室外膠帶機防凍粘噴霧降塵研究

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(1.中國礦業(yè)大學(北京) 北京 100083；2.神華寶日希勒能源有限公司 內蒙古 呼倫貝爾 021000)

室外膠帶機防凍粘噴霧降塵研究

劉金鋒1王亞萌1楊雪松1陳占國2朱瑩瑩1,2

(1.中國礦業(yè)大學(北京)北京100083；2.神華寶日希勒能源有限公司內蒙古呼倫貝爾021000)

高寒地區(qū)選煤廠室外膠帶運輸機存在凍粘物料及其周邊煤塵難以治理的問題，分析其原因、查閱相關文獻并結合選煤廠實際生產(chǎn)情況，提出應用膠帶防凍粘噴霧降塵技術解決室外膠帶機凍粘物料難題的方法，在4#生產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)場試驗，結果表明該技術有效解決了冬季膠帶粘煤、落煤問題，減輕了勞動量，降低了粉塵濃度。

高寒地區(qū)；選煤廠；室外；防凍粘

一、引言

內蒙古某選煤廠膠帶機大部分安裝在室外，冬季膠帶機凍粘物料及其粉塵的綜合治理一直困擾該選煤廠。使用機械式膠帶清掃器進行膠帶物料防凍粘取得一定效果，但環(huán)境溫度低于-30℃，清掃器刀片無法清除膠帶承載面板結的凍粘層；膠帶制作時添加高分子聚乙烯等特殊材料減小膠帶表面與煤炭顆粒的附著力實現(xiàn)膠帶防凍粘，從應用效果來看并未解決極低溫度下膠帶凍粘問題。本文改造原有生產(chǎn)系統(tǒng)，提出一種新型膠帶防凍粘技術，解決冬季膠帶粘煤、落煤問題。

二、膠帶凍粘物料的危害及原因

(一)膠帶凍粘物料的危害。膠帶運輸系統(tǒng)凍粘物料使生產(chǎn)系統(tǒng)周邊區(qū)域粉塵濃度超標，還造成其他危害：膠帶表面堅硬凍粘層使清掃器磨損加速甚至崩裂損傷。膠帶滾筒凍粘物料嚴重時會出現(xiàn)錐形狀凍粘塊，直接刺穿或劃傷膠帶；凍粘層也易造成皮帶跑偏、打滑或皮帶撕裂等事故且跑偏后復位難度大[1]。易造成皮帶撕裂損傷和清掃器刀片斷裂，減短皮帶使用壽命、增加清掃器刀片更換頻率。清理堆積落料需大量人員，花費高且易造成人身傷亡,停機清理則影響生產(chǎn)效率。

(二)膠帶凍粘物料原因。冬季嚴寒天氣持續(xù)時間長，褐煤含水量高。氣溫低于-5℃，細小的煤炭顆粒就會與膠帶承載面凍粘形成凍粘層，若不全部清除，殘留的凍粘煤在膠帶運轉回程段灑落、堆積大量落煤形成塵源，使生產(chǎn)系統(tǒng)沿線粉塵濃度增高[2,3]。冬季風速大造成二次揚塵且極易發(fā)生凍害現(xiàn)象，室外降、除塵系統(tǒng)不能正常運行。

該選煤廠采用露天式輸煤工藝，且膠帶采暖走廊封閉效果不好。原煤中的水分在室外冷空氣和低溫膠帶承載面聯(lián)合作用下從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)冰凍顆粒，煤炭等顆粒物料隨水分一起凝結造成膠帶凍粘物料；環(huán)境溫度越低，膠帶凍粘煤量越多。凍粘在膠帶承載面的顆粒物因托輥的摩擦及膠帶的震動從膠帶抖落下來造成揚塵，增加了膠帶運輸系統(tǒng)回程段沿線落煤堆積量。膠帶表面形成堅硬凍粘層，傳統(tǒng)的清掃器刀片對板結凍粘層起不到清理作用。

三、膠帶防凍粘噴霧降塵系統(tǒng)研究

(一)膠帶防凍粘系統(tǒng)的運行機理。CaCl2溶于水后可以降低水的凝固點，并且不同濃度的CaCl2溶液具有不同凝固點，基于此將其與一定比例的表面活性劑、稠化劑、緩蝕劑等添加劑混合[4,5]，按不同比例配制不同濃度防凍液，其物理特性見表1。不同環(huán)境溫度將不同濃度的防凍液充分霧化噴灑覆蓋膠帶承載面，使其和物料間形成一層均勻細密的防凍粘液隔膜，把膠帶承載面與物料完全隔離，煤炭接觸膠帶時不會形成凍粘層。防凍液對膠帶凍粘物料有明顯的抑制作用，還能解凍已凍粘或板結的物料。

表1 防凍液物理特性對照表

(二)膠帶防凍粘噴霧降塵系統(tǒng)。膠帶防凍粘系統(tǒng)由加壓站、管路系統(tǒng)、噴灑系統(tǒng)、清掃系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成,見圖1。

圖1 膠帶防凍粘系統(tǒng)組成圖

噴霧系統(tǒng)總成安裝在膠帶機尾部，能在膠帶承載面上橫向全覆蓋噴霧。其采用負壓誘導式噴霧系統(tǒng)，通過氣液混合噴灑裝置將防凍液充分霧化并以一定的壓力噴射在膠帶承載面上。該噴霧系統(tǒng)采用橋架式安裝方式，拆裝和維護不影響生產(chǎn)系統(tǒng)運行。

為節(jié)約防凍粘溶液和設備運行成本，采用新型西門子PLC邏輯控制器與溫度傳感器、膠帶開停傳感器、流量傳感器、液位傳感器、噴霧控制電磁閥等聯(lián)合自動控制，實現(xiàn)根據(jù)外界溫度變化自動拌料配比不同濃度的防凍粘液，還能根據(jù)膠帶機運轉情況自動開啟或暫停。噴霧控制系統(tǒng)見圖2。

圖2 噴霧控制系統(tǒng)

膠帶機頭部的清掃系統(tǒng)可將解凍后的煤屑及新落殘留物清理干凈，使其隨膠帶運行落入機頭導料槽經(jīng)下一級膠帶機帶走，避免回程段膠帶發(fā)生跑偏或打滑，降低膠帶機沿線的落煤及粉塵濃度。

四、現(xiàn)場試驗及效果

選擇呼倫貝爾草原最冷季節(jié)進行現(xiàn)場試驗，膠帶防凍粘噴霧系統(tǒng)安裝在4#系統(tǒng)401#、402#、403#運輸膠帶機的尾端，在滾筒側上方安裝噴霧系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)和清掃系統(tǒng)。

相同條件下將膠帶分為噴灑和不噴灑防凍液兩部分對比發(fā)現(xiàn)：噴灑防凍液部分膠帶上原有的凍粘層融化解凍，新落煤塵不與膠帶凍粘，清渣系統(tǒng)將原有凍粘層和新煤塵清理干凈；而未噴灑防凍液部分出現(xiàn)厚約5～10mm的凍粘層，清渣系統(tǒng)不能全部清理掉凍粘層。

膠帶防凍粘噴霧系統(tǒng)運行前后清理膠帶機沿線落煤情況對比：試驗前每月需清理落料人員約100名，為保障人員安全必須停機清理，嚴重影響生產(chǎn)效率；試驗期間僅需膠帶機操作員2名，只需清理機頭部位少量落料，不影響生產(chǎn)系統(tǒng)運轉，提高了生產(chǎn)效率。

五、結論

噴灑防凍液有助于膠帶原凍粘層的融化解凍和新落煤塵不與膠帶承載面凍粘，徹底解決了嚴寒條件(-5℃～-40℃)下膠帶運輸系統(tǒng)凍粘物料的難題，也緩解了因凍粘造成的回程沿線落煤，同時膠帶運行時不打滑、不跑偏、撒貨量極少，減輕作業(yè)人員勞動量，降低了粉塵濃度，取得巨大經(jīng)濟效益。

[1]高榮.解決膠帶運輸機滾筒凍粘的方法[J].煤炭加工與綜合利用，2013(02)：69.

[2]陳玉.高寒地區(qū)膠帶輸送機凍粘物料解決方案的探索[M]，2012：4.

[3]張鐵毅.高寒地區(qū)褐煤運輸膠帶機防凍粘技術[J].煤礦安全，2014(04)：99-102.

[4]孫家良，楊建坤，周立新.礦用降塵劑及配套自動添加泵的研制與應用[J].煤炭科技，2015(02)：80-81.

[5]陳玉.高寒地區(qū)儲煤倉壁防凍粘的研究[J].露天采礦技術，2016(08)：54-57.

礦山熱動力災害與防治教育部重點實驗室基金資助課題(JSK200203)

劉金鋒(1989-)，男，漢族，河南許昌人，中國礦業(yè)大學(北京)2015級碩士研究生，研究方向：安全管理及粉塵防治。