快速定量裝車站溜槽抑塵技術研究與方案設計

【摘要】通過對快速定量裝車站溜槽現狀及粉塵產生的原因進行分析和粉塵控制技術的研究，設計了環保型除塵溜槽結構方案，并分析其特點，為以后快速定量裝車站溜槽設計改造和應用提供了較好的理論依據。

【關鍵詞】快速定量裝車站；抑塵；溜槽；環保

快速定量裝車系統作為礦井煤炭運輸過程中的關鍵設備，大大的提高了其裝車運輸的效率。但是裝車溜槽向火車皮裝料的過程中，由于裝車速度快，車皮內空氣的快速壓縮造成黑煙涌出，對周圍環境產生較大的污染。本文通過對快速定量裝車站溜槽現狀及粉塵產生的原因進行分析，對粉塵控制技術進行研究，設計了環保型除塵溜槽結構方案并分析其特點，為以后快速定量裝車站溜槽設計改造和應用提供了較好的理論依據。

快速定量裝車系統作為礦井煤炭運輸過程中的關鍵設備，大大的提高了其裝車運輸的效率。但是裝車溜槽向火車皮裝料的過程中，由于裝車速度快，車皮內空氣的快速壓縮造成黑煙涌出，對周圍環境產生較大的污染。本文通過對快速定量裝車站溜槽現狀及粉塵產生的原因進行分析，對粉塵控制技術進行研究，設計了環保型除塵溜槽結構方案并分析其特點，為以后快速定量裝車站溜槽設計改造和應用提供了較好的理論依據。

一、裝車溜槽現狀分析

目前國際和國內快速定量裝車站所使用的裝車溜槽，基本上是以固定擺動（伸縮）和移動垂直伸縮兩種開放型式的裝車溜槽。

1.固定擺動（伸縮）式裝車溜槽

擺動式裝車溜槽固定在鐵路軌道的上方，不工作時溜槽收起位于鐵路上方的安全限界之外，由內溜槽和外溜槽組成。內溜槽固定不動，外溜槽則繞著內溜槽的軸線擺動，以適應車皮高度和列車牽引。這種形式裝車溜槽由于裝車時具有一定的溜料角度，物料下落時由于摩擦作用速度較平緩，落入車廂后的沖擊較小，產生的粉塵量較少（見現場拍攝的視頻資料）。固定擺動（伸縮）式裝車溜槽的擺動一般由鋼絲繩牽引，由于鋼絲繩的柔性特點，在溜槽與車皮接觸時，可以自動抬起，避免更大的碰撞事故。

2.水平移動垂直伸縮裝車溜槽

為了保證鐵路安全限界，水平移動垂直伸縮溜槽不工作時溜槽位于鐵路一側的安全限界之外，當列車牽引車頭通過后準備裝車時將溜槽水平移動到鐵路軌道上方。水平移動垂直伸縮溜槽由內、外溜槽組成，內外溜槽均垂直于列車車廂。裝車時，內溜槽不動，外溜槽在動力作用下沿著內溜槽的滑道可以垂直上下移動，以適應裝車車皮高度，煤流為重力式自由垂直落下，下落速度高，沖擊大，導致散裝物料微小顆粒飛起外溢，散布在裝車溜槽周圍（見現場拍攝的視頻資料）。

以上兩種主要的裝車溜槽結構型式雖然在實際中得到大量應用，但在消除和控制裝車過程中產生的粉塵方面均沒有進行專門的設計和應用，不能滿足客戶環保的要求。

二、裝車溜槽粉塵產生原因分析

水平移動垂直伸縮溜槽和擺動式裝車溜槽雖然都能夠滿足正常裝車的需要，由于裝車過程是完全開放的，在落料過程中，特別是初期落料沖擊會產生很大的粉塵，主要集中在所裝車廂的周圍并向周邊環境擴散，對裝車站內人員的工作條件及周邊環境產生較大的影響。如圖1所示。

圖1 裝車溜槽裝車過程中產生粉塵示意圖

根據空氣動力學原理，粉塵在裝車溜槽周圍空氣介質中的沉降及遷移主要受其自身重力、空氣介質的浮力和阻力、周圍風速和流場、機械、靜電等外力作用以及分散介質分子熱運動的撞擊力以及粉塵粒子間的相互作用力等綜合影響。在同一個裝車地點，由于空氣的浮力、阻力、機械力、靜電、風場等大體一致，所以粉塵運動規律主要取決于粉塵自身的重量和自身運動的初始速度。粉塵體積越大、初始速度越慢，則沉降越快、遷徙越近；相反粉塵體積越小、初始速度越快，則沉降越慢、遷徙越遠。

表1 國內外粉塵控制的主要方法及評價

三、粉塵控制技術概述

由于散裝物料的特點和采用的裝車方式，粉塵的產生是不可避免的。不論從經濟角度還是從環保和安全健康角度考慮，裝車過程中的粉塵治理都是散裝物料裝車過程中必須研究解決的問題。為此，國內外開展了大量的粉塵抑制和控制研究，并總結開發了多種方法在生產實踐中得到了廣泛應用。針對粉塵不同的來源和分布形式，需要采取相應的防塵降塵技術和方法。表1列出了目前國內外常采用的粉塵控制技術和方法、投資程度及降塵效果評價。

從表1和實踐中不難得出：由于一般物料顆粒都具有親水性，因此濕式除塵，尤其是耗水量較小的高壓噴霧降塵，是一種經濟有效的粉塵防治方法。

粉塵一般都帶有不同性質和程度的靜電荷，因此利用靜電作用原理使粉塵聚集和沉降應是很有效的降塵抑塵方法。國內外都曾對荷電噴霧降塵方法做了大量研究，通過高壓水噴霧本身和在噴嘴上預置放電電荷，使水霧粒子帶電，收到了顯著的降塵抑塵效果。通過對裝車過程粉塵產生機理和分布規律的調研分析和現場使用條件分析，風機風流控制負壓集塵，結合高壓噴霧降塵抑塵的綜合方法更適用于環保型除塵裝車溜槽設計。

四、環保型除塵裝車溜槽結構方案

通過研究現有溜槽的結構和運行特點，分析結構設計和使用中的不足之處，研究裝車溜槽在落煤過程中產生煤塵的主要原因、影響因素以及與各部分結構與煤塵產生的關系，設計開發新型環保型除塵裝車溜槽，結構形式如圖2所示。

圖2 新型環保型除塵裝車溜槽的示意圖

新型環保型除塵裝車溜槽滿足以下要求：

A.為滿足鐵路限界要求，裝車溜槽的粉塵控制裝置設計為可伸縮的；

B.設計滿足伸縮溜槽和擺動溜槽的伸縮式吸塵罩，使粉塵氣體通過吸塵罩回收處理。

新型環保型除塵裝車溜槽主要包括以下內容：

（1）移動伸縮或擺動伸縮式裝車溜槽；

（2）可伸縮式集塵罩及提升動力裝置；

（3）高壓噴霧裝置；

（4）風機負壓風流控制集塵及排塵裝置；

（5）集中控制系統。

方案優點：通過對快速定量裝車站裝車過程中粉塵產生現象的深入調研和分析，掌握了粉塵產生的機理和分布規律，并有針對性地提出了高壓噴霧降塵和負壓集塵結合的粉塵防治措施，有效地抑制和控制裝車過程中的粉塵，解決了裝車過程中的粉塵污染問題，顯著改善煤礦裝車作業環境和生產安全性。

五、總結

1.對快速定量裝車站國際和國內快速定量裝車站所使用的水平移動垂直伸縮裝車溜槽和固定擺動（伸縮）式裝車溜槽進行分析介紹。

2.對快速定量裝車溜槽粉塵產生原因進行了分析。

3.通過過裝車過程粉塵產生機理和分布規律的調研分析和現場使用條件分析，得出風機風流控制負壓集塵結合高壓噴霧降塵抑塵的綜合方法更適用于環保型除塵裝車溜槽設計。

4.對快速定量裝車環保型除塵溜槽結構方案進行了設計。

參考文獻

[1]張廣軍，席啟明，張新，劉競雄.煤礦鐵路運輸快速定量裝車系統關鍵技術[C].煤科總院50周年院慶科技論文集，2007.

[2]孔德新，楊建軍，徐森.礦用伸縮式全封閉溜煤槽的設計與應用[J].中州煤炭，2008.

[3]龔少明.除塵設備的應用與技術特點綜述[J].大眾科學.科學研究與實踐，2008

[4]張新.快速定量裝車站鋼結構優化設計研究[J].煤炭工程，2008.

[5]蔣偉.KSS快速定量裝車站在顧橋礦選煤廠的應用[J].煤炭加工與綜合利用，2005

[6]鹿志堅，肖玉珍.儲煤場人儲伸縮溜槽[J].煤礦機械，2005.

[7]王緒剛，趙立忠，沈杰.水泥直接裝車伸縮溜子的制作[J].生產技術，2006.

[8]聶其英.外螺旋溜槽塊煤防破碎技術在古漢山礦的應用[J].選煤技術，2006.

[9]張新.雙定量倉快速定量裝車站設計研究[J].煤炭科學技術，2008.

[10]薛俊榮，白云峰，張廣軍.新型快速定量裝車模式在神東礦區的應用[J].煤炭科學技術，2004.

[11]王學誠，張健.定量漏斗倉裝煤站站場布置方式初探[J].鐵道運輸與經濟，2003.

[12]段歷歷，張建武.礦石裝車樓控制工藝改造解析[J].礦山機械，2007.

作者簡介：倪文婧（1981—），女，河北石家莊人，工程師，主要從事項目管理、工程設計與自動化課題研究。