輸煤港口堆場單機轉(zhuǎn)運點清潔生產(chǎn)系統(tǒng)改造

張宏生

河北港口集團港口機械有限公司

1 引言

某輸煤港口堆場單機原有設(shè)計未考慮環(huán)保性能,導(dǎo)致煤炭在轉(zhuǎn)運點存在嚴重灑漏和起塵問題,給清潔生產(chǎn)造成不良后果。為滿足堆場單機轉(zhuǎn)運點清潔生產(chǎn)環(huán)保要求,需對其進行系統(tǒng)性改造優(yōu)化,治理轉(zhuǎn)運點灑漏煤和揚塵問題,為輸煤港口的清潔生產(chǎn)營造有利條件。

2 堆場單機原有環(huán)保缺陷分析

堆場單機臂架導(dǎo)料槽原設(shè)計為滿足更換托輥的需要,將襯板距離皮帶的高度設(shè)計為30～40 mm。作業(yè)過程中,大量物料從襯板下方竄過,沖向?qū)Я喜蹞跗ぁ跗た箾_擊能力有限,在煤塊沖擊下,頻繁出現(xiàn)卡煤塊現(xiàn)象,磨損快、壽命短,需要經(jīng)常維修。導(dǎo)料槽兩側(cè)灑漏煤嚴重,下方緩沖托輥常常因積煤過多被埋沒,存在積煤摩擦引發(fā)火災(zāi)的風險。緩沖托輥維修困難,人工清煤勞動強度大。

堆場單機原有灑水系統(tǒng)包含3道人工沖洗管路和1道噴淋除塵管路。取料機僅有的1道噴淋除塵管路布置于格柵上方,噴嘴垂直向下朝向格柵。當取料作業(yè)出現(xiàn)煤塵時,噴淋管路啟動,格柵上方形成水霧,起到灑水抑塵功能。在塊煤裝卸過程中,因灑水能力受限,在取料機格柵、中心漏斗與下導(dǎo)料槽部位均存在大量起塵現(xiàn)象。堆料機僅有的1道噴淋除塵管路布置于臂架頭部,噴嘴垂直向下。當堆料作業(yè)出現(xiàn)煤塵時,噴淋管路啟動,出煤口形成水霧,起到灑水抑塵功能。原有的灑水系統(tǒng)依賴操作員控制灑水的啟停,隨著碼頭無人化、自動化的推進,集控人員無法準確掌握現(xiàn)場的揚塵情況。

堆場單機臂架采用開放式設(shè)計,懸臂皮帶機下方為桁架結(jié)構(gòu),無任何擋塵裝置。在作業(yè)過程中,因清掃器的清理能力有限,附著在皮帶表層的煤塵越過清掃器,在與回程托輥的擠壓、摩擦中,受重力作用掉落,導(dǎo)致臂架下方灑漏嚴重。

原有堆料機采用開放式設(shè)計,尾車皮帶下方無煤塵回收裝置。從地面皮帶運送過來的煤通過堆料機尾車機構(gòu)時,在尾車頭部滾筒處皮帶清掃器的作用下,大部分的煤落入尾車漏斗,經(jīng)過堆料機懸臂皮帶機卸到堆場。但因清掃器清掃效果受限,一部分濕粘煤附著在皮帶表面,隨著皮帶越過清掃器,在托輥、改向滾筒的滾動摩擦、擠壓和重力作用下,尾車回程皮帶處造成大量煤泥灑落,嚴重影響機容機貌,污染周圍環(huán)境。

取料機下導(dǎo)料槽為開放式出口,出口安裝有擋塵皮簾。導(dǎo)料槽兩側(cè)母板與皮帶平行安裝。在塊煤取料作業(yè)過程中,取料機下方的地面皮帶兩側(cè)灑漏煤嚴重。經(jīng)現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn),塊煤顆粒大,經(jīng)中心漏斗滑入下導(dǎo)料槽時、落差高、摩擦阻力小,導(dǎo)致導(dǎo)料槽出口的塊煤動能較大。經(jīng)過和擋塵皮簾撞擊后,運動方向發(fā)生變化,極易竄出皮帶,造成廊道兩側(cè)灑漏嚴重。

3 清潔生產(chǎn)系統(tǒng)改造技術(shù)方案

針對堆場單機存在的環(huán)保問題,分別從以下方面進行優(yōu)化改造,有效解決作業(yè)過程中出現(xiàn)的灑漏煤和揚塵問題。

3.1 可翻轉(zhuǎn)導(dǎo)料槽改造

將原有固定導(dǎo)料槽擋板改造為可翻轉(zhuǎn)形式擋板,提高緩沖托輥更換效率的同時,降低導(dǎo)料槽襯板距離皮帶的高度,避免灑漏煤。導(dǎo)料槽結(jié)構(gòu)包括母板、轉(zhuǎn)軸、固定臂和擋皮固定卡板(見圖1)。

1.轉(zhuǎn)軸1 2.固定臂1 3.圓鋼 4.固定臂2 5.轉(zhuǎn)軸2 6.固定臂3 7.轉(zhuǎn)軸3 8.擋皮 9.擋皮卡板 10.弧形卡板 11.敲擊點212.卡銷 13.轉(zhuǎn)動臂 14.敲擊點1 15.壓板 16.M16螺栓 17.鎖緊裝置圖1 改造后的導(dǎo)料槽及擋皮固定卡板結(jié)構(gòu)示意圖

母板由40圓鋼和8 mm厚鋼板焊接而成,預(yù)留轉(zhuǎn)軸安裝口。母板長度根據(jù)原導(dǎo)料槽長度而定,母板最前端與溜煤板最前端平齊;母板寬度根據(jù)現(xiàn)場測量而定。圓鋼與鋼板之間滿焊連接。焊接之前,將轉(zhuǎn)軸穿入圓鋼至轉(zhuǎn)軸安裝口處進行焊接。母板內(nèi)側(cè)安裝襯板,襯板距離皮帶的高度由原30～40 mm調(diào)整為10～15 mm,避免灑漏。襯板安裝孔由鉆床提前加工,母板安裝孔根據(jù)現(xiàn)場實際情況打孔。

轉(zhuǎn)軸共有6個,左右兩側(cè)各3個。母板的圓鋼穿過轉(zhuǎn)軸,可以自由旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸的另一端與格柵下方的溜煤板焊接相連,溜煤板開一個40 mm×40 mm方孔供轉(zhuǎn)軸安裝,溜煤板與圓鋼配合緊密,減少縫隙,防止灑漏。轉(zhuǎn)軸用30 mm厚的鋼板自動下料制作。

固定臂共有6個,左右兩側(cè)各3個。固定臂的一端與圓鋼焊接,另一端通過螺栓與溜煤板固定。通過螺栓可調(diào)整導(dǎo)料槽的角度,能達到調(diào)整落料點的目的。維修時,可松開螺母,拉動固定臂,將導(dǎo)料槽母板向內(nèi)翻轉(zhuǎn),增大維修空間,提高維修效率。托輥更換時間從原先的2～3 h縮短為30 min。

設(shè)計擋皮固定卡板若干,安裝在母板外側(cè),對擋皮進行固定。考慮到原有導(dǎo)料槽擋皮卡板與襯板螺栓干涉,且導(dǎo)料槽擋皮卡銷經(jīng)常脫落后卷入皮帶,存在劃傷皮帶的風險,故對原有擋皮卡板進行改造。新型擋皮固定卡板由壓板、卡銷和鎖緊裝置組成。壓板的功能為壓緊導(dǎo)料槽擋皮,由2塊8 mm厚鋼板焊接而成。卡銷采用杠桿原理設(shè)計,包含轉(zhuǎn)動臂和弧形卡板。卡銷通過螺栓與壓板連接,螺栓相當于杠桿的支點。轉(zhuǎn)動臂一端采用圓弧設(shè)計,防止與鎖緊裝置之間發(fā)生干涉。轉(zhuǎn)動臂和弧形卡板上各設(shè)置1個敲擊點,方便導(dǎo)料槽擋皮的維修與安裝。弧形卡板,采用上大下小的設(shè)計形式,具有防松功能,通過焊接與轉(zhuǎn)動臂相連,有效避免了操作過程中弧形卡板與鎖緊裝置發(fā)生干涉。采用螺栓緊固,避免了卡銷脫落的風險。

3.2 灑水系統(tǒng)改造

對煤炭轉(zhuǎn)運點新增和改進原有灑水裝置,經(jīng)PLC控制,實現(xiàn)懸臂皮帶機啟動時灑水能夠自動啟動,通過灑水抑塵措施,降低煤流因落差沖擊產(chǎn)生的煤塵。灑水系統(tǒng)自制自排污過濾器,安裝在灑水管路,消除水嘴堵死隱患(見圖2)。

1.進水管 2.過濾器外殼 3.泄水管 4.過濾器濾網(wǎng) 5.出水管圖2 自排污過濾器結(jié)構(gòu)圖

在堆料機臂架出煤口和導(dǎo)料槽內(nèi)部新增噴淋管路,提高灑水除塵效果。在取料機格柵上方新增2道噴淋管路,噴嘴角度斜向下,實現(xiàn)噴淋全覆蓋無死角。針對起塵嚴重部位,在上導(dǎo)料槽出口、中心漏斗入口、中心漏斗內(nèi)部、下導(dǎo)料槽出口加裝灑水除塵管路,最大限度地抑制煤塵外溢。

在原有臂架頭部灑水管路的旁閥門處并聯(lián)電磁閥。正常情況下,原手動閥門處于關(guān)閉狀態(tài),在電磁閥有問題的情況下,可打開手動閥門臨時灑水,直至電磁閥恢復(fù)。程序中設(shè)定啟動條件,通過PLC實現(xiàn)自動控制。

3.3 臂架懸皮洗帶清掃改造

在臂架頭部安裝灑水噴嘴沖洗皮帶,皮帶上安裝清掃器和反壓托輥,避免懸皮回程帶煤。在拋料滾筒處安裝頭道清掃器,對皮帶附著煤泥清理;灑水噴淋對皮帶表層煤塵進一步清理,隨后利用合金清掃器和除水清掃器對煤泥清理,反壓托輥防止皮帶跳動,提高清掃效果(見圖3)。懸皮回程帶煤問題得到有效解決。

3.4 臂架接煤板改造

臂架尾部安裝接煤板和清煤平臺,懸皮回程帶煤可得到收集和定期清理,分別包括堆料機和取料機2種形式的接煤板。

3.4.1 堆料機臂架接煤板設(shè)計

堆料機臂架接煤裝置分為2段,根據(jù)安裝位置的不同,一段為回轉(zhuǎn)中心接煤板,另一段為梯子口接煤板(見圖4)。

1.臂架 2.板1 3.焊接加固點 4.板4 5.板3 6.板2 7.筒2 8.走廊 9.槽鋼加固點 10.筒1 11.原工具箱 12.地面皮帶圖4 堆料機臂架接煤板改造簡圖

回轉(zhuǎn)中心處接煤板由板1、板2和1個溜筒組成,2塊板分別固定在H型鋼上,溜筒落料點為皮帶中心,溜筒側(cè)面通過4段140槽鋼與走廊下方H型鋼連接加固。溜筒出口位于堆料機回轉(zhuǎn)中心,距離地面皮帶300 mm。

梯子口接煤板由板3、板4和1個存煤溜筒組成,存煤溜筒有1個擋板,當單機歸零時,正對著地面皮帶,需要放煤時打開。

接煤板寬度略大于皮帶寬度,長度以臂架俯仰鋼結(jié)構(gòu)的位置為依據(jù)進行設(shè)計,防止機構(gòu)干涉的同時,對臂架和懸皮驅(qū)動處灑漏煤進行充分回收,再經(jīng)溜煤筒引入地面皮帶,堆料機臂架灑漏煤問題得到有效解決。

3.4.2 取料機臂架接煤板設(shè)計

取料機臂架接煤板分為溜煤板和固定架2個部分。接煤板安裝在臂架尾部正下方,寬度與臂架皮帶安裝架相同,長度略大于回轉(zhuǎn)廊道寬度,斜向下布置,將回程皮帶灑漏煤回收并滑入堆場。

3.5 堆料機尾車接煤裝置改造

在回程皮帶下方增加接煤板,在人工或自動清理后,經(jīng)回煤溜筒落入地面皮帶或者地面回收處,從而避免堆料機尾車回程帶煤(見圖5)。

1.自動清煤裝置 2.接煤板 3.清煤平臺 4.收料斗 5.直溜筒 6.帶翻板的分叉溜筒圖5 堆料機尾車改造

接煤板為槽型,底邊長度由回程段皮帶決定,兩側(cè)有擋板,平行布置在尾車回程皮帶下方,水平夾角約15°。清煤平臺安裝在接煤板的長邊側(cè)面,采用角鋼做骨架,鋪設(shè)格柵板。自動清煤裝置安裝在接煤板上方,安裝有噴頭和電磁閥,實現(xiàn)自動灑水清煤,灑水泵的啟停和電磁閥的開閉可以在人機操作界面控制。

帶翻板的分叉溜筒包含2個分叉筒和1個可手動調(diào)節(jié)的翻板,各分叉口出口處布置有防塵皮簾。溜筒一側(cè)可為通往地面皮帶,另一側(cè)可為通往灑漏煤地面回收區(qū),便于不同回收煤的分類處理。堆料機供水時,應(yīng)將翻板打到地面皮帶側(cè),自動清煤裝置作業(yè);堆料機停水后,應(yīng)將翻板打到地面回收區(qū)側(cè)。

改造后,尾車處灑漏煤問題得到有效解決,堆料機整體機容機貌明顯改善。

3.6 取料機下導(dǎo)料槽擋煤板改造

原導(dǎo)料槽的出口加裝喇叭式擋煤板,提高導(dǎo)流效果,防止灑漏煤。喇叭式導(dǎo)料槽擋煤板加裝于原導(dǎo)料槽的出口,包含擋煤板和弧形擋塵皮簾(見圖6)。

1.擋塵皮簾 2.導(dǎo)料槽擋皮 3.導(dǎo)料槽母板 4.導(dǎo)料槽襯板 5.緩沖托輥 6.地面皮帶 7.角鋼 8.擋煤板圖6 改造后的導(dǎo)料槽示意圖

擋煤板由2塊折彎鋼板和4根固定角鋼構(gòu)成。折彎鋼板左右兩側(cè)各安裝1塊,鋼板后部與原導(dǎo)料槽母板平齊,內(nèi)窄外寬,形成喇叭口外形,有收料和塑形效果。鋼板下部距離皮帶高度25 mm。根據(jù)煤流運動情況,將擋塵皮簾兩側(cè)邊修剪為圓弧形,減少煤流沖擊皮簾折射后跳出皮帶造成的灑漏。

4 結(jié)語

通過對堆場單機原有導(dǎo)料槽、灑水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式進行改進,將灑水除塵、清掃器、接煤板、擋煤板等防塵抑塵措施和自動控制程序有機結(jié)合,達到了取料機的防塵抑塵目的,環(huán)保效果顯著。