選煤廠溜槽設(shè)備的改進(jìn)設(shè)計(jì)研究

聶首維

（陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)新景礦洗煤廠 ，山西 陽(yáng)泉 045000）

0 引言

選煤廠是現(xiàn)代煤礦企業(yè)重要的加工環(huán)節(jié)，利用井下采出的原煤，通過篩選和加工，最終進(jìn)行不同規(guī)格的產(chǎn)品劃分。選煤廠設(shè)備種類較多，各種設(shè)備的設(shè)計(jì)都與選煤廠生產(chǎn)功效息息相關(guān)。其中，溜槽作為選煤廠運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)備中主要的組成部分，是選煤廠機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)。

選煤廠加工不同的煤炭種類、采用不同的選煤工藝，都對(duì)其煤炭運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)備的設(shè)計(jì)具有不同的要求。若對(duì)溜槽的設(shè)計(jì)考慮不全面，不僅會(huì)影響運(yùn)輸設(shè)備的使用壽命，增大粉塵和噪聲污染，而且會(huì)增大加工處理煤塊的破碎率，使其與后續(xù)設(shè)備的連接效果變差，降低設(shè)備處理能力，影響選煤廠的正常高效生產(chǎn)。本文依據(jù)溜槽設(shè)計(jì)原則，結(jié)合實(shí)際選煤廠使用情況，對(duì)選煤廠運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)備溜槽進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。改進(jìn)后的溜槽設(shè)備更加合理，對(duì)于其他選煤廠的溜槽設(shè)計(jì)及改進(jìn)具有一定的借鑒意義。

1 溜槽設(shè)計(jì)原則

進(jìn)行溜煤設(shè)計(jì)的三個(gè)主要因素為：溜槽斷面形狀及斷面尺寸的設(shè)計(jì)、溜槽的傾角的設(shè)計(jì)和溜槽線路的設(shè)計(jì)，其對(duì)設(shè)計(jì)的溜槽設(shè)備的運(yùn)行順利與否，具有重要影響。

1.1 溜槽斷面形狀及斷面尺寸

溜槽的斷面形狀及尺寸的設(shè)計(jì)受多方面的影響，主要影響因素有：煤塊及物料的輸送量、塊度大小、輸送距離和所需連接設(shè)備的形狀尺寸要求等。如果煤塊及物料運(yùn)輸距離較長(zhǎng)時(shí)，則需要增加中間溜槽段，常見的中間溜槽段斷面形狀主要為矩形和方形。矩形斷面溜槽適用于傾斜段的溜槽，方形斷面溜槽適用于垂直段的溜槽。近些年，隨著機(jī)械設(shè)備的不斷進(jìn)步，選煤廠漸漸出現(xiàn)了U形溜槽和圓型溜槽兩種斷面溜槽，這兩種形狀的溜槽具有輸送阻力小和不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，但受加工困難所限，未廣泛推廣開來。本文根據(jù)實(shí)際情況，依據(jù)以下理論計(jì)算公式進(jìn)行溜槽斷面尺寸的選取。

1）根據(jù)物料塊度尺寸計(jì)算溜槽斷面：

式中：b為溜槽斷面尺寸寬度，mm；h為溜槽斷面尺寸高度，mm；dmax為輸送物料最大塊度的尺寸，mm。

2）根據(jù)物料輸送量進(jìn)行溜槽斷面：

式中：A為溜槽設(shè)備的斷面面積，m2；為物料的輸送量，t/h；為物料的裝滿系數(shù)，矸石取值為0.2～0.3，煤的取值為0.3～0.4，溜槽斷面大時(shí)選取值區(qū)間中的大值；為溜槽輸送物料的容重，單位為t/m3，矸石的取值為1.6 t/m3，煤的取值為0.85～1 t/m3，煤泥的取值為1.2～1.3 t/m3；指物料在溜槽底板上的平均輸送速度，m/s，一般13mm尺寸的煤塊、矸石，物料平均輸送速度取0.75，精煤和煤泥等去1.50。

1.2 溜槽傾角設(shè)計(jì)

溜槽傾角的設(shè)計(jì)受到輸送物料物理性質(zhì)、尺寸大小及含水量的影響較大。設(shè)計(jì)溜槽傾角時(shí)，傾角大小應(yīng)該大于物料在溜槽中流動(dòng)的動(dòng)摩擦角，此時(shí)物料在運(yùn)輸過程中做加速運(yùn)動(dòng)，物料具有一定速度才能運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)進(jìn)行破碎處理，使得物料破碎率最小。

常見的溜槽傾角設(shè)計(jì)有：篩下溜槽設(shè)備角度應(yīng)該比一般的溜槽角度增加5°；物料水分較大時(shí)，運(yùn)輸物料尺寸較小的煤塊，其溜槽設(shè)備傾角設(shè)計(jì)不宜小，應(yīng)盡量加大角度；螺旋溜槽的傾角一般比直溜槽角度大 3°～5°。

1.3 溜槽線路設(shè)計(jì)

溜槽設(shè)備線路的設(shè)計(jì)原則有：

1）溜槽線路應(yīng)盡量選擇簡(jiǎn)單路線，且使輸送距離最短；

2）減少物料輸送的拐折處，防止物料運(yùn)輸時(shí)急變斷面的出現(xiàn)；

3）避免溜槽運(yùn)料發(fā)生偏載和受料不均勻的現(xiàn)象；

4）溜槽線路出現(xiàn)較大的拐折時(shí)，應(yīng)根據(jù)物料特性選用螺旋溜槽或硬角溜槽的連接方式；

5）避免運(yùn)輸物料發(fā)生垂直下落，若無法避免時(shí)也應(yīng)盡量降低物料的垂直下落高度；

6）注意溜槽設(shè)備與周圍其他設(shè)備的工作距離，防止安裝或檢修帶來的運(yùn)行不便；

7）若溜槽設(shè)備要穿過行人通道時(shí)，應(yīng)該留設(shè)2m的空余高度；

8）溜槽設(shè)備的分節(jié)情況要綜合考慮，以方便安全生產(chǎn)為主。

2 溜槽的改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 溜槽機(jī)頭的改進(jìn)

針對(duì)選煤廠溜槽設(shè)備噪聲大、設(shè)備磨損嚴(yán)重等情況，參考輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)實(shí)際溜槽使用情況，對(duì)其進(jìn)行溜槽機(jī)頭改進(jìn)：

1）增加緩沖漏斗的設(shè)計(jì)。在溜槽卸料路徑上增設(shè)一個(gè)或多個(gè)緩沖漏斗，緩沖漏斗設(shè)計(jì)示意圖如圖1（a）所示，當(dāng)物料落入緩沖漏斗時(shí)，物料之間通過相互碰撞減小物料動(dòng)能，進(jìn)而降低物料對(duì)溜槽設(shè)備的損傷，達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。同時(shí)，可以通過在溜槽內(nèi)部增加調(diào)節(jié)擋板的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)示意圖如圖1（2）所示，實(shí)現(xiàn)溜槽角度的調(diào)整。

2）設(shè)計(jì)U溜槽斷面形狀。針對(duì)傳統(tǒng)溜槽斷面存在排料不正，易導(dǎo)致設(shè)備偏載及受料不均的現(xiàn)象，本次設(shè)計(jì)將溜槽斷面形狀設(shè)計(jì)為U型斷面，確保物料能過維持在溜槽中央位置運(yùn)輸。

圖1 溜槽機(jī)頭改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 收集槽的改進(jìn)

部分收集槽位置特殊，難以進(jìn)行襯板的鋪設(shè)，導(dǎo)致該部位產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，且該部位維修困難，既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)精力。因此，本次采用如下兩種方式進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，改進(jìn)示意圖如圖2所示。

1）改進(jìn)后的收集槽可以改變收集液進(jìn)入管道的方式，由自流方式改為溢流方式，溢流方式可以形成自然的保護(hù)層，較小物料對(duì)溜槽底部的損傷程度，進(jìn)而延長(zhǎng)溜槽的使用時(shí)間，降低系統(tǒng)損耗。

2）原有的收集槽底板為水平布置，本次設(shè)計(jì)將收集槽底板改為具有一定傾角進(jìn)行布置，可以減小運(yùn)輸物料對(duì)底板的沖擊。

圖2 收集槽改進(jìn)示意圖

2.3 揀矸溜槽設(shè)備的改進(jìn)

實(shí)際選煤廠進(jìn)行工作時(shí)，工廠各樓層的高差較大，導(dǎo)致物料進(jìn)入溜槽時(shí)沖擊力也相應(yīng)較大，不僅會(huì)造成噪聲污染，而且會(huì)嚴(yán)重的磨損溜槽。因此，急需對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

物料在選煤廠運(yùn)輸過程中要經(jīng)歷兩次溜槽轉(zhuǎn)載，如圖3（a）所示，兩次溜槽轉(zhuǎn)載之間高差較大，運(yùn)輸?shù)奈锪蠈?duì)A、B兩底面產(chǎn)生較大沖擊，長(zhǎng)久下去會(huì)導(dǎo)致溜槽底面產(chǎn)生變形，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致溜槽底板脫落，對(duì)選煤廠工作人員的生命安全形成巨大威脅。

本次改進(jìn)設(shè)計(jì)將在溜槽拐彎處增加一個(gè)緩沖斗，如圖3（b）所示，物料通過緩沖斗的緩沖，可以減輕物料輸送過程中對(duì)溜槽底部的沖擊，減輕溜槽的損壞，延長(zhǎng)設(shè)備使用年限。

圖3 改進(jìn)前后的揀矸溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié) 論

本文依據(jù)溜槽設(shè)計(jì)原則，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作環(huán)境及條件，選擇適合于實(shí)際情況的材料，對(duì)選煤廠運(yùn)輸轉(zhuǎn)載設(shè)備溜槽進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。詳細(xì)分析了溜槽結(jié)構(gòu)的三個(gè)主要因素：溜槽斷面形狀及斷面、溜槽傾角和溜槽線路。依據(jù)溜槽設(shè)計(jì)的原則，對(duì)溜槽機(jī)頭、收集槽和揀矸溜槽設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。改進(jìn)設(shè)計(jì)不僅適用于選煤廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)，而且應(yīng)用效果良好，解決了溜槽傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的諸多缺陷。