卸煤斗加熱防凍裝置設(shè)計(jì)

羅鵬飛

(山西古縣西山登?？得簶I(yè)有限公司，山西 古縣 042403)

目前，立筒倉(cāng)普遍應(yīng)用于煤炭開(kāi)采加工，其機(jī)械化程度最高，裝車效率高。西山登?？得簶I(yè)采用立筒倉(cāng)儲(chǔ)煤，共2座立筒倉(cāng)，每個(gè)筒倉(cāng)有2個(gè)卸煤斗。由于煤炭日產(chǎn)量平均為1 200 t，每個(gè)儲(chǔ)煤倉(cāng)容量為5 000 t，4天才能裝滿煤倉(cāng)，煤倉(cāng)煤量不能滿足每天外運(yùn)要求，卸煤斗因此不能滿負(fù)荷持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。到了冬季，停止運(yùn)轉(zhuǎn)的卸煤斗會(huì)出現(xiàn)凍煤結(jié)冰的現(xiàn)象。雖然在卸煤斗上安裝有振動(dòng)器，但凍煤無(wú)法被振落，導(dǎo)致卸煤斗被凍煤堵塞而不能順暢出煤。為了消除故障常采用人工敲打卸煤斗的方式清除凍煤，既費(fèi)體力又不安全，降低了立筒倉(cāng)出煤裝車效率，嚴(yán)重影響井下生產(chǎn)運(yùn)行的效率。

1 加熱保溫裝置工作原理

采用在卸煤斗上加裝恒溫電伴熱帶的方式解決凍結(jié)問(wèn)題，恒溫電伴熱帶產(chǎn)生的熱量直接傳遞到卸煤斗斗壁，提高并保持卸煤斗的溫度，防止卸煤斗中的濕煤結(jié)冰而堵塞出煤口。卸煤斗改造示意圖見(jiàn)圖1.

圖1 卸煤斗改造示意圖

2 安裝方法

采用在卸煤斗上安裝伴熱帶加熱保溫的方法。1) 焊接固定焊栓。在卸煤斗側(cè)板上四角焊接螺絲桿，螺絲桿型號(hào)為M12. 2) 敷設(shè)伴熱帶。將伴熱帶用鋁膠帶均勻纏繞固定在漏煤斗側(cè)板上，處于漏煤斗下部的伴熱帶端頭接入專用終端接線盒，防止伴熱帶端頭發(fā)生漏電及短路。處于漏煤斗上部的伴熱帶接線端通過(guò)防爆電源接線盒接入專用機(jī)械式溫控器，調(diào)溫旋鈕調(diào)在20 ℃位置。3) 安裝溫控探頭。將溫控器上自帶的測(cè)溫探頭水平安裝在漏煤斗上并與伴熱帶保持一定的距離，最好放在兩根伴熱帶之間的中心位置，這樣可以不受伴熱帶的干擾，真實(shí)測(cè)量卸煤斗的溫度。4) 連接溫控器電源。將溫控器進(jìn)線端與配電箱內(nèi)的漏電斷路器出線端用電源線連接起來(lái)。配電箱進(jìn)線端使用單相電源，接在筒倉(cāng)內(nèi)的電源箱內(nèi)。5) 伴熱帶通電測(cè)試。合上配電箱內(nèi)漏電斷路器，通電幾分鐘后用手觸摸伴熱帶判斷是否開(kāi)始發(fā)熱，如有問(wèn)題，檢查接線。6) 制作漏煤斗保溫層。測(cè)量卸煤斗所有側(cè)板的尺寸，計(jì)算各個(gè)側(cè)面的彩鋼板尺寸。切割加工內(nèi)有玻璃纖維保溫層的彩鋼板，做好固定和封邊。7) 懸掛甲烷傳感器。8) 在漏煤斗旁邊距混凝土頂200 mm位置懸掛GJC4甲烷傳感器1臺(tái)，設(shè)置報(bào)警濃度1%，斷電濃度1.5%，并接入安全監(jiān)控系統(tǒng)，與筒倉(cāng)上部安裝的瓦斯電閉鎖裝置關(guān)聯(lián)，若筒倉(cāng)內(nèi)瓦斯?jié)舛却笥?.5%時(shí)，可斷掉筒倉(cāng)上下的一切電源，防止筒倉(cāng)內(nèi)瓦斯超限發(fā)生爆炸事故。

3 主要材料選型和設(shè)計(jì)

1) 鋁膠帶。鋁膠帶是鋁帶上涂覆一層膠粘劑的鋁帶，分為普通型和加厚型。普通型的鋁箔厚度是0.06 mm，加厚型的鋁箔厚度是0.15 mm，均耐溫300 ℃，作用是隨電熱帶的敷設(shè)走向固定電熱帶以及固定溫控器的測(cè)量探頭，以增加散熱面及熱傳導(dǎo)性能，有利于被加熱物體受熱均勻。由于加厚型的導(dǎo)熱能力比普通型的強(qiáng)，所以選用加厚型，其使用量與伴熱帶使用量大致相同。

2) 伴熱帶。伴熱帶有恒功率和自控溫伴熱帶兩種，恒功率伴熱帶分為單相和三相兩種，適用于溫度要求嚴(yán)格的場(chǎng)所。自控溫伴熱帶按溫度分為低溫(-40 ℃～85 ℃)、中溫(-40 ℃～135 ℃)和高溫(-40 ℃～165 ℃)，按結(jié)構(gòu)分為基本型、加強(qiáng)型、防爆型和耐腐型。基本型僅由芯帶和絕緣皮構(gòu)成，用“J”表示；加強(qiáng)型比基本型多包了一層護(hù)套，用“B”表示；耐腐型比基本型多包了一層耐酸堿外護(hù)套，用“F”表示；防爆型在基本型基礎(chǔ)上增加了一層金屬網(wǎng)屏蔽層和一層外護(hù)套，具有接地和增強(qiáng)保護(hù)作用，用“P”表示。自控溫伴熱帶是由導(dǎo)電高分子復(fù)合材料和兩根平行金屬導(dǎo)線及絕緣護(hù)套構(gòu)成的扁形帶狀電纜。導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有正溫度系數(shù)“PTC”特性，且相互并聯(lián)，能隨被加熱體的溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，自動(dòng)限制加熱的溫度，防止熱帶過(guò)熱燒毀?！癙TC”特性即正溫度系數(shù)效應(yīng)，是指材料電阻率隨著溫度升高而增大，并在一定溫度區(qū)間電阻率急劇增大的特性。由于溫度要求不嚴(yán)格，筒倉(cāng)里煤體內(nèi)含有瓦斯氣體，為防止發(fā)生瓦斯爆炸事故，選用自控溫低溫防爆型伴熱帶，其型號(hào)是DBRZ-25-200-P.

3) 熱功率及伴熱帶長(zhǎng)度計(jì)算。平面熱損失公式：

(1)

式中：

Q—實(shí)際熱損耗，W/m；

λ—保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·℃；

Tv—維持溫度，℃；

TA—最低環(huán)境溫度,℃；

δ—保溫材料厚度，m；

α—保溫層外表面向大氣的散熱系數(shù)(W/m2·℃)，與風(fēng)速ω有關(guān)；

S—平面總面積或容器罐體表面積，m2.

1.3—安全系數(shù)。

每個(gè)漏煤斗表面積大約為3 m2，取S=3 m2，保溫材料選用厚50 mm的玻璃纖維，取δ=0.05 m，其保溫導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.036 W/m·℃，TA=-20 ℃，Tv=20 ℃，ω=10 m/s. 而α=1.163(6+ω1/2)，故，α=10.64 W/(m2·℃ ). 帶入式(1)得，卸煤斗耗散熱量Q=105 W.

伴熱帶長(zhǎng)度：L=Q/P·1.05，式中，P為伴熱帶額定功率，取25 W，1.05為系數(shù)，帶入得，L=4.41 m，取4.5 m. 因此，4個(gè)漏煤斗共需伴熱帶長(zhǎng)度：4.5×4=18 m，功率：25×4.5=112.5 W.

4) 防爆溫度控制器：型號(hào):BFH額定電壓:220/380伏，額定電流: ≤25 A，防護(hù)等級(jí)：IP56,控溫范圍：10～120 ℃，控溫精度:±2.5 ℃，防爆標(biāo)志：ExeIIT4。數(shù)量：4個(gè)。

5) 防爆電源接線盒：型號(hào):FDH額定電壓:220/380伏，額定電流: ≤16 A，防護(hù)等級(jí)：IP54,防爆標(biāo)志：ExeIIT4Gb。數(shù)量：4個(gè)。

6) 防爆終端接線盒：型號(hào):FZH額定電壓:220/380伏，額定電流: ≤16 A，防護(hù)等級(jí)：IP54,防爆標(biāo)志：ExeIIT4。數(shù)量：4個(gè)。

7) 漏電斷路器選用。

電熱帶電流I=P/V=112.5 W/220 V=0.5 A

采用一個(gè)筒倉(cāng)的兩個(gè)卸煤斗電熱帶并聯(lián)的運(yùn)行方式，總電流I總=1 A.

可選用GZ47LE-63/2P/C10漏電斷路器，其額定電流10 A，可滿足使用要求。使用數(shù)量：2個(gè)。

4 應(yīng)用效果

電伴熱帶安裝使用后，筒倉(cāng)漏煤斗再未出現(xiàn)結(jié)冰堵塞的現(xiàn)象，煤流通暢，提高了煤車裝煤效率。

5 結(jié) 語(yǔ)

山西古縣西山登福康煤業(yè)公司針對(duì)筒倉(cāng)卸煤斗在冬季容易結(jié)冰堵塞的問(wèn)題，采取了將卸煤斗加裝加熱保溫層的措施。經(jīng)過(guò)改進(jìn)，未再出現(xiàn)卸煤斗結(jié)冰堵塞的現(xiàn)象，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低了工人的工作負(fù)荷。