堆料機新型洗帶、物料承接、回收系統研究及應用

李庭鵬

（河北港口集團秦皇島港股份有限公司第七港務分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

隨著國家環保政策的調整，秦皇島港面臨的環保和生產形勢日益嚴峻，煤炭碼頭在煤炭（尤其是粘煤）轉運過程中，大量的煤粉（物料）顆粒粘附在輸煤皮帶工作面上，在傳動的過程中沿輸煤皮帶灑落，造成輸送帶沿途大量污染煤塵，嚴重影響周圍環境。堆場堆料機在實際作業過程中，懸皮及尾車皮帶回程工作面粘附的物料，由于常規的清掃器安裝空間受限，物料清除率不足，造成回程皮帶下部設備積塵嚴重，嚴重影響機容機貌，必須從根本上予以解決。

1 堆料機存在的問題

（1）由于濕粘煤較多，普通一道和二道清掃器不能完全清除皮帶上的煤泥和水，堆料機尾車和懸皮回程皮帶甩帶煤泥嚴重，造成下方及周圍環境污染。

（2）尾車回程皮帶下方為堆料機主要鋼結構和運行驅動機構，煤泥甩帶堆積對鋼結構造成嚴重腐蝕，對設備運轉造成嚴重影響甚至破壞，導致設備故障率高，設備使用壽命減少。

（3）堆積的煤泥經常需要安排人員停機清理，人工成本高，影響正常的生產作業，導致生產效率低。

（4）堆料機回程皮帶下方為日常車輛和人員經常通行區域，物料堆積落下存在嚴重的安全隱患，易造成車輛及人身傷害。

2 懸臂回程皮帶洗帶裝置

（1）結構設計。保留原有懸皮頭部一道清掃器，為滿足洗帶裝置安裝尺寸要求，選擇在回程皮帶下方L 形橫梁后方與頭部第1 根回程平托之間，利用托輥架梁作為安裝基礎，安裝洗帶裝置。

（2）供水設計。水刀設置為6 個噴頭，總流量為0.9 t/h，利用現有懸臂頭部三級灑水管路及加壓泵為洗帶裝置水刀噴頭供水，管路及泵做保溫伴熱，懸臂頭部灑水管路和水刀噴頭管路單獨設置電磁閥，可單獨控制開關，洗帶裝置可隨作業流程自動啟停和手動操作。

（3）安裝維護。由于堆料機懸臂頭部可放到煤垛上，因此可利用煤垛作為維修平臺，人站在煤垛上對洗帶裝置進行維護，不再單獨設置維修平臺。

3 尾車回程皮帶洗帶集料系統

堆料機尾車回程皮帶洗帶集料系統主要由4 部分組成：回程皮帶洗帶裝置，回程皮帶伴熱接料溜槽，煤水混合料伴熱溜筒，伴熱集料箱和電控系統，實現尾車回程皮帶甩帶物料的清理收集、自動倒運（圖1）。

圖1 尾車回程皮帶洗帶集料系統

3.1 尾車洗帶裝置

（1）結構設計。為滿足集料裝置安裝尺寸要求，在尾車頭部L 形橫梁后方與第1 組回程平托輥之間的回程皮帶下方，利用尾車主梁作為安裝基礎梁安裝洗帶裝置，包含1 道水刀、1 道合金刀頭清掃器和1 道聚氨酯刀頭清掃器，通過反壓輥穩定皮帶，使洗帶裝置清下的煤水混合物料落在下部接料溜槽上。

（2）供水。洗帶裝置設置6 個水刀噴頭和2 個沖洗噴頭，水刀噴頭總流量0.9 t/h，沖洗噴頭根據現場使用經驗為單個噴頭60 L/min，按1 h 噴灑6 次、每次30 s 計算，沖洗噴頭總流量為0.36 t/h，因此洗帶裝置總流量為1.26 t/h。尾車洗帶裝置水刀和沖洗噴頭與懸臂洗帶裝置泵及水源相同，利用現有中心料斗側方三級灑水主管路增加分支管路為水刀噴頭和沖洗噴頭供水。

管路做保溫伴熱，水刀和沖洗管路單獨設置電磁閥，可單獨控制開關（尾車水刀與懸臂水刀可同步開關，沖洗噴頭間斷性單獨開關），隨作業流程自動啟停或手動控制。

3.2 尾車接料溜槽、溜筒及集料箱

沿尾車主梁角度安裝接料溜槽，經現場堆料機各角度動作后測量，確定尾車主梁下沿到懸臂尾部各位置的垂直距離最少為1100 mm，預留200 mm 安全距離，接料溜槽最低端距主梁下沿最多900 mm。為了減少物料在接煤溜槽上堆積，同時便于人工定期檢查清理物料，接料溜槽設計為北高南低（北側有電纜橋架，否則相反），從南側可觀察接煤溜槽內情況并且可人工清理未沖洗下的物料。南側設計有收料槽，收料槽最下端與溜筒相連，收料槽上端設置沖洗噴頭，可與水刀共用水源，但設置單獨閥門控制，當物料在收料槽內堆積較多時，可在水沖洗下，物料沿收料槽、溜筒至集料箱，集料箱內收集的泥漿通過泵沿混合料輸送管排到尾車皮帶上隨流程卸走，集料箱內設有高液位和低液位控制開關，能夠控制泵自動啟停，同時設有溢流管道，當物料超過溢流管口時，可順溢流管自動排到地面排污槽內。

（1）伴熱接煤槽。洗帶裝置和回程托輥均包含在接煤槽后立板和前密封門簾之間。利用尾車主梁設計接煤溜槽及維修走臺鋼結構支撐梁，通過安裝座吊掛在兩側主梁H396×199 型鋼下，安裝座焊接在主梁下，其余接煤槽設備均可自皮帶機下方向下拆卸。接煤槽斷面呈單側斜面斷面，角度約15°，接煤槽軸向平行于皮帶機同向傾斜14°布置。

（2）溜管。溜管管徑DN300，分直段和傾斜兩段，均帶有電伴熱。溜管上接接煤槽，下接傾斜段，傾斜段自立柱下部一側空隙穿過，與集料箱連接，混合物料經溜筒排至集料箱內。

（3）集料箱設計。利用尾車下改向滾筒上方空間，制作平臺放置集料箱，集料箱距離皮帶留50 mm 安全距離。集料箱上表面做成傾斜板，減少零散物料堆積，便于清理。集料箱上表面設置可打開的維修口，要求維修口尺寸滿足泵體拆裝及人員維修要求，維修孔蓋易開關。集料箱下表面局部下沉，使混合物料盡量多地被泵排出。潛水泵放在集料箱底部，集料箱內收集的泥漿通過潛水泵沿混合料輸送管排到尾車皮帶上隨作業流程卸走，輸送管末端設置多個沿尾車皮帶方向的扇形卸料孔，通過手動閥控制調節卸料量的同時使物料分散落在尾車皮帶上，避免局部卸料過大導致物料飛濺和沿尾車下滑，潛水泵實際排料速率盡可能與尾車洗帶裝置產生的物料速率一致。

（4）泵選型。根據之前計算結果，尾車洗帶裝置流量為1.44 t/h，集料箱約2 h 可集滿物料，集料箱排料口到尾車皮帶上方落料點高度差約為10 m。根據上述使用需求，最終選型為1 臺5.5 kW的泥漿泵，泵流量最小30 m3/h，只能通過管道末端出口閥門開閉大小控制實際排水量，泵揚程15 m，出水口管徑DN50，自帶攪拌功能。

4 尾車走臺及維修平臺改造

尾車走臺及維修平臺用于對尾車接煤槽及洗帶機系統檢修，與原上行扶梯和尾車頭部扶梯連接。現有平臺布置在主梁型鋼上部，與前部走臺通過扶梯連接，與頭輪平臺過渡連接。為便于接煤溜槽的檢修和物料清理，尾車南側原走臺取消，在尾車南側接煤溜槽側方設置檢修走臺，該走臺下沿距主梁下表面900 mm，寬度為1200 mm 加寬設計，可以打開密封門。

5 經濟效益

5.1 年節支物料清理費用

由于堆料機自身結構特點，導致回程皮帶甩帶濕粘煤會污染下方整個堆料機機體，清理量大且需要停機，與生產矛盾比較突出，需投入大量的人力進行人工清理，且易造成二次揚塵。改造后，物料甩帶被集中系統收集，堆料機機體甩帶量大大減少。與此同時，可將撒漏的物料可靠控制在有限的區域內，無需出動流機即可實現物料倒運清理。每日可減少的人工數計5 人，流機1 臺。

作業現場撒漏物料清理人工費用300 元/（d·人）；作業現場撒漏物料清理流機費用240 元/（h·臺）；則改造后年均節約物料人工清理費5×300×365=54.7 萬元；可以節約物料流機清理費1×240×8×365=70 萬元；合計54.7+70=124.7 萬元。

5.2 年新增利潤

（1）改造總體投入費用60 萬元，綜合使用壽命5 年計算，則年改造成本12 萬元。

（2）裝卸費綜合利潤20 元/t。

（3）系統運行臺時產量由3900 t/h 提升至4050 t/h。改造后輸送帶回程物料及煤泥甩帶得到有效控制，減少停機清理時間，設備的運行故障率顯著下降，運行效率得到有效提升。

（4）系統平均利用率53%。

（5）在現有系統利用率下新增煤炭吞吐量（4050-3900）×365×24×53%=69.6 萬噸。則年新增利潤69.6×20-12=1380 萬元。

綜上所述，該成果合計為公司年創造效益1504.7 萬元。因整體改造效果良好，已計劃陸續在煤四期及擴容堆料機其他4臺堆料機進行系統推廣、實施。

6 結束語

該技術可應用于懸臂式堆料機等結構緊湊、空間有限的設備以解決回程皮帶物料甩帶問題，實現自動收集轉運灑落的物料，改善設備及周圍環境，減少煤泥對設備造成損壞，保證人員與設備運行安全，減少人工成本。可根據每個單機的特點和安裝空間，設計合理安裝尺寸，可在散料碼頭、電廠、礦山等相關行業進行推廣運用，保證環保生產。