方形倉配套堆取煤設備優化設計*

袁春靜，柴永生

（1.煙臺理工學院，山東 煙臺264005；2.煙臺大學，山東 煙臺 264005）

1 傳統的堆取煤結構方案

目前國內取料機主要有兩種形式[1]，一種是臂架型，一種是橋架型，其中臂架型主要用于發電廠、水運港口、碼頭、各種礦山和化工企業掘取水泥、煤炭、化肥、農產品等各種顆粒物料，是一種效率比較高的堆取料設備。具有堆取料能力強，占地面積小，使用方便，便于實現自動控制等優點[2]，所以目前應用廣泛。

2 新型堆取煤方案的優化

2.1 交叉正懸斗輪式長方形煤倉堆取煤規劃方案

2.1.1 煤倉結構方案

（1）總煤倉：長220m，寬80m，煤層高20m，建筑總高最大35m，儲煤35萬噸。

（2）分割5個煤倉：長約45m，寬80m，寬度方向中間采用立柱支撐。

（3）承重梁長40m，挖煤臂28m。2.1.2交叉正懸式斗輪設計方案

（1）設備組成：承重梁，運煤梁，斗輪式挖煤臂，滑車，皮帶，軌道等。

（2）運行原理：挖煤臂按照一定角度，如圖1所示，用斗輪挖煤，直到右側墻壁，此時承重梁沿軌道滑動2m，挖煤臂向左運動，直到承重梁上滑車不能運動為止。承重梁繼續沿軌道滑動1m。循環往復，直至這一層煤挖取完畢，然后挖煤臂的傾斜角度加大，然后取下一層煤。

2.1.3 缺點

在煤層12m高度以上取煤時存在盲區：

（1）靠近墻處，橫梁下方，挖煤臂下方。約3m寬，26m長的面積的煤層無法取到。如圖1所示。

（2）挖煤臂交叉區域。約11m寬，一直貫穿整個煤倉，即220m長，其中的煤層無法取到。如圖1所示。

圖1 交叉正懸斗輪式

（3）采用兩套挖煤臂同時進行工作依舊有盲區。

2.1.4 結論

方案不可靠，應該進行改進。

2.2 斗輪交叉懸掛旋轉式長方形煤倉堆取煤方案

挖煤臂的懸掛采用兩個液壓缸交叉，如圖2所示，這樣可以使挖煤臂進行旋轉，從而將中間盲區中的煤層全部取出。

圖2 斗輪交叉懸掛旋轉式

2.2.1 煤倉結構方案

（1）總煤倉：長220m，寬80m，煤層高20m，建筑總高最大35m，儲煤35萬噸。

（2）分割煤倉：長45m，寬80m，寬度方向中間采用立柱支撐。

（3）承重梁長40m，挖煤臂28m。

2.2.2 斗輪交叉懸掛旋轉式設計方案

（1）設備組成：承重梁，運煤梁，斗輪式挖煤臂，液壓缸，滑車，皮帶，軌道等。

（2）運行原理：挖煤臂在一定角度下，如圖1所示，斗輪挖煤，直到右側墻壁，此時承重梁沿軌道滑動2m，挖煤臂向左運動，直到承重梁上滑車不能運動為止。承重梁繼續沿軌道滑動1m。然后，兩個液壓缸，一個伸長，一個收縮，使挖煤臂產生一個轉角，如圖2，將中間盲區的煤層挖取完畢。循環往復，直至這一層煤挖取完畢，然后挖煤臂的傾斜角度加大，然后取下一層煤。

2.2.3 缺點

（1）依舊存在盲區，靠近墻處，橫梁下方，挖煤臂下方。約3m寬，26m長的面積的煤層無法取到。

（2）要采用兩套挖煤臂同時進行工作。

（3）挖煤臂旋轉至將中間盲區的煤層取出時，挖煤臂旋轉約55度，挖煤臂頂端距離稱重梁21m，如圖2所示。此時如果不加配重將導致橫梁傾覆。

（4）控制復雜。

2.2.4 結論

方案不合適。

2.3 斗輪90度懸掛式長方形煤倉堆取煤規劃方案

2.3.1 煤倉結構方案

（1）總煤倉：長220m，寬80m，煤層高20m，建筑總高最大35m，儲煤35萬噸。

（2）分割煤倉：長45m，寬80m，寬度方向中間采用立柱支撐。

（3）承重梁長40m，挖煤臂28m。

2.3.2 斗輪90度懸掛式設計方案

（1）設備組成：承重梁，運煤梁，斗輪式挖煤臂，液壓缸，滑車，皮帶，軌道等。

（2）運行原理：挖煤臂在與承重梁成90度方向，向下旋轉一定角度至煤層，如圖3所示，斗輪挖煤，同時固定挖煤臂的滑車向右側運動，至墻邊，此時承重梁沿軌道滑動2m，挖煤臂向左運動，直到承重梁上滑車不能運動為止。承重梁繼續沿軌道滑動1m。循環往復，直至這一層煤挖取完畢，然后挖煤臂的傾斜角度加大，接著取下一層煤。

圖3 斗輪90度懸掛式

2.3.3 缺點

需要加配重：

（1）如果加配重，承重梁的制造將會更加困難。

（2）如果加配重，兩套設備的配重互相干涉，對取煤不方便。

2.3.4 結論

方案不合適。

3 新型堆取設備的方案設計

3.1 煤倉結構方案

（1）總煤倉：總建筑面積20139.84m2，總長度226.8m，總寬度88.8m，總高度38.44m，儲煤量約35萬噸。

（2）分割煤倉：長73m，寬40m，中間采用墻架支撐。

（3）承重梁長40m。

3.2 雙橋門式斗輪堆取料機設計方案

3.2.1 設備組成（見圖4）

圖4 結構建模

3.2.2 設備運行原理

取煤時，通過液壓升降機構2將副橋梁6提升至煤層上方，斗輪7旋轉的同時沿副橋梁6由一端向另一端滑動，斗輪轉動將取到的煤翻到副橋梁上，通過副橋梁6上運輸帶將煤運送到副橋梁的末端，再通過副橋梁在此末端的下轉煤皮帶8，將煤運到副橋梁一側的大傾角運煤皮帶5上，然后通過上轉煤皮帶9，將煤提升到主橋梁4上，主橋梁4上皮帶轉動將煤運送到尾車機構10上，通過主橫梁上的傳送帶轉運到儲煤倉墻體上的主傳送帶從而最終運出儲煤倉。

取煤過程，是通過主橋梁的縱向運動結合副橋梁的上下運動，從而實現斗輪分層取煤。大傾角皮帶下端固定，上端可以在橫梁上進行滑動，一層煤取完后只需提升液壓缸，然后重復前一個取煤過程即可。

堆煤時液壓提升機構將副橋梁6提升到最高位置，煤從倉外通過儲煤倉墻體上的主運輸帶運送到倉內，通過尾車機構10（此處尾車機構參照斗輪堆取料機的尾車機構）升高轉到主橋梁4上，煤再通過主橋梁上的運輸帶傳送，最終經過卸煤機構3將煤直接卸到煤倉中。每隔一段時間卸煤機構向右運動一段距離，直到到達右端。然后主橫梁向前運動5m，卸煤機構從右向左間隔運動，直至左端。然后橫梁向前運動，如此循環，直至橫梁運動到頭。再進行下一個循環進行卸煤。

4 結束語

（1）本方案采用封閉結構，并配有除塵裝置，煤倉中堆取料時產生的煙塵不會擴散到外面，改善了工作人員的工作環境，也降低了對周邊居民的影響[3]。同時還可以有效地減少露天煤倉因風損、雨損造成接近0.95%煤的損失，如果按照儲量40萬噸計算，其損失將達3800噸煤。

（2）方案設計有雨水收集裝置[4]，可以將其直接儲存利用，從而最大限度地節約水資源，降低能耗，減少成本支出。