選煤廠物料緩沖裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

武 磊

(潞安集團(tuán) 李村煤礦，山西 長治 046600)

物料緩沖是選煤廠在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。選煤廠傳統(tǒng)設(shè)計(jì)物料轉(zhuǎn)載部分一般套用設(shè)計(jì)手冊(cè)中的非標(biāo)件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，多以“能用”為主，缺乏考慮各個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的位置、落差、角度、速度、物料顆粒大小等因素。在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)非標(biāo)件磨損嚴(yán)重、維護(hù)量大、物料過粉碎、膠帶加載跑偏等問題，影響正常生產(chǎn)；同時(shí)轉(zhuǎn)載崗位起塵大、噪音大等問題對(duì)崗位工人職業(yè)衛(wèi)生健康造成危害。

解決上述問題的關(guān)鍵在于物料轉(zhuǎn)載運(yùn)輸過程中的緩沖，筆者通過李村選煤廠的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套行之有效的方法。

1 異形溜槽設(shè)計(jì)

溜槽集運(yùn)輸、密封、分配、集中以及調(diào)節(jié)工藝等功能于一體，是選煤廠運(yùn)輸設(shè)備及生產(chǎn)設(shè)備之間相連接的重要組成。如果溜槽設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致溜槽襯板磨損嚴(yán)重，物料過粉碎，轉(zhuǎn)載點(diǎn)起塵大，噪音大等問題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)堵塞溜槽、致使設(shè)備無法運(yùn)轉(zhuǎn)。在選煤廠設(shè)計(jì)中，除了在轉(zhuǎn)載中盡量降低落差，減小物料下落時(shí)的沖擊速度之外；可以通過設(shè)計(jì)異形溜槽的方法進(jìn)行物料緩沖。

通過采用數(shù)值軟件對(duì)散狀物料運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，從而掌握物料流的形狀和運(yùn)動(dòng)軌跡，為異形溜槽的優(yōu)化及設(shè)計(jì)提供依據(jù)，圖1為散狀物料輸送計(jì)算機(jī)模擬和設(shè)計(jì)圖。

根據(jù)散狀物料模擬軌跡及溜槽設(shè)計(jì)圖，在原煤膠帶轉(zhuǎn)載點(diǎn)處對(duì)原溜槽進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化了溜槽的方向及角度，使溜槽角度與物料走向基本一致，使煤塊自然滑下，物料到達(dá)下一級(jí)帶式輸送機(jī)帶面的運(yùn)動(dòng)方向和速度與下級(jí)輸送帶大致相似，從而減少了物料對(duì)溜槽及膠帶的沖擊磨損，延長了使用壽命，同時(shí)也降低了物料在轉(zhuǎn)載過程中的噪音及揚(yáng)塵。

圖1 散狀物料運(yùn)動(dòng)軌跡模擬及異形溜槽設(shè)計(jì)

2 溜槽緩沖裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

2.1 溜槽緩沖箱的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

根據(jù)物料運(yùn)動(dòng)軌跡，在原溜槽沖擊面、改向轉(zhuǎn)點(diǎn)等位置增設(shè)緩沖箱，圖2為溜槽緩沖箱設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。緩沖箱內(nèi)積存末煤形成堆積“緩沖墊”，物料落下不會(huì)直接沖擊溜槽襯板，而是沖擊堆積在溜槽內(nèi)的“緩沖墊”，減少了物料與溜槽之間“硬碰硬”，降低了物料對(duì)襯板的沖擊磨損，同時(shí)可降低轉(zhuǎn)載點(diǎn)物料破碎起塵，降低崗位噪音。落差較大的溜槽，設(shè)計(jì)多級(jí)緩沖，降低最終落料點(diǎn)的沖擊速度。

圖2 溜槽緩沖箱設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.2 塊狀物料階梯溜槽的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

塊狀物料的緩沖問題一直是選煤廠生產(chǎn)的難題。在塊精煤轉(zhuǎn)載過程中粉碎現(xiàn)象嚴(yán)重。據(jù)篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，李村選煤廠塊精煤產(chǎn)品裝車時(shí)限下率達(dá)到29%，大量的粉末嚴(yán)重影響客戶使用，使塊煤批合格率下降。塊矸石在轉(zhuǎn)載過程中直接沖擊下方的膠帶輸送機(jī)膠面和刮板輸送機(jī)底板，致使崗位噪音增大，起塵嚴(yán)重，不規(guī)則的塊矸石的直接沖擊使膠帶膠面及刮板機(jī)底板損壞嚴(yán)重，材料費(fèi)用加大，維修量增加。

經(jīng)研究塊狀物料的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)計(jì)了傾角為35°的4段階梯溜槽，每一段溜槽由厚度為12 mm的耐磨鋼板焊接而成的三角支撐，長度與溜槽過煤面寬度相等，寬度為溜槽縱向?qū)挾鹊?/2。設(shè)計(jì)前后物料在溜槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3所示， 改造前物料由機(jī)頭滾筒拋出后沿拋物線落在下方設(shè)備上，而改造后物料則沿階梯緩沖板經(jīng)多次減速后落入下方設(shè)備。

圖3 塊狀物料階梯溜槽設(shè)計(jì)前后物料流動(dòng)軌跡對(duì)比

以2 m高的溜槽計(jì)算，mgh=1/2mv2,物料落至最低處時(shí)速度為6.4 m/s，經(jīng)4級(jí)階梯溜槽后，速度可減至1.6 m/s，物料的沖擊動(dòng)能降低94%。經(jīng)塊精煤篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知50 mm限下率由29%將低至8%。塊矸石轉(zhuǎn)載過程中對(duì)下方的帶式輸送機(jī)膠面及刮板輸送機(jī)底板沖擊明顯降低，減少了崗位噪音及揚(yáng)塵。

3 脫介篩篩面減速裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

脫介篩是以脫除物料表面分選介質(zhì)的振動(dòng)篩，李村選煤廠共有不同類型的脫介篩6臺(tái)。其中矸石脫介篩為2461型的香蕉篩，安裝2 mm的不銹鋼條縫篩板。李村礦矸石粒度為50～150 mm，密度為1.8～3.2 g/cm3，當(dāng)脫介篩工作時(shí)振幅為11 mm，拋角為45°，當(dāng)工作時(shí)高密度大粒級(jí)的矸石在篩面上翻滾，高速?zèng)_擊篩板和橫壓條，使篩面壽命只有30 d，橫壓條壽命只有15 d，同時(shí)高速運(yùn)動(dòng)的矸石通過篩面的時(shí)間只有8 s，脫介時(shí)間短，介耗較大。

在篩面入料端第一排橫壓板處設(shè)計(jì)一排重型緩沖擋鏈，在第二排橫壓板處設(shè)計(jì)一排活動(dòng)緩沖擋板。圖4為脫介篩篩面減速裝置的設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用示例，當(dāng)矸石給入振動(dòng)篩后，在自然傾角及振動(dòng)篩拋角的共同作用下加速到第一排橫壓板處時(shí)由重型緩沖擋鏈對(duì)其進(jìn)行一次減速，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到第二排橫壓板處時(shí)由緩沖擋板對(duì)其進(jìn)行二次減速，使矸石在篩面的運(yùn)動(dòng)速度明顯降低，從而降低矸石對(duì)篩面及橫壓板的高速?zèng)_擊。

圖4 脫介篩篩面減速裝置的設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

改造后，可使矸石經(jīng)過第二段橫壓板時(shí)的速度由0.75 m/s降低至0.3 m/s，極大降低矸石在篩面的速度，使矸石通過篩面的時(shí)間延長至20 s，可使篩板壽命延長至80 d，橫壓條壽命延長至40 d；同時(shí)增強(qiáng)了脫介效果，使塊煤系統(tǒng)介耗由原來0.7 kg/t降低至0.55 kg/t。

4 旋流器排料箱內(nèi)物料緩沖

旋流器是重介質(zhì)選煤廠重要的分選設(shè)備，旋流器在分選過程中分選壓力高，溢流從旋流器中結(jié)束分選后排出速度快、壓力大且含有大量介質(zhì)，需要先經(jīng)過排料箱緩沖、卸壓、降速后方可進(jìn)入脫介篩脫介，由于溢流中含有大量介質(zhì)，導(dǎo)致排料箱箱體磨損嚴(yán)重，檢修工作量大，增加了材料消耗和檢修維護(hù)工作量。為降低磨損和減輕職工檢修維護(hù)工作量，特在內(nèi)部增設(shè)可定期拆卸式馬鞍型防護(hù)板。

利用排料出口落點(diǎn)處的馬鞍形可拆卸式耐磨板，使介質(zhì)和物料經(jīng)過耐磨馬鞍卸壓減速，同時(shí)改善了底流口介質(zhì)流走向，使介質(zhì)流由擴(kuò)散型“扇形”分料轉(zhuǎn)變?yōu)榫o湊型束狀分料，圖5為旋流器排料箱安裝緩沖裝置前后物料分布圖，可避免對(duì)箱體結(jié)構(gòu)直接磨損，減輕維護(hù)箱體的工作量和難度。

圖5 旋流器排料箱安裝緩沖裝置前后物料分布

綜上所述物料緩沖裝置可在選煤廠物料的運(yùn)輸轉(zhuǎn)載過程中大幅降低非標(biāo)件磨損，解決材料消耗大，物料過粉碎，崗位起塵，崗位噪音大等問題。筆者總結(jié)的選煤廠異形溜槽、溜槽緩沖箱、塊狀物料階梯溜槽、脫介篩篩面減速裝置、旋流器排料箱等幾種物料緩沖裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用取得較好的實(shí)踐效果。