傾角斗式膠帶輸送機物料防拋灑系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

王國棟，丁淑英，韓建設(shè)

(兗煤藍天清潔能源有限公司，山東 鄒城 273516)

膠帶輸送機是通用的連續(xù)運輸機械，具有優(yōu)質(zhì)、高效、工藝適應(yīng)性廣的特點，廣泛應(yīng)用于煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域。我國生產(chǎn)制造的膠帶輸送機類型較多，在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，膠帶輸送機的技術(shù)水平有了很大的提高。傾角斗式膠帶輸送機作為膠帶輸送機的主要種類之一，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、占用空間小、便于布置、投資低等優(yōu)點，并能在較小空間將物料連續(xù)提升較大高度，正被更多行業(yè)推廣使用。傾角斗式膠帶輸送機物料防拋灑系統(tǒng)在潔凈煤廠輸送物料中的應(yīng)用，一方面提高了傾角帶式輸送機運行的穩(wěn)定性和可靠性，另一方面也有效地解決了潮濕物料在傾斜輸送過程中的拋灑問題，確保物料輸送的安全性，并為類似項目提供重要的參考價值。

1 現(xiàn)狀分析

傾角斗式膠帶輸送機是潔凈煤廠煤粉制備車間原煤輸送核心設(shè)備之一，肩負著整條潔凈煤生產(chǎn)線用原煤的運輸任務(wù)。該膠帶輸送機于2017年由兗礦東華建設(shè)公司安裝完成，其作用是將地坑膠帶輸送的原煤提升至立式磨粉機頂端原煤儲備倉進行暫時緩存。主要工藝參數(shù)見表1。

表1 膠帶輸送機主要工藝參數(shù)

傾角斗式輸送機運送的原煤來自南屯煤礦選煤廠，水分達到10%。潮濕的原煤和膠帶有一定的粘合力，在輸運過程中由于原煤堆積在輸運膠帶上，形成一定的聚合力，當輸送到緩存?zhèn)}入料口后，有部分潮濕原煤仍然會粘附在膠帶上，當膠帶運行到下行方向后煤粉就會逐漸撒落到托輥架體傾斜面上(圖1)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，使用傾角斗式輸送機輸送100 t原煤約有7%會被拋灑到傾斜面上[1-2]。由于傾角斗式輸送機是坐落在約40°的傾斜面上，散落到傾斜面上的原煤，在清理過程中作業(yè)十分困難，清理非常危險，給生產(chǎn)和安全都造成了很大的問題。同時煤粉在膠帶下長期堆積與運行膠帶摩擦會有摩擦著火的危險。

圖1 傾角斗式膠帶輸送機堆積原煤

2 傾角斗式膠帶輸送機物料防拋灑系統(tǒng)

2.1 設(shè)計拍擊清掃器

目前，由于傾角斗式輸送機機頭改向輪和驅(qū)動輪距離近，造成了水平空間小，依靠煤粉自身重力從膠帶上面脫落畢竟有限，通過市場調(diào)研后，技術(shù)人員共同研討增加一種拍擊器。增加膠帶振動的幅度，解決粘附在膠帶上的潮濕煤粉不下落問題。在有限空間安裝拍擊清掃器，可以加大膠帶的震動幅度，擴大煤粉脫落的范圍[3-4]。

技術(shù)人員共同研討后，采用2種方案，一種為動力驅(qū)動式膠帶拍打清掃器；一種借助輸送膠帶的驅(qū)動輪利用偏心凸輪的原理，設(shè)計一種無動力式的清掃器，這種清掃器可以充分利用目前有限的空間，減少材料的投入。

如圖2所示，將驅(qū)動型清掃器用于回程膠帶，利用輥錘的旋轉(zhuǎn)方向和回程輸送帶的運行方向相反，通過輥錘對帶面錘擊，有效振打下行膠帶表面附著的原煤，達到清掃的目的[2]。

圖2 動力膠帶拍打清掃器

傾角斗式膠帶輸送機配備有多個改向驅(qū)動輪，從節(jié)能的角度，可以借助驅(qū)動輪的摩擦力作為拍打器的驅(qū)動力，設(shè)計一種無動力的拍打清掃器，利用機械偏心原理實現(xiàn)對下行膠帶的有效拍擊，既可以減少電能的損耗，還可以充分利用目前膠帶機機頭有限的局促空間達到清理膠帶的目的。

2.2 傾角斗式膠帶輸送機機頭落料口空間

傾角斗式膠帶輸送機改向輪和驅(qū)動托輥距離約2 m，這段距離也是原煤落入緩存?zhèn)}的主要位置，按照運輸距離2 m除以膠帶運行速度2.5 m/s，原煤在這個位置下落的時間僅為0.8 s，原煤粉粘附在膠帶上錯過這個時間段，就會沿著下行膠帶灑落到沿線托輥位置造成清理困難。

通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)研，采取在現(xiàn)有條件下增設(shè)下料口的方式，擴大原煤粉落料口空間，擴大落料總長，通過擴展緩存?zhèn)}入料口，增加斜坡段入料口寬度，把原煤入倉時間延長到1.4 s，緩解原煤集中落入緩存?zhèn)}的壓力。目前膠帶機水平段如圖3所示，斜坡段開始位置如圖4所示。

圖3 大傾角膠帶機水平段

2.3 改進優(yōu)化膠帶沿線傾斜面材質(zhì)

作為支撐膠帶架體的傾斜面需要具備一定的強度，為了防止煤粉飛濺，降低整個框架的重量，原采用的輕鋼結(jié)構(gòu)，表面鋪設(shè)花紋鋼板。經(jīng)過使用檢驗后發(fā)現(xiàn)，原煤和花紋鋼板摩擦阻力很大，散落到花紋鋼板上面的原煤幾乎不會滑動，這樣就造成沿著整條膠帶都會出現(xiàn)散落的原煤。因此，研制和引進新型材料鋪設(shè)到花紋鋼板上，最大程度上選用原煤與傾斜滑面親附力小的材料，灑落的原煤在自身重力作用下會沿著傾斜面滑落到傾角膠帶底部，經(jīng)過埋返料回收系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)運到傾角膠帶輸送機上行面，實現(xiàn)拋灑出來的原煤直接返回到膠帶上的目的。通過調(diào)研和實地考察，選用了超高分子聚乙烯襯板和304不銹鋼板。這2種材質(zhì)都具備耐磨、摩擦系數(shù)很小，而且質(zhì)量輕便，通過分析與現(xiàn)場對比試驗的方式選擇最優(yōu)的方案。

(1)主體材料的選擇：選用不銹鋼板或者超高分子量聚乙烯襯板從而獲得優(yōu)異的物理機械性能。

(2)沖擊能吸收性：具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖擊能吸收值在所有塑料中最高，因而噪聲阻尼性很好，具有優(yōu)良的消音效果。

(3)自潤滑性：有極低的磨擦系數(shù)(0.05～0.11)，自潤滑性優(yōu)異。當它以滑動或轉(zhuǎn)動形式工作時，比鋼和黃銅添加潤滑油的潤滑性還要好。

(4)不粘性：這兩種材料表面吸附力非常微弱，其中超高分子聚乙烯襯板的抗粘附能力略高于304不銹鋼板，僅次于塑料中不粘性最好的PTEE，因而制品表面與其它材料不易粘附。

通過以上分析及實施后的現(xiàn)場效果對比，項目組決定選用超高分子聚乙烯襯板為主要材料。傾角斗式膠帶輸送機物料防拋灑系統(tǒng)在潔凈煤廠輸送物料中的應(yīng)用，一方面提高了傾角帶式輸送機運行的穩(wěn)定性和可靠性，另一方面也有效解決了潮濕物料在傾斜輸送過程中的拋灑問題，確保物料輸送的安全性。因其制品表面與其它材料不易粘附，因此為類似項目提供了重要的參考價值。

2.4 設(shè)計自動返料裝置，實現(xiàn)散落的物料自動回收

結(jié)合現(xiàn)場有限空間和運輸潮濕原煤的實際情況，通過調(diào)研、對比，設(shè)計選用返料回收的形式(圖5)，散落到膠帶機沿線斜面的原煤，滑落到傾角支撐面(圖6)的底端后，再經(jīng)過返料系統(tǒng)把物料轉(zhuǎn)移到傾角斗式膠帶機的機尾上行膠帶面(圖7)，實現(xiàn)物料的直接回收返料。

圖5 返料回收系統(tǒng)示意

圖6 傾角支撐面俯視

圖7 返料回收落料示意

3 應(yīng)用效益

3.1 經(jīng)濟效益

傾角斗式膠帶輸送機物料防拋灑系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，可有效緩解目前潔凈煤廠生產(chǎn)壓力，穩(wěn)定原煤的供應(yīng)量。設(shè)備在設(shè)計上最大限度的保持與原有設(shè)備的通用性，降低了投入。同時，由于設(shè)備運行可靠性的大幅提高，可減少人工成本。

(1)原煤沿線拋灑率從目前的7%左右，通過綜合改造后，降低到1%以內(nèi)，提升了原煤的運輸效率。

(2)由于傾角斗式膠帶輸送機整體的自動化程度和可靠性提高，因此，運行故障率大幅減少，降低了清除落煤時間，開機時間可減少10%左右。同時，每天可減少維護人員4～6人，每年可節(jié)約人工成本15萬元以上。

(3)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，提高了傾角斗式膠帶輸送機的產(chǎn)品競爭力，有力地支持集團公司動能轉(zhuǎn)換的發(fā)展，促進潔凈廠安全生產(chǎn)，和諧發(fā)展。

(4)傾角斗式膠帶輸送機沿線物料的拋灑問題得到解決，避免了拋灑物料堆積到膠帶下行面，長時間會造成與膠帶摩擦生熱起火的危險。

3.2 社會效益

傾角斗式膠帶輸送機物料防拋灑系統(tǒng)的應(yīng)用，可有效提高我國在傾角斗式膠帶輸送機設(shè)計、制造方面的水平。設(shè)備整體穩(wěn)定性和可靠性水平的提高，可有效降低工人的勞動強度。

(1)有效促進傾角輸送機結(jié)構(gòu)設(shè)計上的發(fā)展，提升設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，進而擴展了傾角斗式膠帶輸送機的應(yīng)用市場。

(2)傾角斗式膠帶輸送機的輸送傾角大，可以節(jié)約井巷開拓，節(jié)省運輸設(shè)備投資和運行費用，能取得良好的綜合經(jīng)濟效益；設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單，各主要部件均可與一般帶式輸送機通用，給使用、維修帶來方便；整機運行可靠，沒有刮板輸送機經(jīng)常出現(xiàn)的卡鏈、飄鏈、斷鏈現(xiàn)象和斗式提升機經(jīng)常發(fā)生的打滑、掉斗現(xiàn)象，其可靠度幾乎與通常帶式輸送機相等。它的成功應(yīng)用，可簡化運輸環(huán)節(jié)，降低運輸成本；可減少安全事故出現(xiàn)的幾率；可減少巷道開拓量，降低基建費用和設(shè)備投資；對促進礦井高產(chǎn)高效和信息化礦井建設(shè)，提高經(jīng)濟效益有重要的作用。

4 結(jié) 語

傾角斗式膠帶輸送機物料防拋灑系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能改變國內(nèi)在傾角斗式膠帶輸送機設(shè)計上長期以來的傳統(tǒng)認識，而且也進一步有效提高我國膠帶輸送機設(shè)計、制造的現(xiàn)代化程度，防拋灑系統(tǒng)在傾角斗式輸送機的成功應(yīng)用能夠擴展傾角輸送機的應(yīng)用市場。其研制與應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。