選煤廠溜槽設計

馬建鋼

（陽泉煤業集團新景礦選煤廠， 山西 陽泉 045000）

引言

溜槽既是選煤廠洗選機械和倉儲設備的連接裝置，同時也是物料運輸的關鍵通道，物料在溜槽中的運輸主要靠重力自流輸送。溜槽設計及加工的好壞對洗選工藝流程及洗煤機械設備的布置有著重要的影響，不合理的溜槽設計會產生噪音、粉塵、機械磨損等問題。溜槽的設計通常以煤炭工業部編制的《溜槽圖冊》和《溜槽補充圖冊》為主。然而隨著煤礦產量的增加，選煤廠設計及洗選能力不斷加大，對洗選設備結構功能要求更加嚴格，對其降低噪音、防止粉塵、抵抗磨損的要求也逐步提高。若繼續沿用已有設計手冊將無法滿足生產的需求，需不斷結合設計者的經驗來進行改進[1-2]。

1 溜槽布置

溜槽在洗選工藝流程中并非起主導作用，然而對洗選機械設備的布置有重要影響，因此應給予足夠的重視。當物料能夠順暢流動時，應盡量減小給料機械與受料機械間的落差，以減小溜槽的設計高度，降低物料運輸過程中產生的高差。對機械設備的入料口和排料口的規格尺寸和所處位置要進行充分的了解，盡量縮小入料口與排料口之間的平距，在縮短溜槽長度的同時增加其角度。同時需要將框架梁、設備支撐梁、起重梁、管道、電纜橋架、行人及檢修空間等對溜槽設計參數的影響考慮進來。

2 溜槽斷面和傾角的確定

2.1 溜槽斷面積計算

根據設計圖冊中的計算公式，溜槽斷面積可由如下公式計算：

式中：A為溜槽的斷面積，m2；Q為溜槽單位時間運輸量，t/h；M為溜槽滿載系數，取0.2～0.3，煤取大值，矸石取小值；v為物料在溜槽底板上的運行速度，m/s，分級煤矸石按0.75m/s選取，粒徑100mm以下的粉煤按1.5m/s選取；γ為物料比重，t/m3。通常來說溜槽斷面高度不低于物料最大粒徑的1.5倍[3]。

隨著礦井向大型化發展，選煤廠洗選規模也逐步增加，對于溜槽的運量要求也越來越高，若僅以上述公式作為溜槽設計依據，溜槽斷面積將會很大。實際生產中，物料在溜槽中的運行速度不但與物料的性質有關外，同時與物料進入溜槽方式、溜槽的結構設置等緊密關聯，物料在溜槽內的運行速度不易準確獲得，因而對于溜槽斷面積的計算可通過對裝滿系數進行調整以防止其過大。當進入入料口的物料速度較大、落差較大、溜槽角度較大、溜槽垂直段不易堵塞時，可將裝滿系數調整增加到0.5～0.7；反之當溜槽角度偏小、彎折較多、緩沖段物料易堵塞時，應嚴格按照上述公式來選擇裝滿系數[4]。

物料多為不規則狀，且在溜槽彎折處容易受到影響，造成堵塞，因而在實際生產中，對于通過大塊物料粒徑200～300mm的溜槽，則溜槽斷面的最小高度不低于物料最大粒徑的2.25倍。

2.2 溜槽斷面形狀的選擇

通常情況下，溜槽在設計時以矩形斷面為主，盡量使底板寬度大于側板高度，采用矩形斷面方便安裝和更換內襯，同時有利于設置觀察孔和檢修門，若空間有限或者溜槽角度較小時，亦可選擇圓形斷面，該種斷面形狀對運量小且運距長的煤泥溜槽有更好的適應性。當溜槽斷面由矩形向圓形變化時，通常過渡段選取天方地圓形或者直連方式，分別如下頁圖1和圖2所示。

受到溜槽入料口和排料口方位角變化的影響，溜槽矩形斷面會發生扭轉變形，過渡段通常選為八瓣形，如下頁圖3所示，也可選擇直連的方式。八瓣狀過渡段溜槽具有外形美觀、空間占用小的優點，但制作工藝相對復雜，襯板更換程序復雜；直連過渡段的制作及安裝簡單，但需要占據較大空間，當空間狹小或入料口較小時，會限制其使用。此外，在對溜槽斷面進行設計時應注意：在溜槽的轉彎及分岔段，物料的流動速度會減小，因此需根據實際情況將溜槽斷面增加；若某一方向的溜槽斷面尺寸減幅較大時，在其相反方向應相應增加，保證溜槽斷面積保持不變。

圖1 天方地圓過渡段

圖2 直連方式過渡段

圖3 八瓣溜槽

2.3 溜槽傾角的確定

溜槽傾角主要受到輸送物料性質的影響，主要有煤巖種類及粒度大小等，設計手冊對不同種類的物料確定了不同的溜槽角度選取范圍，在對溜槽進行傾角設計時，應考慮下列問題：不同種類物料其性質差別也較大，設計手冊不可能涵蓋所有種類信息，只是給出一個大致范圍，因此在實際選型設計時，應參考類似物料的溜槽傾角數據，當取值不太確定時，應取大值；若對物料性質參數把握比較準確，可以選擇較小的傾角，以達到降低廠房高度、減小溜槽的磨損、降低沖擊和噪音的目的。溜槽發生彎折、分岔及斷面尺寸減小會導致物料運動速度減幅較大，因此可將后節段的溜槽傾角增大；當溜槽物料的落差較大時，可將溜槽的傾角適當減小，以降低溜槽末端物料的流速，減小受料設備受到的載荷沖擊；對于螺旋式溜槽，需全程對物料的流動速度進行監控，以防止塊煤產生破碎，對其傾角進行選擇時，除根據設計手冊外，還應額外考慮動摩擦系數[5]。

3 溜槽的性能

物料在溜槽中的運動會對溜槽內壁產生磨損破壞及噪音等，若溜槽的落差較大，則會對受料設備產生沖擊，因此在溜槽設計時，除了要考慮溜槽斷面和傾角外，還應考慮溜槽的耐磨性、降噪和緩沖性。

3.1 溜槽的耐磨性

作為溜槽耐磨襯板材質常選擇鋼、鑄石、不銹鋼等材料等。若物料的粒度相對較大，則可選擇耐磨鋼板作為內襯材質。耐磨鋼板有多種類型，若其焊接性能較好，則可通過焊接方式與母板固定連接，若焊接性能較差，則可通過螺栓連接與木板固定。若輸送物料的含水量較大，則可選用鑄石板材質，通過黏結方式與母板相連。若經濟情況相對較好，則煤泥溜槽可選擇不銹鋼材質。

3.2 溜槽緩沖方式和降噪性

物料在運輸過程中對溜槽的沖擊作用不但造成溜槽的磨損，同時導致產生噪音和煤塊的二次破碎，通過一定的緩沖措施可減小上述不利影響。

1）通過采用集煤堆和網格板可緩解機頭溜槽所受的沖擊。

2）通過在離心機篩前溜槽中部安裝擋煤板可有效緩解因溜槽高度較大所受的強烈沖擊作用。

3）若溜槽的落差相對較大，則可將溜槽布置為S型，同時設置集煤堆。

4）若分級篩的篩下漏斗落差較大，除使用擋煤板和集煤堆等防護措施外，同時應考慮如下事項：針對塊度超過200mm的塊煤溜槽，可通過在溜槽底板設置網格板進行緩沖，以防止物料堆積導致堵塞；針對溜槽中易受沖擊的部位可設置U型加強筋板，以防止溜槽發生變形。

3.3 溜槽防塊煤破碎裝置的設計

為防止塊煤在運輸過程中產生過度破碎情況，可在生產中選用螺旋溜槽、撥輪防破碎溜槽和伸縮溜槽。在生產中最常采用的溜槽為螺旋溜槽，但其制作成本較高且運行維護工作量相對較大，本節主要針對撥輪防破碎裝置進行介紹，見下頁圖4。

當物料在溜槽內的堆積量達到一定高度后，通過電液推桿將插板閘門打開，物料會向撥輪流動，而撥輪受變頻電機控制，變頻電機可對撥輪的旋轉速度進行控制，進而控制物料進入螺旋溜槽的速度，盡量防止塊煤入倉時產生過度破碎，塊煤率以得到提高。

4 給料或受料設備對溜槽性能的要求

1）膠帶輸送機的入料溜槽應盡量順向給料，不要采用逆向，若入料方向與輸送帶方向相互垂直，可通過將物料流動速度降低來防止因承載不均而導致輸送帶跑偏。

圖4 撥輪防破碎裝置

2）篩機入料溜槽的末端應將寬度尺寸擴大，同時設置導流板，并將物料均勻分布于篩面上，從而將篩分效率提高。

3）為方便對破碎機進行檢修和清理，在破碎機入料溜槽末端需設置高度大于物料最大粒度2倍的直段箱體，并在兩側開觀察孔。

5 結語

溜槽設計及加工的質量對洗選工藝流程及洗煤機械設備的布置有著重要的影響。溜槽設計除了要滿足選煤廠基本需求外，還要關注新技術、新材料的應用，注意細節設計，從而使此設計溜槽更加合理。