氣墊式帶式輸送機在煤礦(選煤廠)輸煤系統的應用分析

丁 震

(神華集團煤炭生產部，北京市東城區，100011)

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氣墊式帶式輸送機在煤礦(選煤廠)輸煤系統的應用分析

丁 震

(神華集團煤炭生產部，北京市東城區，100011)

介紹了氣墊式帶式輸送機的結構、工作原理、國內外生產制造廠家以及國內外輸煤系統應用情況，對比分析了氣墊式帶式輸送機與托輥式帶式輸送機在選煤廠的使用成本，闡述了氣墊式帶式輸送機優缺點，最終得出了氣墊式帶式輸送機不適宜煤礦輸煤系統，適用于選煤廠帶廊橋的輸煤系統。

氣墊式帶式輸送機 輸煤系統 選煤廠 成本分析

目前，我國煤礦(選煤廠)輸煤系統絕大多數采用的是托輥式帶式輸送機，托輥式帶式輸送機優點很多，但也存在噪音大、易產生粉塵、易發生膠帶撕裂事故、維護成本相對較高，以及托輥的壽命短、速度低和阻力大等缺點。氣墊式帶式輸送機在保持帶式輸送機優點的同時，通過改進工藝采用薄氣膜代替托輥支撐輸送膠帶，可以很好地解決托輥式帶式輸送機存在的缺點，且氣墊式帶式輸送機易于密封，既可進行上部密封，也能做成全密封，實現揚塵零污染，同時節能效果顯著，可節能15%～30%，且運行平穩，安全可靠。

1 氣墊式帶式輸送機主要構造及工作原理

1.1 主要構造

氣墊式輸送機是一種新型的連續輸送設備，主要由膠帶系統、驅動系統、氣室和供氣系統和鋼結構四大系統構成，其工作的主要部件包括輸送膠帶、驅動裝置、氣室、氣源、托輥、拉緊裝置、清掃器、卸料器、機架、電氣保護裝置以及安全保護裝置等，氣墊式帶式輸送機結構圖如圖1所示。

1-傳動滾筒；2-過渡托輥；3-物料；4-輸送膠帶；5-尾部滾筒；6-托帶滾筒；7-風機；8-外罩；9-承載段輸送膠帶；10-氣室；11-回程段輸送膠帶；12-氣膜；13-氣孔圖1 氣墊式帶式輸送機結構圖

1.2 工作原理

氣墊式帶式輸送機是由托輥式帶式輸送機支撐輸送膠帶的托輥被用帶孔的氣室形成的薄氣膜作為氣墊取代。首先，氣墊式帶式輸送機風機工作，風機將具有一定壓力和流量的空氣提供給氣室,氣室內的空氣由于壓力被迫沿著上盤槽和下盤槽的小孔溢出，與此同時，在氣墊式帶式輸送機輸送膠帶與盤槽之間形成了氣墊(即具有一定壓力的氣膜)，由氣墊支撐輸送膠帶及其上部物料，代替托輥式帶式輸送機的托輥支撐輸送膠帶來實現輸送。從原理上變固體滾動摩擦為氣體摩擦，降低摩擦阻力50%～70%，溢流出的氣體與輸送過程中產生的粉塵經過每臺獨立配置的除塵系統潔凈后，經過風機送入氣室，實現循環使用。氣墊式帶式輸送機工作原理圖如圖2所示。

圖2 氣墊式帶式輸送機工作原理圖

2 國內外生產制造廠家

2.1 國外生產制造廠家

氣墊帶式輸送機是由20世紀70年代由荷蘭TWENTE工業大學運輸技術實驗室C.O.JONKER教授首先提出氣墊帶式輸送機的理論。目前，美國的TRAMCO 公司、法國的STOLZ 公司都成功研制出了智能化高效節能型氣墊帶式輸送機。國外部分燃煤電廠已具有2000 t/h以上運煤氣墊式帶式輸送機運行業績，2000 t/h以上氣墊式帶式輸送機生產廠家主要有日本川崎、宇部、IHI和美國TRAMCO這4家公司，相關業績見表1。

2.2 國內生產制造廠家

國內，1982年太原重型機械學院與原平起重運輸機械總廠聯合設計制造了國內第一臺樣機。雖然氣墊式帶式輸送機在我國已經誕生近30年，但因國產氣墊式帶式輸送機技術成熟度相對較低，目前在國內多用于糧食運輸，運送煤炭方面應用較少。據了解，僅張家港市日升機械技術有限公司有1000 t/h的輸煤氣墊式帶式輸送機在運行。

表1 國外生產制造廠家相關業績

3 國內外輸煤系統使用情況

3.1 國外輸煤系統

美國TRAMCO公司自1983年至今有100多臺在北美和南美將氣墊式帶式輸送機應用于煤廠、發電廠和煤碼頭。90年代，日本多家電廠輸煤系統開始應用川崎、宇部和IHI公司生產的氣墊式帶式輸送機。

3.2 國內輸煤系統

1986年，北京礦務局王平村煤礦安裝使用中國第一臺大型氣墊式帶式輸送機。2003年，河南省焦作萬方集團公司自備電廠 2×135 MW 的輸煤系統中2#乙和3#輸送機采用了新型氣墊式帶式輸送機。現有10余家電廠輸煤系統使用氣墊式帶式輸送機(全部國產)，最大輸送能力為1000 t/h。但國產氣墊式帶式輸送機用于輸煤系統的設計指標及性能參數都是小型化，帶寬不大于1 m，帶速小于2.5 m，輸送能力小于1000 t/h，氣動系統技術尚不過關，工程實際運行效果不甚理想， 在國內輸煤系統沒有成熟業績。目前，神華巴彥淖爾公司試用了一臺美國TRAMCO公司生產的氣墊式帶式輸送機(全進口)。

4 氣墊式帶式輸送機優缺點

4.1 氣墊式帶式輸送機優點

(1)氣墊式帶式輸送機整機與輸送膠帶壽命相對較長。托輥式帶式輸送機輸送膠帶與托輥之間為固體滾動摩擦，而氣墊式帶式輸送機輸送膠帶與氣墊之間為氣體摩擦, 故氣墊式帶式輸送機振動相對較小，整機設備使用壽命比托輥輸送機相對較長，一般使用約10 a以上；同時氣墊式帶式輸送機輸送膠帶相對磨損較少，不會發生跑偏和撕帶現象,且氣墊對輸送膠帶能起到風冷卻效果作用，所以輸送膠帶壽命一般約在10 a左右。

(2)氣墊式帶式輸送機輸送相對平穩，運行相對可靠。氣墊式帶式輸送機用氣墊代替了托輥支撐，傳動部件少，可靠性強，運行較平穩,不會發生顛簸、撒料、跑偏以及揚塵等現象,同時不會把物料的粒度自動分級,適宜輸送按工藝比例配制好后的混合物料。

(3)氣墊式帶式輸送機易于密封。用于密閉輸送煤炭可以避免粉塵飛揚，安裝自帶除塵器裝置起到污染少、噪聲小和保護工作周圍環境的目的，同時避免了煤塵自燃或爆炸。

(4)氣墊式帶式輸送機露天使用能夠節省廊橋費用。氣墊式帶式輸送機采用箱形斷面,縱向支架可承受較大彎矩和扭矩，不需要膠帶通廊，只需敷設鋼構輕便棧橋即可；冬季采暖可在風機口敷設加熱裝置，能夠節省基建投資及日常維護費用。

4.2 輸煤系統氣墊式帶式輸送機缺點

(1)氣墊式帶式輸送機設備購置費用相對較高。由于氣墊式帶式輸送機采用氣室及配氣盤代替托輥，加工制造費用略高于普通托輥式帶式輸送機，約為托輥式帶式輸送機的3.5倍(進口)。

(2)氣墊式帶式輸送機配氣盤小孔容易堵塞。如煤礦工作面淋水或煤炭水分較高時，運輸物料含水較大且維護不善，受環境和物料影響的氣墊式帶式輸送機配氣盤小孔會發生堵塞。

(3)氣墊式帶式輸送機適用條件受限。氣墊式帶式輸送機不適宜用于拐彎布置、坡度大于15°凹凸布置以及運輸長度小于80 m布置，并且僅適宜運輸水分小于25%的煤炭。同時不適用于很粗大的散狀物料和成件貨物，不能承受沖擊載荷，否則會破壞氣墊。

5 氣墊式帶式輸送機與托輥式帶式輸送機使用成本對比

以一臺110 m長的運煤帶式輸送機正常運行10 a為例，對比氣墊式帶式輸送機與托輥式帶式輸送機全壽命周期成本。

5.1 不同形式的輸送機整機技術參數

依據需求運量、提升高度以及運送長度等條件，按照氣墊式帶式輸送機設計計算的整機技術參數與按照DTII型托輥式帶式輸送機設計計算的整機技術參數對比見表2。

表2 技術參數對比

5.2 全壽命周期成本對比

5.2.1 購置成本及使用年限對比

購置成本及使用年限對比見表3。

表3 采購成本及使用年限對比

5.2.2 輸送膠帶更新費用對比

托輥式帶式輸送機輸送膠帶8 a內需更換一條新的輸送膠帶,輸送膠帶全長為334 m, 按照700元/m計算，托輥式帶式輸送機輸送膠帶費用23.38萬元。氣墊式帶式輸送機輸送膠帶可延長8 a不需要更換。

5.2.3 配件更新費用對比

托輥式帶式輸送機上托輥架為130組,單價為350元，上托輥為390只,單價為110元；下托輥架為43組,單價為380元，下托輥為86只，單價為160元。托輥按每年更換25%計算，托輥架按每年更換20%計算,8 a共發生金額為：上托輥為390×110×8×25%=85800元，上托輥架為130×350×8×20%=72800元；下托輥為86×160×8×25%=27520元，下托輥架為43×380×8×20%=26144元， 托輥式帶式輸送機托輥費用共計：85800元+91000元+27520元+32680元=21.23萬元。因此，托輥式帶式輸送機8 a內需要消耗托輥費用為21.23萬元,而氣墊式帶式輸送機無需消耗托輥費用。

5.2.4 用電費用對比

氣墊式帶式輸送機功率為160 kW(主機)+15 kW(風機)，托輥式帶式輸送機功率為220 kW,按平均運行16 h/d、工業用電按1元/kWh計算，氣墊式帶式輸送機年用電量費用為175×16×330=92.4萬元，而托輥式帶式輸送機年用電費用為220×16×330=116.16萬元。

5.3 煤礦輸煤系統年使用成本計算對比

氣墊式帶式輸送機和托輥式帶式輸送機按照8 a使用折舊計算法計算的使用成本計算對比見表4。

表4 煤礦輸煤系統使用成本計算對比 萬元/a

由表4可知，在煤礦輸煤系統中，氣墊式帶式輸送機年使用成本為136.15萬元，托輥式帶式輸送機年使用成本為134.23萬元。氣墊式帶式輸送機年使用費用比托輥式帶式輸送機高1.92萬元。但當輸送機較長、較寬、帶速較高時，選用氣墊式帶式輸送機的運行成本越低；而在較短、較窄、帶速較低時，則選用托輥式帶式輸送機比較劃算。

5.4 選煤廠輸煤系統年使用成本計算對比

選煤廠輸煤系統一般按照廊橋+托輥式帶式輸送機設計，廊橋投資費用大概為2萬元/m×117 m =234萬元，托輥式帶式輸送機117 m估算約為100萬元，合計234+100=334萬元。而氣墊式帶式輸送機自帶全封閉機罩，無需廊橋，可以節省廊橋建設費用。氣墊式帶式輸送機和托輥式帶式輸送機按照8 a使用折舊計算法計算的使用成本計算對比見表5。

根據表5成本計算分析，在選煤廠輸煤系統中，氣墊式帶式輸送機使用成本為136.15萬元/a，托輥式帶式輸送機使用成本為163.48萬元/a，氣墊式帶式輸送機使用成本比托輥式帶式輸送機使用成本低27.33萬元/a。

表5 選煤廠輸煤系統使用成本計算對比 萬元/a

6 結論

(1)由于煤礦井下輸煤系統直接運輸采煤機開采的煤炭，煤炭隨地質構造變化，水分隨之變化，可能堵塞氣室氣孔，加之井下運輸巷道條件較為復雜，帶凹凸段(坡度大于15°)較多，且全壽命周期成本率高于托輥式帶式輸送機，因此氣墊式帶式輸送機不適宜煤礦井下輸煤系統。

(2)因選煤廠帶廊橋的輸煤系統運輸分級分選過的煤炭，煤炭水分含量相對較低，運輸條件相對簡單，基本沒有凹凸段。氣墊式帶式輸送機可減少廊橋投資，并且易于封閉，減少粉塵飛揚，且全壽命周期成本遠低于托輥式帶式輸送機，因此氣墊式帶式輸送機適宜在選煤廠帶廊橋的輸煤系統中使用。

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(責任編輯 路 強)

Application analysis of air cushion type belt conveyor in coal conveying system of coal mine (coal washery)

Ding Zhen

(Coal Product Department of Shenhua Group, Dongcheng, Beijing 100011, China)

This paper introduced the structure, working principle production manufacturers at home and abroad of air cushion belt conveyor and its application situation in coal conveying system at home and abroad, contrastively analyzed use-costs of air cushion type belt conveyor and roller type belt conveyor applied in coal mine (coal washery), then elaborated the advantages and disadvantages of air cushion type belt conveyor. The results showed that the air cushion type belt conveyor wasnot suitable for coal mine's coal conveying system, but suitable for coal washery's coal conveying system with gallery bridge.

air cushion type belt conveyor, coal conveying system, coal washery, cost analysis

丁震. 氣墊式帶式輸送機在煤礦(選煤廠)輸煤系統的應用分析 [J].中國煤炭，2017，43(6)：89-92. Ding Zhen. Application analysis of air cushion type belt conveyor in coal conveying system of coal mine (coal washery) [J].China Coal，2017，43(6)：89-92.

TD528

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丁震(1980-)，男，山西萬榮人，本科學歷，高級工程師，現任職于神華集團有限責任公司煤炭生產部，主要從事煤礦機電管理工作。