輸煤皮帶下落煤管3—DEM堵煤、防塵綜合治理

李文韜

一、改造前設(shè)備（系統(tǒng)）狀況及產(chǎn)生問題的原因分析

二、堵煤機理概述

堵煤產(chǎn)生的原因簡而言之就是煤流在落煤管中運行速度衰減至零，在落煤管中產(chǎn)生滯留，并不斷的堆積，導(dǎo)致落煤管通流面積減小，當物料堆積到一定程度后，量變就會達到質(zhì)變，使整個落煤管完全堵塞，發(fā)生堵煤現(xiàn)象。落煤管產(chǎn)生堵煤現(xiàn)象的原因可分為沖擊點堵煤和溜槽掛煤堵煤兩種。沖擊點堵煤發(fā)生在落煤管拐角處以及料斗側(cè)面，煤流產(chǎn)生沖擊后，煤流速度大大降低，如果水分含量高、粘度大的煤質(zhì)，堵煤現(xiàn)象將會更加頻繁。溜槽掛煤堵煤是當存在煤炭中水份含量偏高，加之輸煤溜槽表面粗糙、摩擦系數(shù)高，以及溜槽傾角偏小等原因，造成物料輸送過程中，細粘的物料逐步從底部和兩側(cè)直角部位開始形成掛料，掛料會越積越厚，不斷減小落煤管的過流面積，最終形成堵煤，掛料堵煤相比沖擊堵煤更難以清除。堵煤還容易導(dǎo)致物料下落時落料點不正，引起皮帶運行跑偏。

目前為減少轉(zhuǎn)運站溜槽堵煤現(xiàn)象的發(fā)生以及便于溜槽堵塞后的疏通，通常采用的解決方法是在溜槽上設(shè)計安裝倉壁振動器，而現(xiàn)在輸煤系統(tǒng)溜槽是沒有安裝倉壁振動器的，當溜槽產(chǎn)生積煤時只能聽之任之，堵煤時也只有完全靠人工疏通。

三、皮帶下落煤管堵煤原因分析

通過對膠帶下落煤管布置圖紙分析，結(jié)合3-DEM（Discrete Element Methods）轉(zhuǎn)運點技術(shù)關(guān)于粉塵、堵煤方面的機理論述，認為其產(chǎn)生堵煤原因有多個方面，現(xiàn)進行一一闡述：

1、由于膠帶速度為4.8m/s，而膠帶機頭部滾筒與頭部漏斗物料沖刷面間距較小，物料流通面積較小，如左圖所示，物料以4.8m/s速度從皮帶拋出后，幾乎成垂直的角度沖擊頭部漏斗，頭部漏斗處的轉(zhuǎn)角設(shè)計導(dǎo)致物料從膠帶機頭部拋出后幾乎成垂直的角度沖擊頭部漏斗，在輸送干燥的燃料時容易引起粉塵的產(chǎn)生并增加進入落煤管的誘導(dǎo)風量；在煤含水量超標時，則容易造成沖擊性積煤、堵煤，影響設(shè)備的正常運行。由于頭部漏斗正面受到煤流沖擊劇烈，襯板磨損嚴重，設(shè)備維護量較大。

2、落煤管內(nèi)安裝襯板的凸凹不平，大大增加了輸煤溜槽表面粗糙摩擦系數(shù)，煤流運行過程中極易產(chǎn)生掛料性堵煤。目前使用的落煤管截面為方形，細粘的物料逐步從底部和兩側(cè)直角部位開始形成掛料，落煤管內(nèi)一旦出現(xiàn)掛料情況，就會產(chǎn)生“滾雪球”效應(yīng)，落煤管很快發(fā)生堵塞。

四、改造技術(shù)措施

通過對下落煤管跑偏、堵煤產(chǎn)生的原因分析，結(jié)合3-DEM轉(zhuǎn)運點技術(shù)應(yīng)用，通過優(yōu)化輸煤產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和配置解決上述存在問題。具體而言采用3-DEM分散物料集流技術(shù)設(shè)計的流線型落煤管和頭部集流導(dǎo)流裝置可以保證管內(nèi)物料規(guī)律化匯集流動，最大程度降低物料下落過程中對落煤管的沖擊，減小沖擊性磨損、堵煤，并有效減小煤流對皮帶的沖擊破壞、降低噪音，保證膠帶受料對中，避免膠帶因落料點不正產(chǎn)生跑偏。對于耐磨材料的選擇，在考慮耐沖擊和磨損的同時，必須要保證落煤管煤流沖刷面摩擦系數(shù)要低，因此選擇即耐磨又光滑的鏡面復(fù)合鋼板方法來解決溜槽掛料堵煤問題。為減小落煤管的積煤情況，在落煤管易堵位置采用柔性振動結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效防止落煤管堵煤情況的發(fā)生。

（一）、落煤管系統(tǒng)降塵、防堵改造措施

1.拆除皮帶機機頭位置頭部漏斗，更換為通徑面積更大的頭部漏斗，如左圖所示。并在該漏斗內(nèi)設(shè)計安裝3-DEM集流導(dǎo)流裝置，保證物料在離開上一級膠帶后以匯集流的形式、按照近似拋物線的軌跡順滑流暢地進入三通、溜槽。改造后頭部漏斗不再有積料堵煤情況，同時能夠減少下落的煤流攜帶風量，對粉塵的抑制也有好處；集流導(dǎo)流防堵裝置采用耐磨復(fù)合板焊接而成，由于皮帶機頭部安裝有除鐵器，頭部集流導(dǎo)流裝置采用不銹鋼材料制作，夾套式結(jié)構(gòu)，設(shè)計有減振彈簧、落料角度偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，具有耐磨、防粘煤的功效，充分滿足設(shè)備運行的工況要求和使用壽命要求。

2.對BF1皮帶機下方電動三通進行改造，更換為1臺擋板煤流傾角為68～70度的防卡堵電動三通。由于煤流傾角加大，可有效減小三通擋板積煤、堵煤情況發(fā)生。三通擋板采用夾套式結(jié)構(gòu)保證其足夠的耐磨壽命，擋板面板采用鏡面復(fù)合耐磨鋼板制成，具有耐沖擊、耐磨損以及摩擦系數(shù)小的特點；

由于頭部漏斗采取了擴容措施，更換的電動三通較先前的位置向右移動了300mm.為保證煤流下落順暢，三通進口尺寸由原來的1300mm擴容至1400mm。如上圖所示。

3.在易發(fā)生堵煤的位置改原傳統(tǒng)的剛性振動方式為具有我公司專利技術(shù)的柔性振動方式。柔性振動防堵的工作原理是：在易堵煤落煤管段上下采用柔性法蘭連接，彈性懸掛系統(tǒng)支吊，振動電機振打。當皮帶機系統(tǒng)開始輸煤時，煤流傳感器獲得信號，振動系統(tǒng)進入工作狀態(tài)。振動控制系統(tǒng)結(jié)合不同的煤種通過PLC設(shè)定振動時間和振動間隔，實現(xiàn)自動定時振打。在彈性支吊系統(tǒng)作用下落煤管只需獲得振動電機較小的擊震力即可產(chǎn)生較大的振幅，實現(xiàn)共振，達到高頻率低振幅的振打目標，提高振動效率，保護系統(tǒng)安全。由于通過PLC控制的振動器對落煤管進行的高頻低幅振打，能夠?qū)⑸形磁c落煤管粘連緊密的煤泥震落下來，能夠確保落煤管始終不會發(fā)生嚴重積煤現(xiàn)象，做到了防范于未然。

4.落煤管煤流沖刷面襯板采用鏡面耐磨復(fù)合鋼板制作，鏡面耐磨復(fù)合鋼板是在普通鋼板表面冶金結(jié)合一層高抗磨耐磨合金，在獲得高硬度的同時保持良好的韌性和耐沖擊性能。耐磨復(fù)合鋼板區(qū)別于國內(nèi)其他各類耐磨合金板的最大特點就是表面沒有凸凹不平的焊縫，其表面粗糙度不低于不銹鋼，而且耐磨層的表面硬度分布做到非常的均勻。鋼板表面致密、光滑、平整度高；可承受持續(xù)的沖擊。具有不掛煤、使用壽命長的特點（沖刷嚴重部位使用壽命不低于3年）。

5.取消落煤管出口緩沖叉，出口落煤管外形采用流線型設(shè)計，煤流在其作用下能夠沿膠帶運行方向被切向引入皮帶，在修正落料點的同時減小物料下落對皮帶的沖擊；煤流運行時與流線型落煤管圓滑過渡接觸，大大降低物料對落煤管的沖擊，消除了沖擊拐點，順滑流動，煤流速度不會衰減，從大大降低了落煤管積煤、堵煤的情況。

落煤管斷面采用U形設(shè)計（左圖所示），可對物料流動起到聚流作用，確保燃煤進膠帶居中而不會發(fā)生偏載跑偏現(xiàn)象，U截面也不易發(fā)生落煤管掛料積煤情況。

五、改造后達到的效果

（一）落煤管使用壽命較目前大大提高，降低落煤管的維護工作量。

（二）大大降低物料下落對膠帶的沖擊情況，有效延長膠帶使用壽命。

（三）修正物料運行下落的落料點，提高膠帶的輸送效率，保證改造后不會產(chǎn)生重載跑偏情況，達到膠帶設(shè)計輸送能力。

（四）通過改造，落煤管堵煤現(xiàn)象大大減少，基本不會發(fā)生堵煤情況，并可以徹底解決由于落煤管內(nèi)積煤導(dǎo)致物料下落時落料點不正的問題。

（五）系統(tǒng)運行時產(chǎn)生的粉塵環(huán)境污染較目前得到較大改善。