選煤廠物料緩沖裝置的設(shè)計與應(yīng)用

武 磊

(潞安集團 李村煤礦，山西 長治 046600)

物料緩沖是選煤廠在設(shè)計與生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。選煤廠傳統(tǒng)設(shè)計物料轉(zhuǎn)載部分一般套用設(shè)計手冊中的非標件設(shè)計標準，多以“能用”為主，缺乏考慮各個轉(zhuǎn)運點的位置、落差、角度、速度、物料顆粒大小等因素。在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)非標件磨損嚴重、維護量大、物料過粉碎、膠帶加載跑偏等問題，影響正常生產(chǎn)；同時轉(zhuǎn)載崗位起塵大、噪音大等問題對崗位工人職業(yè)衛(wèi)生健康造成危害。

解決上述問題的關(guān)鍵在于物料轉(zhuǎn)載運輸過程中的緩沖，筆者通過李村選煤廠的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，總結(jié)出一套行之有效的方法。

1 異形溜槽設(shè)計

溜槽集運輸、密封、分配、集中以及調(diào)節(jié)工藝等功能于一體，是選煤廠運輸設(shè)備及生產(chǎn)設(shè)備之間相連接的重要組成。如果溜槽設(shè)計不合理，會導致溜槽襯板磨損嚴重，物料過粉碎，轉(zhuǎn)載點起塵大，噪音大等問題，嚴重時甚至會出現(xiàn)堵塞溜槽、致使設(shè)備無法運轉(zhuǎn)。在選煤廠設(shè)計中，除了在轉(zhuǎn)載中盡量降低落差，減小物料下落時的沖擊速度之外；可以通過設(shè)計異形溜槽的方法進行物料緩沖。

通過采用數(shù)值軟件對散狀物料運動進行模擬，從而掌握物料流的形狀和運動軌跡，為異形溜槽的優(yōu)化及設(shè)計提供依據(jù)，圖1為散狀物料輸送計算機模擬和設(shè)計圖。

根據(jù)散狀物料模擬軌跡及溜槽設(shè)計圖，在原煤膠帶轉(zhuǎn)載點處對原溜槽進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化了溜槽的方向及角度，使溜槽角度與物料走向基本一致，使煤塊自然滑下，物料到達下一級帶式輸送機帶面的運動方向和速度與下級輸送帶大致相似，從而減少了物料對溜槽及膠帶的沖擊磨損，延長了使用壽命，同時也降低了物料在轉(zhuǎn)載過程中的噪音及揚塵。

圖1 散狀物料運動軌跡模擬及異形溜槽設(shè)計

2 溜槽緩沖裝置設(shè)計及應(yīng)用

2.1 溜槽緩沖箱的設(shè)計及應(yīng)用

根據(jù)物料運動軌跡，在原溜槽沖擊面、改向轉(zhuǎn)點等位置增設(shè)緩沖箱，圖2為溜槽緩沖箱設(shè)計及現(xiàn)場應(yīng)用。緩沖箱內(nèi)積存末煤形成堆積“緩沖墊”，物料落下不會直接沖擊溜槽襯板，而是沖擊堆積在溜槽內(nèi)的“緩沖墊”，減少了物料與溜槽之間“硬碰硬”，降低了物料對襯板的沖擊磨損，同時可降低轉(zhuǎn)載點物料破碎起塵，降低崗位噪音。落差較大的溜槽，設(shè)計多級緩沖，降低最終落料點的沖擊速度。

圖2 溜槽緩沖箱設(shè)計及現(xiàn)場應(yīng)用

2.2 塊狀物料階梯溜槽的設(shè)計及應(yīng)用

塊狀物料的緩沖問題一直是選煤廠生產(chǎn)的難題。在塊精煤轉(zhuǎn)載過程中粉碎現(xiàn)象嚴重。據(jù)篩分試驗數(shù)據(jù)，李村選煤廠塊精煤產(chǎn)品裝車時限下率達到29%，大量的粉末嚴重影響客戶使用，使塊煤批合格率下降。塊矸石在轉(zhuǎn)載過程中直接沖擊下方的膠帶輸送機膠面和刮板輸送機底板，致使崗位噪音增大，起塵嚴重，不規(guī)則的塊矸石的直接沖擊使膠帶膠面及刮板機底板損壞嚴重，材料費用加大，維修量增加。

經(jīng)研究塊狀物料的運動軌跡，設(shè)計了傾角為35°的4段階梯溜槽，每一段溜槽由厚度為12 mm的耐磨鋼板焊接而成的三角支撐，長度與溜槽過煤面寬度相等，寬度為溜槽縱向?qū)挾鹊?/2。設(shè)計前后物料在溜槽內(nèi)的運動軌跡如圖3所示， 改造前物料由機頭滾筒拋出后沿拋物線落在下方設(shè)備上，而改造后物料則沿階梯緩沖板經(jīng)多次減速后落入下方設(shè)備。

圖3 塊狀物料階梯溜槽設(shè)計前后物料流動軌跡對比

以2 m高的溜槽計算，mgh=1/2mv2,物料落至最低處時速度為6.4 m/s，經(jīng)4級階梯溜槽后，速度可減至1.6 m/s，物料的沖擊動能降低94%。經(jīng)塊精煤篩分試驗數(shù)據(jù)得知50 mm限下率由29%將低至8%。塊矸石轉(zhuǎn)載過程中對下方的帶式輸送機膠面及刮板輸送機底板沖擊明顯降低，減少了崗位噪音及揚塵。

3 脫介篩篩面減速裝置的設(shè)計及應(yīng)用

脫介篩是以脫除物料表面分選介質(zhì)的振動篩，李村選煤廠共有不同類型的脫介篩6臺。其中矸石脫介篩為2461型的香蕉篩，安裝2 mm的不銹鋼條縫篩板。李村礦矸石粒度為50～150 mm，密度為1.8～3.2 g/cm3，當脫介篩工作時振幅為11 mm，拋角為45°，當工作時高密度大粒級的矸石在篩面上翻滾，高速沖擊篩板和橫壓條，使篩面壽命只有30 d，橫壓條壽命只有15 d，同時高速運動的矸石通過篩面的時間只有8 s，脫介時間短，介耗較大。

在篩面入料端第一排橫壓板處設(shè)計一排重型緩沖擋鏈，在第二排橫壓板處設(shè)計一排活動緩沖擋板。圖4為脫介篩篩面減速裝置的設(shè)計與現(xiàn)場應(yīng)用示例，當矸石給入振動篩后，在自然傾角及振動篩拋角的共同作用下加速到第一排橫壓板處時由重型緩沖擋鏈對其進行一次減速，當運動到第二排橫壓板處時由緩沖擋板對其進行二次減速，使矸石在篩面的運動速度明顯降低，從而降低矸石對篩面及橫壓板的高速沖擊。

圖4 脫介篩篩面減速裝置的設(shè)計與現(xiàn)場應(yīng)用

改造后，可使矸石經(jīng)過第二段橫壓板時的速度由0.75 m/s降低至0.3 m/s，極大降低矸石在篩面的速度，使矸石通過篩面的時間延長至20 s，可使篩板壽命延長至80 d，橫壓條壽命延長至40 d；同時增強了脫介效果，使塊煤系統(tǒng)介耗由原來0.7 kg/t降低至0.55 kg/t。

4 旋流器排料箱內(nèi)物料緩沖

旋流器是重介質(zhì)選煤廠重要的分選設(shè)備，旋流器在分選過程中分選壓力高，溢流從旋流器中結(jié)束分選后排出速度快、壓力大且含有大量介質(zhì)，需要先經(jīng)過排料箱緩沖、卸壓、降速后方可進入脫介篩脫介，由于溢流中含有大量介質(zhì)，導致排料箱箱體磨損嚴重，檢修工作量大，增加了材料消耗和檢修維護工作量。為降低磨損和減輕職工檢修維護工作量，特在內(nèi)部增設(shè)可定期拆卸式馬鞍型防護板。

利用排料出口落點處的馬鞍形可拆卸式耐磨板，使介質(zhì)和物料經(jīng)過耐磨馬鞍卸壓減速，同時改善了底流口介質(zhì)流走向，使介質(zhì)流由擴散型“扇形”分料轉(zhuǎn)變?yōu)榫o湊型束狀分料，圖5為旋流器排料箱安裝緩沖裝置前后物料分布圖，可避免對箱體結(jié)構(gòu)直接磨損，減輕維護箱體的工作量和難度。

圖5 旋流器排料箱安裝緩沖裝置前后物料分布

綜上所述物料緩沖裝置可在選煤廠物料的運輸轉(zhuǎn)載過程中大幅降低非標件磨損，解決材料消耗大，物料過粉碎，崗位起塵，崗位噪音大等問題。筆者總結(jié)的選煤廠異形溜槽、溜槽緩沖箱、塊狀物料階梯溜槽、脫介篩篩面減速裝置、旋流器排料箱等幾種物料緩沖裝置的設(shè)計及應(yīng)用取得較好的實踐效果。