選煤廠溜槽設備的改進設計研究

聶首維

（陽泉煤業集團新景礦洗煤廠 ，山西 陽泉 045000）

0 引言

選煤廠是現代煤礦企業重要的加工環節，利用井下采出的原煤，通過篩選和加工，最終進行不同規格的產品劃分。選煤廠設備種類較多，各種設備的設計都與選煤廠生產功效息息相關。其中，溜槽作為選煤廠運輸轉載設備中主要的組成部分，是選煤廠機械設備設計中的重要一環。

選煤廠加工不同的煤炭種類、采用不同的選煤工藝，都對其煤炭運輸轉載設備的設計具有不同的要求。若對溜槽的設計考慮不全面，不僅會影響運輸設備的使用壽命，增大粉塵和噪聲污染，而且會增大加工處理煤塊的破碎率，使其與后續設備的連接效果變差，降低設備處理能力，影響選煤廠的正常高效生產。本文依據溜槽設計原則，結合實際選煤廠使用情況，對選煤廠運輸轉載設備溜槽進行了改進設計。改進后的溜槽設備更加合理，對于其他選煤廠的溜槽設計及改進具有一定的借鑒意義。

1 溜槽設計原則

進行溜煤設計的三個主要因素為：溜槽斷面形狀及斷面尺寸的設計、溜槽的傾角的設計和溜槽線路的設計，其對設計的溜槽設備的運行順利與否，具有重要影響。

1.1 溜槽斷面形狀及斷面尺寸

溜槽的斷面形狀及尺寸的設計受多方面的影響，主要影響因素有：煤塊及物料的輸送量、塊度大小、輸送距離和所需連接設備的形狀尺寸要求等。如果煤塊及物料運輸距離較長時，則需要增加中間溜槽段，常見的中間溜槽段斷面形狀主要為矩形和方形。矩形斷面溜槽適用于傾斜段的溜槽，方形斷面溜槽適用于垂直段的溜槽。近些年，隨著機械設備的不斷進步，選煤廠漸漸出現了U形溜槽和圓型溜槽兩種斷面溜槽，這兩種形狀的溜槽具有輸送阻力小和不易堵塞等優點，但受加工困難所限，未廣泛推廣開來。本文根據實際情況，依據以下理論計算公式進行溜槽斷面尺寸的選取。

1）根據物料塊度尺寸計算溜槽斷面：

式中：b為溜槽斷面尺寸寬度，mm；h為溜槽斷面尺寸高度，mm；dmax為輸送物料最大塊度的尺寸，mm。

2）根據物料輸送量進行溜槽斷面：

式中：A為溜槽設備的斷面面積，m2；為物料的輸送量，t/h；為物料的裝滿系數，矸石取值為0.2～0.3，煤的取值為0.3～0.4，溜槽斷面大時選取值區間中的大值；為溜槽輸送物料的容重，單位為t/m3，矸石的取值為1.6 t/m3，煤的取值為0.85～1 t/m3，煤泥的取值為1.2～1.3 t/m3；指物料在溜槽底板上的平均輸送速度，m/s，一般13mm尺寸的煤塊、矸石，物料平均輸送速度取0.75，精煤和煤泥等去1.50。

1.2 溜槽傾角設計

溜槽傾角的設計受到輸送物料物理性質、尺寸大小及含水量的影響較大。設計溜槽傾角時，傾角大小應該大于物料在溜槽中流動的動摩擦角，此時物料在運輸過程中做加速運動，物料具有一定速度才能運動到終點進行破碎處理，使得物料破碎率最小。

常見的溜槽傾角設計有：篩下溜槽設備角度應該比一般的溜槽角度增加5°；物料水分較大時，運輸物料尺寸較小的煤塊，其溜槽設備傾角設計不宜小，應盡量加大角度；螺旋溜槽的傾角一般比直溜槽角度大 3°～5°。

1.3 溜槽線路設計

溜槽設備線路的設計原則有：

1）溜槽線路應盡量選擇簡單路線，且使輸送距離最短；

2）減少物料輸送的拐折處，防止物料運輸時急變斷面的出現；

3）避免溜槽運料發生偏載和受料不均勻的現象；

4）溜槽線路出現較大的拐折時，應根據物料特性選用螺旋溜槽或硬角溜槽的連接方式；

5）避免運輸物料發生垂直下落，若無法避免時也應盡量降低物料的垂直下落高度；

6）注意溜槽設備與周圍其他設備的工作距離，防止安裝或檢修帶來的運行不便；

7）若溜槽設備要穿過行人通道時，應該留設2m的空余高度；

8）溜槽設備的分節情況要綜合考慮，以方便安全生產為主。

2 溜槽的改進設計

2.1 溜槽機頭的改進

針對選煤廠溜槽設備噪聲大、設備磨損嚴重等情況，參考輸送機設計手冊，根據實際溜槽使用情況，對其進行溜槽機頭改進：

1）增加緩沖漏斗的設計。在溜槽卸料路徑上增設一個或多個緩沖漏斗，緩沖漏斗設計示意圖如圖1（a）所示，當物料落入緩沖漏斗時，物料之間通過相互碰撞減小物料動能，進而降低物料對溜槽設備的損傷，達到延長設備使用壽命的目的。同時，可以通過在溜槽內部增加調節擋板的設計，設計示意圖如圖1（2）所示，實現溜槽角度的調整。

2）設計U溜槽斷面形狀。針對傳統溜槽斷面存在排料不正，易導致設備偏載及受料不均的現象，本次設計將溜槽斷面形狀設計為U型斷面，確保物料能過維持在溜槽中央位置運輸。

圖1 溜槽機頭改進結構示意圖

2.2 收集槽的改進

部分收集槽位置特殊，難以進行襯板的鋪設，導致該部位產生嚴重的磨損，且該部位維修困難，既浪費時間又浪費精力。因此，本次采用如下兩種方式進行改進設計，改進示意圖如圖2所示。

1）改進后的收集槽可以改變收集液進入管道的方式，由自流方式改為溢流方式，溢流方式可以形成自然的保護層，較小物料對溜槽底部的損傷程度，進而延長溜槽的使用時間，降低系統損耗。

2）原有的收集槽底板為水平布置，本次設計將收集槽底板改為具有一定傾角進行布置，可以減小運輸物料對底板的沖擊。

圖2 收集槽改進示意圖

2.3 揀矸溜槽設備的改進

實際選煤廠進行工作時，工廠各樓層的高差較大，導致物料進入溜槽時沖擊力也相應較大，不僅會造成噪聲污染，而且會嚴重的磨損溜槽。因此，急需對其進行相應的改進。

物料在選煤廠運輸過程中要經歷兩次溜槽轉載，如圖3（a）所示，兩次溜槽轉載之間高差較大，運輸的物料將對A、B兩底面產生較大沖擊，長久下去會導致溜槽底面產生變形，嚴重時導致溜槽底板脫落，對選煤廠工作人員的生命安全形成巨大威脅。

本次改進設計將在溜槽拐彎處增加一個緩沖斗，如圖3（b）所示，物料通過緩沖斗的緩沖，可以減輕物料輸送過程中對溜槽底部的沖擊，減輕溜槽的損壞，延長設備使用年限。

圖3 改進前后的揀矸溜槽結構示意圖

3 結 論

本文依據溜槽設計原則，綜合考慮現場實際工作環境及條件，選擇適合于實際情況的材料，對選煤廠運輸轉載設備溜槽進行了改進設計。詳細分析了溜槽結構的三個主要因素：溜槽斷面形狀及斷面、溜槽傾角和溜槽線路。依據溜槽設計的原則，對溜槽機頭、收集槽和揀矸溜槽設備進行了改進設計。改進設計不僅適用于選煤廠現場實際生產，而且應用效果良好，解決了溜槽傳統設計的諸多缺陷。