塊煤倉螺旋溜槽防破碎方案研究

付麗明

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

塊煤倉螺旋溜槽防破碎方案研究

付麗明

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

防破碎螺旋溜槽主要用于防止運輸和儲存環節塊煤的破碎。介紹了塊煤的破碎原因、螺旋溜槽的結構及倉體內螺旋溜槽的布置形式，闡述了塊煤筒倉內螺旋溜槽防破碎的功效。并通過對筒倉內螺旋溜槽安裝形式的改進，進一步強化了螺旋溜槽的穩定性。

防破碎螺旋溜槽；塊煤率；貼壁式安裝

0 引言

隨著經濟的快速發展，塊煤在熱電企業、煉鐵(鋼)廠等工業中的用量不斷加大，促使各煤礦企業加大了塊煤的產量。伴隨著煤炭企業生產機械化程度的不斷提高和環保對煤炭必須密閉儲存(儲煤棚形式和筒倉、方倉形式等)的要求，導致了塊煤的破碎率提高，塊煤的浪費對煤礦企業和用煤企業的經濟效益都帶來了不利影響，這也促使各煤礦企業對塊煤的防破碎要求進一步提高。

防破碎螺旋溜槽可用于落差較大的皮帶機頭轉載溜槽，也可用于原煤倉和塊煤倉的塊煤防破碎。使用螺旋溜槽可減少塊煤的破碎率，從根本上解決塊煤入倉后再裝車時末煤量超標的問題，大大提高經濟效益。螺旋溜槽按其布置方式可分為外螺旋溜槽和內螺旋溜槽，近年來，對螺旋溜槽的設計做了許多項改進，改進后的螺旋溜槽可大幅度提高防破碎功能和安全性能，特別適用于對煤塊率要求高的轉載點及儲煤倉。故本文提出了利用貼壁式安裝防破碎螺旋溜槽提高塊煤率的方案。

1 塊煤破碎原因

塊煤在螺旋溜槽中流動時由于受自身重力的影響，塊煤之間產生相互摩擦與碰撞，在摩擦和碰撞的過程中產生的相互力是導致塊煤破碎的主要因素。塊煤間摩擦與碰撞的相互作用力越小，塊煤的破碎率就越低，若想解決塊煤破碎的問題，降低塊煤所受的相互作用力是關鍵。

由牛頓運動公式f=mΔv/Δt(其中，f為物體所受的力，m為物體的質量，Δv為物料速度的變化，Δt為作用時間的變化)可知：塊煤受到的作用力與其運動速度的變化成正比，與運動碰撞時間的長短成反比。因此，降低塊煤所受作用力可以從兩方面考慮：一是通過溜槽傾角的變化減小塊煤的運動速度變化；二是合理地利用倉體空間延長塊煤顆粒間的碰撞時間。這樣塊煤在螺旋溜槽內的運動能保持一個穩定的均勻速度，理論上塊煤受到的碰撞力為零，此時塊煤相互間的碰撞幾乎不發生，塊煤破碎率最小。螺旋溜槽即是基于此原理，使塊煤在一定時間內、一定情況下保持勻速運動。

2 螺旋溜槽的結構

圖1為螺旋溜槽結構示意圖。螺旋溜槽外形類似螺紋狀， 塊煤在里面的運動可分為物料導入階段、物料加速階段和物料勻速入倉3個階段，其物料勻速入倉階段時間保持最長，由此對 應破碎螺旋溜槽由入料段、過渡段、標準段構成。塊煤沿煤流方向導入溜槽后， 在重力和其他力的作用下開始加速運動， 當速度達到一定值后受力平衡， 塊煤開始保持勻速運動。

圖1 螺旋溜槽結構示意圖

3 螺旋溜槽安裝方案

3.1 螺旋溜槽總體布置

圖2為螺旋溜槽空間總體布置示意圖。本方案為雙外螺旋溜槽，入倉后依靠倉壁固定到最下端到倉體的斜面止，能很好地防止塊煤破碎。雙螺旋溜槽能使塊煤進倉后均勻分布，無偏倉現象，使煤倉得到充分利用，基本不減少倉容。

圖2 螺旋溜槽空間總體布置示意圖

3.2 接口設計

圖3為塊煤倉螺旋溜槽接口示意圖。螺旋溜槽入料段接于篩下溜槽或接于皮帶機機頭部位，盡可能地降低塊煤的沖擊高度，順煤流方向承接煤流使煤流通暢無阻。螺旋溜槽入料段順流承接煤流，減少煤塊的撞擊破碎，能保證大塊煤順利通過、煤流順暢，不出現擁堵現象。

圖3 塊煤倉螺旋溜槽接口示意圖

3.3 螺旋溜槽材質的選擇

螺旋溜槽的本體采用16 mm厚的錳鋼板加工而成，具有加強筋；凡煤流經過的面采用14 mm厚鉬鎳合金作為耐磨襯板，采用塞焊緊固于螺旋溜槽本體，確保設備使用壽命長，運行安全可靠；其他部位采用錳鋼

材質加工。

鎳合金作為耐磨襯板可預制成形，待螺旋溜槽的耐磨層完全磨損后可進行重新鋪設，這樣螺旋溜槽本體不需要變動，延長了螺旋溜槽的整體壽命，降低了運營成本。

3.4 螺旋溜槽安裝固定方式

圖4為螺旋溜槽安裝縱截面示意圖。螺旋溜槽入料段及部分過渡段露出倉面以上，采用型鋼進行固定。懸空于倉內的螺旋溜槽采用支架與鋼結構梁及型鋼吊掛等多種方式進行固定。

圖4 螺旋溜槽安裝縱截面示意圖

在安裝標準段螺旋溜槽時，在倉壁上現場打孔，溜槽與倉壁之間的聯接固定使用穿墻高強度螺栓，對高強度螺栓表面進行了防氧化和腐蝕處理。與傳統的懸掛式、懸臂支承式或內螺旋的鋼架支承等安裝方式相比，這種貼壁式安裝方式安全、可靠，螺旋溜槽牢固耐用。貼壁式安裝固定方式的優勢在于：螺旋溜槽溜槽緊貼倉壁，所有穿墻螺栓沿螺旋曲線均布于螺旋溜槽側板的上部及下部，通過嚴密的計算，確定螺栓分布的數量，使傳統的安裝固定方式中的集中載荷化為均布載荷，大大提高了可靠性。

4 結語

本螺旋溜槽方案，可有效地降低筒倉因高度過高而導致的塊煤破碎率，直接給企業帶來巨大的經濟效益。采用貼壁式安裝方式，使得螺旋溜槽所受載荷化為均布載荷，大大提高了使用的可靠性，延長了螺旋溜槽的使用壽命，較傳統的固定方式，貼壁式安裝方式也給企業帶來了間接的經濟效益。

[1] 成大先.機械設計手冊[J].北京：化學工業出版社，1993.

[2] 袁文伯.工程力學手冊[J].北京：煤炭工業出版社，1988.

Plan Design of Shatterproof Spiral Chute for Lump Coal Silo

FU Li-ming

(Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry, Taiyuan 030001, China)

Shatterproof spiral chutes are mainly used to prevent the breakage of coal in transportation and storage link. This paper analyzes the reason for the breakage of lump coal, designs a shatterproof spiral chute for lump coal silo, and introduces the working principle, main structure and the layout form of the chute. The chute is installed inside the silo, which can futherly strengthen the stability of the spiral chute.

shatterproof spiral chute; rate of lump coal; wall installation

1672- 6413(2015)06- 0197- 02

2015- 04- 11；

2015- 09- 18

付麗明(1980-)，男，山西長子人，工程師，本科，現從事于煤炭行業設計及研究工作。

TD63+4.1

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