板為Q235-A鋼板。

(2)塑料溜槽。塑料溜槽是用來輸送煤炭、礦石等固體物料的簡易設(shè)備，具有質(zhì)輕、抗沖擊性好、摩擦系數(shù)小、耐腐蝕、抗老化、防靜電、阻燃等優(yōu)良性能，但其使用壽命較短，加工制造成本比鋼板溜槽高。常用的塑料溜槽材料為PVC(聚氯乙烯)。

(3)鑄石溜槽。鑄石溜槽制造工藝簡單，取材方便，成本低，還具有良好的耐磨、耐腐蝕性能，其耐磨性能比鋼板、鑄鐵高幾十倍，使用壽命長。但鑄石溜槽抗沖擊性弱，主要用于沖擊力小的末煤或細(xì)粒煤的輸送。

3 溜槽的改進(jìn)

目前使用的溜槽在現(xiàn)場運(yùn)行過程中存在一些問題，給實(shí)際生產(chǎn)帶來諸多不便。根據(jù)多年的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)，在對常見溜槽存在問題分析的基礎(chǔ)上，有針對性地對其進(jìn)行改進(jìn)[7]。

3.1 機(jī)頭溜槽的改進(jìn)

由于缺乏對具體使用環(huán)境和工藝系統(tǒng)的研究，根據(jù)《DTⅡ(A)型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊》設(shè)計(jì)的機(jī)頭溜槽噪聲大，磨損嚴(yán)重。為此，對其進(jìn)行如下改進(jìn)。

(1)增設(shè)緩沖漏斗。在卸載滾筒機(jī)頭溜槽內(nèi)的物料下落路徑上設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)緩沖漏斗(圖1(a))，利用煤塊之間的相互碰撞實(shí)現(xiàn)“軟著陸”，減小煤塊對溜槽的沖擊，延長其使用壽命。此外，還可以根據(jù)實(shí)際情況，在機(jī)頭溜槽內(nèi)增設(shè)調(diào)節(jié)擋板(圖1(b))，調(diào)節(jié)角度γ值，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的中心給料。

(2)更換溜槽斷面形狀。一般溜槽的排料口都存在不同程度地排料不正現(xiàn)象，導(dǎo)致受料設(shè)備偏載或受料不均，影響正常使用。針對此情況，可以將溜槽原斷面更換成U型斷面，使物料在溜槽中央運(yùn)動(dòng)。

(3)增設(shè)螺旋溜槽。一般情況下，輸送帶帶面至機(jī)頭頭部漏斗口的垂直距離最小為1.5 m，即此過程中煤塊的下落高度最小為1.5 m。如果傳動(dòng)滾筒直徑較大，煤塊的下落高度會(huì)更大，其破碎率將會(huì)增加。此時(shí)，可通過增設(shè)螺旋溜槽(圖2)的方式實(shí)現(xiàn)高位截煤，以降低煤塊破碎率。

圖1 改進(jìn)后的機(jī)頭溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 高位截煤溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 收集槽的改進(jìn)

有些收集槽的特殊位置難以鋪設(shè)襯板，如磁選機(jī)精、尾礦槽體，導(dǎo)致該部位磨損嚴(yán)重。由于槽體底板緊貼樓板面，磨損后難以維修，且每次焊補(bǔ)時(shí)須切開其側(cè)板，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。為此，采用如下兩種方式對其進(jìn)行改進(jìn)。

(1)將收集液進(jìn)入管道的方式由自流改為溢流(圖3(a))，溢流自然形成的保護(hù)層可有效減輕槽底受損程度。經(jīng)此改進(jìn)后，溜槽使用壽命延長，有效杜絕了跑、冒、滴、漏事故的發(fā)生，不但改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，而且使系統(tǒng)介耗降低，應(yīng)用效果良好。

(2)收集槽底板處于水平狀態(tài)，可使其帶有一定傾角(圖3(b))，即使收集槽底板處于傾斜狀態(tài)，以減小物料對底板的沖擊力。

圖3 改進(jìn)后的收集槽結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 揀矸溜槽的改進(jìn)

由于工藝需要，選矸車間的設(shè)備一般集中在同一棟樓內(nèi)，但各樓層之間的高差較大，物料對溜槽的沖擊力很大，不但加劇了溜槽的磨損，而且噪聲污染嚴(yán)重。因此，對其進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

物料由來料帶式輸送機(jī)到轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)的過程中，要經(jīng)溜槽轉(zhuǎn)載兩次，由于兩者的高差大，矸石、塊煤對A、B兩個(gè)底面的沖擊力大，致使溜槽發(fā)生變形。此外，如果溜槽底板被沖擊脫落，將會(huì)嚴(yán)重威脅崗位工人的生命安全。為解決此問題，建議在溜槽拐彎處增設(shè)一個(gè)緩沖斗(圖4)，物料落下后先聚集于緩沖斗內(nèi)，由自然形成的斜面代替溜槽底板承接后續(xù)物料，以減輕物其對底板的直接沖擊。

為保證物料落下后在緩沖斗內(nèi)有效聚集，緩沖斗底部尺寸應(yīng)滿足a≤L(a為緩沖漏斗底部寬度，L為入料溜槽進(jìn)口寬度)；但a、L的差值不能太大，否則物料會(huì)過分聚集，易使緩沖斗被堵塞。從維護(hù)和運(yùn)輸角度考慮，一般將緩沖斗作為獨(dú)立部件，通過法蘭與溜槽槽體連接。當(dāng)樓層高差較大，物料粒度>300 mm時(shí)，可采用此緩沖裝置。

圖4 改進(jìn)后的揀矸溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 入篩溜槽的改進(jìn)

在確定合適的篩機(jī)后，入料沿篩機(jī)寬度方向的鋪展效果對其篩分效率具有重要影響，而入篩溜槽是保證來煤沿其寬度方向有效鋪展的重要環(huán)節(jié)，因此入篩溜槽的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。入篩溜槽一般沒有任何分煤措施，煤炭只是在篩機(jī)篩面中間約1.8 m寬的流動(dòng)帶流動(dòng)，篩分效率較低(為60%)。為提高篩機(jī)篩分效率，可在入篩溜槽中增設(shè)分煤器或布料器。

(1)分煤器的設(shè)計(jì)。以兩根75 mm的角鋼焊接成分煤器，將其固定在入篩溜槽(圖5)內(nèi)，用于對入料進(jìn)行分流。經(jīng)此改進(jìn)后，物料向篩機(jī)篩面兩邊流動(dòng)，篩分效率增至68%。篩分效率有所提高，但篩面中間段沒有被充分利用。

圖5 增設(shè)分煤器的入篩溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

(2)布料器的設(shè)計(jì)。煤流落在半圓體上后自動(dòng)形成一個(gè)錐體(圖6)，后續(xù)煤流沿錐體如瀑布狀自動(dòng)滑落，有利于篩分物料在篩機(jī)篩面整個(gè)寬度方向的分布，具有一定的分流作用。這種設(shè)計(jì)使篩機(jī)篩分效率明顯增加(達(dá)85%)，物料分級效果理想，因此得到廣泛應(yīng)用。

圖6 增設(shè)布料器的入篩溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)語

溜槽設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為繁瑣且工作量大的系統(tǒng)工程，也是關(guān)系到選煤廠能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。溜槽設(shè)計(jì)過程中，不但要充分考慮具體使用環(huán)境和設(shè)備特點(diǎn)，而且要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的材料。合理的溜槽設(shè)計(jì)，既能滿足選煤廠工藝需求，又能經(jīng)受住現(xiàn)場環(huán)境的考驗(yàn)。

[1] 于載澤.礦井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊[D].北京：中國經(jīng)濟(jì)出版社，1998.

[2] 戴少康.選煤工藝設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)手冊[D].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[3] 李子英，孫建利. 選煤廠溜槽的設(shè)計(jì)[J]. 煤炭加工與綜合利用，2011(2).

[4] 蔣志新. 大陽泉選煤廠螺旋溜槽的設(shè)計(jì)[J]. 選煤技術(shù)，2008(2).

[5] 李克西. 螺旋溜槽角度的合理確定[J]. 煤炭工程，1976(6).

[6] 李海峰，羅志圖，張樹才，等.溜槽角度對混裝布料過程的影響[J]. 東北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012(5).

[7] 曹潞霞. 選煤廠轉(zhuǎn)載溜槽的技術(shù)改造[J]. 煤，2009，18(3).

Design and improvement of chute used in coal preparation plant

MA Peng-fei

(Handan Design Engineering Chinacoal Co Ltd, Handan, Hebei 056031, China)

Chute, as the only device consuming no power in loading and conveying materials, connecting equipment and transforming flowsheet, is widely applied to coal preparation plant. Reasonable design of the chute is the key to normal operation for the plant; on the basis of design rules, common chutes are improved by analyzing much used materials according to application in the plant, which can be significant reference for designing and improving coal preparation plant.

chute; design rules; materials; improvement

1001-3571(2015)01-0088-04

TD94；TD521+.2

B

2015-01-29

10.16447/j.cnki.cpt.2015.01.026

馬鵬飛(1984—)，男，河北省邯鄲市人，工程師，從事于礦山機(jī)械設(shè)計(jì)工作。

E-mail：mpf6984082@163.com Tel:0310-7106704