快速定量裝車站氣流導(dǎo)通設(shè)計(jì)應(yīng)用

李銀廣，趙 奇

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特 026015）

0 引言

神華北電勝利能源有限公司露天煤礦核定生產(chǎn)能力2800萬噸/年，原煤通過破碎系統(tǒng)、篩選系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、倉儲(chǔ)系統(tǒng)至2 座快速定量裝車站進(jìn)行火車外運(yùn)?？焖俣垦b車站由鋼結(jié)構(gòu)支撐、緩沖倉、定量倉及液壓平板閘門、液壓裝車溜槽等設(shè)備組成，具有快速定量、快速裝車的優(yōu)勢(shì)[1]，裝車能力5300 t/h，每節(jié)車廂裝車時(shí)間在1 min 以內(nèi)，單節(jié)裝車精度≤0.2%?？焖俣窟^程是保證裝車站計(jì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在快速定量過程中，因數(shù)十噸煤炭瞬間由緩沖倉下落至定量倉，定量倉內(nèi)空氣瞬間被置換，一部分空氣由定量倉頂部的氣流導(dǎo)通管道導(dǎo)回緩沖倉頂部，但是還有相當(dāng)一部分氣體被煤流覆蓋擠壓在定量倉底部形成較大沖擊氣團(tuán)，對(duì)定量倉閘板縫隙形成巨大沖擊壓力，大量煤塵外溢，對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生較大污染，同時(shí)增加衛(wèi)生清理工作量。

1 定量倉蓋板溢塵機(jī)理

原煤經(jīng)膠帶機(jī)輸送至快速定量裝車站緩沖倉內(nèi)進(jìn)行緩沖[2]，快速定量裝車站結(jié)構(gòu)如圖1 所示。在快速定量時(shí)，需先打開2～4個(gè)緩沖倉閘板，根據(jù)所裝車廂容量進(jìn)行放煤，70 t 煤瞬間落入定量倉內(nèi)，由于定量倉結(jié)構(gòu)為倒錐形結(jié)構(gòu)，在定量倉底部空氣無法瞬間排除，會(huì)被煤流擠壓形成壓縮空氣。

由于定量倉閘板在定量時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，待定量完畢后方可開啟裝車，所以在定量倉底部形成的壓縮氣體無處可去，只能從定量倉閘板的縫隙處排向定量倉外部，在排出時(shí)會(huì)誘導(dǎo)大量煤塵隨之排出，嚴(yán)重影響裝車站工作環(huán)境，定量倉閘門結(jié)構(gòu)如圖2 所示。定量倉閘板蓋板為閘板檢修、巡檢使用，使用密封條及緊固螺栓緊固密封，由于需要時(shí)常開啟、關(guān)閉，導(dǎo)致蓋板與基礎(chǔ)結(jié)合處密封效果較差。另外，即使提高結(jié)合處的密封效果，含塵氣流同樣會(huì)通過其他縫隙排除，不能根治定量倉溢塵問題。

圖1 快速定量裝車站結(jié)構(gòu)

2 定量倉氣流導(dǎo)通設(shè)計(jì)

2.1 定量倉氣流導(dǎo)通結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2 定量倉閘門結(jié)構(gòu)

經(jīng)調(diào)研，目前部分企業(yè)為解決定量倉溢塵問題時(shí)，使用緩沖與導(dǎo)通兩種方法，但是將減壓、導(dǎo)通兩個(gè)過程分開進(jìn)行，起不到良好的效果。研究表明，將緩沖與導(dǎo)通一體化進(jìn)行，才能提高定量倉生產(chǎn)過程中溢塵的防塵抑塵效果。緩沖箱與導(dǎo)通管道同時(shí)應(yīng)用，使壓縮空氣先流入緩沖箱將壓力釋放，再經(jīng)過氣流導(dǎo)通管道導(dǎo)入緩沖倉內(nèi)，避免含塵氣流排向外界造成二次污染。定量倉氣流導(dǎo)通設(shè)計(jì)如圖3 所示。

圖3 定量倉氣流導(dǎo)通設(shè)計(jì)

緩沖箱與導(dǎo)通管道安裝于定量倉閘板蓋板處，使含塵氣流直接作用到緩沖箱內(nèi)。導(dǎo)通系統(tǒng)與緩沖倉聯(lián)通減小氣流對(duì)緩沖箱的沖擊。緩沖箱外側(cè)安裝檢修門方便檢修人員日常維護(hù)、檢修工作。

2.2 定量倉氣流導(dǎo)通尺寸設(shè)計(jì)

快速定量裝車站緩沖倉、定量倉參數(shù)見表1。

當(dāng)緩沖倉的4 套閘板同時(shí)開啟時(shí)，對(duì)定量倉底部的空氣壓縮量達(dá)到最大，在下落煤層的擠壓作用下，對(duì)周圍空間產(chǎn)生壓強(qiáng)，定量倉內(nèi)壓縮空氣體積V==4.5 m3。其中，S1為定量倉閘門口面積，取S1=2.25 m2；S2為定量倉壓縮氣體頂部面積，S2=7.25 m2；h 為定量倉壓縮氣體的高度，h=1 m。

在常溫下，空氣的壓縮系數(shù)為0.99，基本可以忽略不計(jì)，所以緩沖箱與導(dǎo)通管道總體積不得小于4.5 m3，才能容納定量倉瞬時(shí)產(chǎn)生的壓縮空氣。

經(jīng)測(cè)量，快速定量裝車站單次定量時(shí)間為2 s，在2 s 內(nèi)需要將4.5 m3的空氣全部導(dǎo)通至緩沖倉內(nèi)，得到單根導(dǎo)通管路最小橫截面積=0.095 m2。其中，v 為壓縮空氣流速，取v=12 m/s；t 為單次定量時(shí)間，t=2 s。

表1 快速定量裝車站緩沖倉、定量倉參數(shù)

計(jì)算得出，導(dǎo)通管路最小橫截面積為0.095 m2，緩沖箱與導(dǎo)通管道總體積不得小于4.5 m3，所以根據(jù)導(dǎo)通管路的長度，完全可以計(jì)算出緩沖箱容積V1=V-S×2×L=2.79 m3。式中L 為導(dǎo)通管路的長度，取L=9 m。

由上式可以得出，在設(shè)計(jì)氣流導(dǎo)通尺寸時(shí)，導(dǎo)通管路橫截面積越大，緩沖箱容積可相對(duì)減小，導(dǎo)通管道尺寸及緩沖箱尺寸還要根據(jù)快速定量裝車站實(shí)際空間及檢修需求設(shè)計(jì)成不同結(jié)構(gòu)尺寸，以達(dá)到導(dǎo)通管道與緩沖箱尺寸符合現(xiàn)場(chǎng)使用需求、不影響檢修的目的。此案例為節(jié)省空間，將緩沖箱設(shè)計(jì)為異型結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)通管道設(shè)計(jì)為矩型結(jié)構(gòu)，緊貼緩沖倉與定量倉進(jìn)行布置，定量倉導(dǎo)通管路垂直向上與緩沖倉連接，連接口采用軟連接方式，以免影響定量倉稱重定量準(zhǔn)確性。

3 應(yīng)用效果分析

緩沖箱采用Q235A 普通鋼材制作，厚度為4 mm，兩側(cè)設(shè)計(jì)安裝有檢修門，檢修門采用左右對(duì)開方式。為提高檢修門與緩沖箱的密封性，密封部位采用凹凸槽加密封條進(jìn)行密封，開啟部位使用2 個(gè)不銹鋼壓緊卡扣將檢修門牢牢壓緊，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)密封效果較好，無煤塵溢出。經(jīng)常開啟關(guān)閉時(shí)，密封條極易損壞，導(dǎo)致密封效果變差，需及時(shí)更換密封條。另外冬季使用時(shí)，由于定量倉內(nèi)氣溫較低，原煤容易凍住檢修門，使檢修門開啟關(guān)閉不暢。

導(dǎo)通管道使用厚度為1 mm 的矩型管道制作而成，能夠起到氣流導(dǎo)通作用，但是管壁較薄，容易產(chǎn)生變形。另外在安裝時(shí)注意管道不要與裝車站鋼結(jié)構(gòu)、緩沖倉等其他部位有接觸，因定量倉稱重傳感器直接測(cè)量定量倉內(nèi)原煤重量，若導(dǎo)通管道與其他部位接觸，將影響定量倉稱重精度，所以導(dǎo)通管道在定量倉與緩沖倉連接部位還要安裝軟連接作為隔離。

定量倉氣流導(dǎo)通應(yīng)用后，徹底解決了定量倉每裝載一節(jié)火車時(shí)，蓋板縫隙大量煤塵外溢問題，改善了作業(yè)環(huán)境，降低煤塵清理工作量。改造后基本達(dá)到全年無塵，現(xiàn)場(chǎng)煤塵濃度經(jīng)測(cè)量最低點(diǎn)為2 g/m3，最高點(diǎn)為4 g/m3，完全符合國家最新標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

快速定量裝車站氣流導(dǎo)通針對(duì)被煤流覆蓋擠壓在定量倉底部形成較大沖擊氣團(tuán)造成煤塵外溢問題而設(shè)計(jì)，要與定量倉頂部的氣流導(dǎo)通管道相配套使用[3]?？焖俣垦b車站氣流導(dǎo)通具有結(jié)構(gòu)簡易、制作成本低、使用效果好等優(yōu)點(diǎn)，通過將緩沖箱與導(dǎo)通管道相結(jié)合的設(shè)計(jì)，有效解決了定量倉蓋板縫隙抑塵問題。以上分析定量倉煤塵產(chǎn)生機(jī)理，給出氣流導(dǎo)通結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)、安裝、使用時(shí)的注意事項(xiàng)，對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行分析，具有一定的推廣價(jià)值。