淺析鏈條式刮泥機在礦井污水處理工藝中的應用

陳志學

摘 要：我國煤炭資源豐富，年產量居世界之首，一般情況下，每挖一噸煤，礦坑排水量越0.88m3，富水煤層每挖一噸煤可排放2-3m3的水，在煤水中固體懸浮物（SS）含量較大時，礦井污水處理工藝中調節沉淀池，它作為整個系統中的初沉淀，是集調節、沉淀、排泥于一體的重要水處理設備，出水水質將影響這個污水處理系統的出水水質指標。由于大量沉淀物在池底沉淀。促使桁車式刮泥機多次無法運行。考慮將鏈條式刮泥機應用到煤水處理工藝中，應用鏈條式刮泥機特有的不間斷刮泥原理，提高調節沉淀池的沉淀、刮除、集泥、排泥的效率，使礦井污水處理工藝車間安全、有效、可靠運行。

關鍵詞：煤泥；刮泥；沉淀

中圖分類號：TU992.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0077-02

1 鏈條式刮泥機的工作原理和運行特點

電機、減速機通過驅動鏈條栓疏導驅動鏈輪，刮泥板固定在工作鏈條上，工作面定位壓鏈輪，刮板空載導向鏈輪形成閉環連續運轉。鏈條式刮泥機工作原理如圖1所示。

2 主要部件的規格及技術指標

2.1 工作鏈條

由標準鏈節、刮板鏈節、鏈銷和鏈銷卡環組成，易拆裝，鏈條的節距為152.4mm；其最大工作拉力≥14KN，最小試驗拉力≥30KN。

2.2 驅動鏈條

由工程尼龍66制造的鏈節，采用不銹鋼鏈銷及超高分子聚乙烯（UHMW-PE）銷套組成；鏈條的節距為66.26mm；最大工作拉力不小于7KN，最小試驗拉力不小于13KN。

2.3 驅動鏈輪、從動鏈輪、導向鏈輪

鏈輪均采用工程尼龍材料，其材質的最小抗拉強度為80N/mm2。

2.4 刮泥板

普通刮泥板可用在池寬不大于7.5m的沉淀池上，箱型刮板（89mmx203mm）。刮板采用高玻纖二甲基間苯聚酯制造，向下擾曲度；以兩端安裝鏈條處為支點，在無水的情況下向下擾曲度不大于8mm，在有水的情況下不大于6mm為合格。刮板與工作鏈條的刮板鏈節采用不銹鋼螺栓連接。

2.5 驅動裝置

驅動裝置由減速機，張緊支座及防護罩組成，減速機的功率和輸出軸轉速由刮泥機制造單位依據刮泥板的速度決定，通過調整張緊支座可調整減速機的高度以便張緊驅動鏈條。

2.6 剪段銷具有超載保護功能

剪斷銷是刮泥機的超載保護裝置，使用特種鋁合金材料制成，其細徑部位設計的直徑為Ф5-Ф6.剪切力為6940N-9310N（權威檢測檢驗數據）剪斷力矩為660N-900N。剪斷銷作為驅動鏈輪特殊的聯軸銷，當刮泥機運行時工作阻力超過鏈條鏈銷安全強度時它將被切斷，同時觸動傳感器停機，保護并報警。

2.7 鏈條式刮泥機特點

刮泥機的工作鏈條、驅動鏈條、從動鏈輪，驅動鏈輪及導向鏈輪等均采用自重輕高強度尼龍成型，與傳統的桁車式刮泥機相比，充分發揮了尼龍零部件耐腐蝕、重量輕、耐老化、自潤滑的特點，連續使用壽命可達10-15年。運行平穩，刮泥速度低，不會對水流擾動，從而不影響沉淀效果，結構簡單便于操作和維護。操作安全，能有效刮除池底沉淀物，不間斷運行對池底不停歇刮泥，是污泥系統儲備、集泥、排泥效果顯著。

3 鏈條式刮泥機的技術要求和選型計算

3.1 技術要求

采用鏈條式刮泥機保證連續有效的對底部寬7.2m長54m的矩形平流池煤泥處理，不得因刮泥速度過快而擾動煤泥沉淀，不得因刮泥速度慢而有堆積壓死現象。

3.2 選型計算

經過生產運行統計煤泥的沉淀速度在煤泥濃度高的時候大約每小時20.5cm，正常情況下煤泥濃度沉淀速度平均每小時12cm。

計算單個刮泥板運行刮泥有效時間為最大煤泥濃度沉淀刮泥板高度完成一次刮泥周期既運行距離54米。

3.2.1 有效刮泥時間

T=刮泥板高度/最大沉淀速度

=0.99h

所以刮泥板最大運行速度：

V=平流池長度/有效刮泥時間

=0.908m/min

選擇刮泥板運行速度0.9米/分鐘。

3.2.2 工作阻力計算

依據煤泥沉淀速度和刮泥板的速度下驗證刮泥板的工作阻力是否滿足工作鏈條及零部件工作強度。

計算刮泥周期煤泥沉淀的體積：

按每節刮泥板都堆積滿煤泥量計算：煤泥堆積體積x密度

根據煤泥粘度查摩察系數：0.04煤泥密度1.15噸/立方米

工作阻力=體積x密度xgx摩察系數

=37.8KN

單個鏈條的工作拉力18.9KN

14KN<工作拉力 18.9KN<最小試驗拉力30KN

確認刮泥板速度0.9米/分鐘，鏈條工作拉力滿足零部件強度，依據此選擇電機和減速機。

4 刮泥機在國內煤礦行業技術全面對比情況

煤礦行業傳統桁車式刮泥機在超長度平流沉淀池作業時，不僅刮除污泥時效率低，而且設計不適合處理大沉淀量煤泥水（推進一次刮泥周期返程需要同等時間，為了避免堆積提高推進速度反而因擾動煤泥沉淀，降低速度又出現煤泥堆積壓死），操作風險高、刮除污泥的效果也不理想，故不適合應用于煤水處理的大沉淀量的工藝中。

5 應用和推廣情況

基于鏈條式刮泥機的工作原理和運行特點，它運行平穩，設計刮泥速度低，不會對水流擾動，從而不影響沉淀效果，結構簡單操作簡便，操作人員操作時安全風險低，不僅有效刮除池底沉淀物，由于它的不間斷設計理念，對池底形成不停歇刮泥，結合我礦礦井污水處理站應用實例，在煤水中固體懸浮物（SS）含量較大時，大幅提高了調節沉淀池的沉淀、刮除、集泥、排泥的效率，促使礦井污水處理工藝車間安全、有效、可靠運行，非常值得大力推廣。