碼頭工程輸煤皮帶機落煤管系統布置形式分析

何遵祥　張晶華

中交第二航務工程勘察設計院有限公司

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碼頭工程輸煤皮帶機落煤管系統布置形式分析

何遵祥張晶華

中交第二航務工程勘察設計院有限公司

摘要：介紹了輸煤皮帶機落煤管系統布置的分類；以江蘇某工程為背景，對不同落煤管系統的結構特點，減少揚塵、系統維護和輔助設備配備等方面進行了比選,提出了多邊槽型控制流道落煤管系統設計對策。

關鍵詞：輸煤； 皮帶機； 落煤管系統

1落煤管系統布置分類

大型散貨碼頭或電廠的轉運落煤裝置可分為常規四邊形落煤管系統、圓管型曲線落煤管系統和多邊槽型控制流道落煤管系統3種類型[1]。

常規四邊形落煤管系統包括頭部漏斗及護罩、中段常規四邊型落煤管、下端折彎落煤管、全密封式帶托板導料槽、緩沖鎖氣器、卸壓布袋、回流管等裝置。

圓管型曲線落煤管系統包括頭部漏斗及護罩、中段圓管型曲線落煤管、下部導流箱及落料調節擋板、選配密封導料槽等。

多邊槽型控制流道落煤管系統，在美國、澳大利亞及南非等國已經推廣10年以上，在電廠、礦山及港口等行業有很成熟和廣泛的應用。該系統包括頭部集料漏斗及護罩、中段多邊槽型曲線落煤管、下端給料匙、沉降式導料槽及密封尾箱等。

2工程實例

2.1工程概況

江蘇某公司擬建設2個5萬t級煤炭卸船泊位、1個1萬t級煤炭裝船泊位及相應配套設施，年設計通過能力為1 750萬t，其中進口煤炭1 000萬t，出口煤炭750萬t。

2.2工程背景

多年來，常規輸煤系統轉運站的設計采用的方案基本上是參考行業規范如DT(II)A帶式輸送機手冊來確定的。但從設計本身上講，結構布置主要依據的是工程經驗，常規落煤管不能有效地控制料流，存在著即便采用除塵器，轉運站內粉塵濃度依然不達標的現象。因其結構設計中，沒有充分考慮物料流動和空氣流動的特點，所以在一些落差大的轉運站內還普遍存在揚塵、灑料、磨損、堵煤等問題。這個問題困擾了物料輸送行業很多年。

隨著環保要求的提高及以人文為本的理念提升，行業內專家學者、制造廠家及用戶嘗試了很多辦法，如做帶托板的全密封導料槽，加回流管及卸壓布袋，配合各種布袋、高壓靜電及沖擊式濕式除塵器等手段。雖然有部分改觀，但仍然無法從根本上解決問題。

本工程的建設單位具有較強的環保意識，且高度重視企業員工的生產生活環境，同時提高企業的經濟效益，提出本項目需要對陸域#4轉運站內的轉運落煤管系統進行優化設計，其具體要求如下：

(1)粉塵得到有效控制，達到國家標準，工作環境大為改善；

(2)控制后期維護和輔助設備的費用。

因此，本工程的轉運落煤系統要求具備粉塵外揚少、對皮帶的影響小、連續可靠運行等特點。

3落煤管系統形式設計

3.1落煤管系統結構特點

(1)常規四邊形落煤管系統。頭部集料斗為非標設計，中間管子的形狀為傳統四邊管型，最下部靠機械彎曲來增加摩擦阻力，需用緩沖鎖氣器。同時采用卸壓布袋及導流管來緩釋空氣壓力，重點采用全密封式帶托板導料槽進行機械密封。無法進行仿真模擬。

(2)圓管型曲線落煤管系統。頭部集料斗為非標設計，中間管子的形狀呈曲線圓管型，靠彎曲來增加摩擦阻力，控制速度并約束中間段煤流狀態。不需用緩沖鎖氣器，但下部采用導流箱及導流擋板等調節裝置來導正落料，容易揚塵，仿真模擬易失效。彎曲半徑導致傾角小，易堵煤。

(3)多邊槽型控制流道落煤管系統。頭部集料斗及下部給料匙為非標設計，中間管子的形狀呈多邊體槽型，靠流線形彎曲來增加摩擦阻力，控制速度，用形狀來約束煤流狀態并控制方向。內部提供平滑的運動線路，有利于防堵。不需用緩沖鎖氣器及導流擋板等阻礙或調節裝置，結構本身具有這些功能，同時可進行仿真模擬。

3.2控制轉運揚塵

落煤管是粉塵產生的主要源頭，常規落煤管系統配備有導料槽，盡管邊部密封較好，且也有尾部密封處理，甚至有的采用雙密導料槽或加回流管(其他所謂無動力或微動力)。但是由于落煤管高度較高，且物料基本呈直線型落下，其內部產生空氣旋流很大，導致導料槽出口風速大，從而產生大量揚塵。

多邊槽型控制流道落煤管系統的基本特點是基本不需要外加動力除塵設備, 通過控制物料的流動，最大程度地減少浮塵的產生和減慢空氣的流動速度，同時配合落料點處的粉塵沉降處理來達到除塵的目的，而且無需緩沖滾筒、緩沖鎖氣器及緩沖導流類擋板等常規設備。該系統是根據流體力學定律的應用以及對微粒運動的了解，在復雜的物料測試和計算機流動模擬的基礎上設計出來的。

通過仿真實驗可知，為實現落煤管預期的抑塵效果，需要控制物料以小于20°的角度撞擊集料斗壁，這樣物料是“沖刷”料斗壁, 而非“撞擊”料斗壁；同時槽型設計使散開物料集中起來沿壁下沖，解決倒“煤灰”問題。物料以集中形式向下沖刷，一方面控制過快速度，另一方面集中物料使空氣不易和其混合。在導料槽內控制物料流速，使之和皮帶機帶速相近，且方向和皮帶運行方向一致，這樣物料被放到皮帶上，沖擊力很小，同時也減少了導料槽中正壓和空氣速度，有利于剩余粉塵的沉降。

3.3系統維護和相關輔助設備配備

常規的四邊形落煤管系統上面大部分還是傳統的直管，下端做些機械彎曲，配常規緩沖鎖氣器、導流擋板及常規除塵器。轉運站內總體粉塵不達標，工作狀態需要帶防毒面具進現場。襯板全部采用錳鋼板。有灑煤現象，且堵煤狀況嚴重，維護量較大，粉塵較大。該結構的重點是把導料槽做成全封閉的，再加上回流管和卸壓布袋。基本上是傳統方案的組合，著眼點在下面的導料槽部分，除塵采用常規除塵器。

圓管型落煤管的結構形狀呈圓管狀，靠彎曲來增加摩擦阻力，控制速度，末端用導流箱，內設導流擋板來約束煤流狀態并控制方向。使用情況也較差。有輕微灑料，有可視性粉塵及明顯的吸入性粉塵。另外堵煤現象比較嚴重，據現場人員反映，直徑1.2 m的圓管，堵煤后胖點的人根本鉆不進去，同樣需要使用常規除塵器。

多邊形落煤管的管子形狀呈多邊體槽型，靠彎曲來增加摩擦阻力，控制速度，用形狀來約束煤流狀態并控制方向。內部提供平滑的運動線路，有利于防堵，使用情況較好，無灑料，無可視性粉塵及無明顯的吸入性粉塵，不需用緩沖鎖氣器等阻礙裝置，配有小的扁布袋備用，運行過程中噪聲很小。襯板大部分采用陶瓷磚，在局部直接沖擊點部位采用耐磨鋼板，基本實現了免維護。

通過實地調研已建工程案例對比分析，在提高抑塵效果的前提下，有效地控制了其后期維護和輔助除塵器的設備造價。

通過對落煤管結構特點的比選、除塵研究、后期維護及輔助設備的選擇，本工程最終選擇多邊槽型控制流道落煤管系統的布置形式，詳見表1。

表1　綜合比選表

4結語

多邊槽型控制流道落煤管系統不僅結構可靠，同時該系統在控制揚塵，整體費用控制方面都具備很大的優勢，是一種理想的轉運裝置。

參 考 文 獻

[1]姜之勇，趙建民，劉琦，等. 防堵逸塵曲線落煤筒在輸煤系統中的應用[J]. 內蒙古電力技術，2013(2):72-79.

[2]孟凡彬，譚光道. 輸煤棧橋落煤管存在的問題及解決措施[J]. 中國電力教育，2008(1):22-24.

何遵祥： 430071，武漢市民主路555號

Analysis of the Layout of Coal Falling Pipe System with Terminal Coal Belt Conveyor

CCCC Second Harbor Consultants Co.,Ltd.He ZunxiangZhang Jinghua

Abstract：In this paper the classification of the layout of coal falling pipe system used on coal transforming belt conveyor is introduced, and different systems are compared from the aspect of structure characteristic, reducing dust, system maintenance and ancillary equipment based on a project in Jiangsu. Finally, a design policy is presented for the coal falling pipe system with Multilateral groove control flow.

Key words:coal transformation; belt conveyor; coal falling pipe system

收稿日期：2016-03-03

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.03.012