長距離輸煤皮帶廊膠帶防凍粘系統(tǒng)的應(yīng)用

劉 洋

（中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

0 前言

新疆昌吉自治州吉木薩爾縣準(zhǔn)噶爾煤田是新疆四大煤田之一，其中五彩灣礦區(qū)是該煤田礦區(qū)之首，該礦區(qū)煤炭儲量豐富，煤層賦存條件好，現(xiàn)在已經(jīng)建設(shè)多處千萬噸規(guī)模的露天煤礦，并在附近配套建設(shè)五彩灣工業(yè)園區(qū)，設(shè)有電廠和化工廠來消化該礦區(qū)的原煤產(chǎn)量，因此該礦區(qū)存在大量的長距離帶式輸送機(jī)走廊。

由于新疆冬季嚴(yán)寒低溫，且冬季較長，該礦區(qū)所屬地區(qū)最低氣溫可達(dá)-35℃以下，全年日最低氣溫低于-20℃的天數(shù)在120天以上。對于露天礦運(yùn)往電廠及化工企業(yè)等長距離輸煤走廊均處于低溫條件下。長距離帶式輸送機(jī)中原煤在上一級破碎站或轉(zhuǎn)載站均設(shè)有灑水降塵系統(tǒng)，在過程中原煤中所含的水分在外界低溫的作用下，從液態(tài)轉(zhuǎn)化到固態(tài)，進(jìn)而形成小顆粒物料隨水分凝結(jié)而凍粘膠帶，在膠帶運(yùn)行過程中，凍粘在膠帶承載面的小顆粒物料因膠帶的震動以及托輥的摩擦而脫落，在膠帶回程段形成大量的落煤。

原煤在膠帶上凍結(jié)使得原煤運(yùn)量能力降低，無法保證用戶的要求，另外膠帶中存在大量粘煤使得單位能耗能加，浪費(fèi)大量能源且增加了負(fù)載能耗，嚴(yán)重影響企業(yè)雙方的經(jīng)濟(jì)效益。因此解決膠帶粘煤問題，已經(jīng)迫在眉睫。

以往解決膠帶粘煤通常采用皮帶清掃器，在頭部滾筒卸料處安裝一個硬質(zhì)合金重錘刮板式清掃器[1]，然而冬季條件下的膠帶凍粘煤較硬，清理難度較大，倘若用多道清掃器或者用更鋒利的刀頭反倒容易劃傷膠帶，因此單靠清掃器無法解決冬季膠帶凍粘現(xiàn)象。

同樣是地處嚴(yán)寒的產(chǎn)煤大省內(nèi)蒙古地區(qū)，普遍采用噴灑防凍液（或高濃度鹽水），利用負(fù)壓誘導(dǎo)式噴嘴將其噴灑在帶面上，使其冰點(diǎn)較低原理已到達(dá)防凍粘的效果，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)效果明顯，是目前解決膠帶防凍粘最有效的方法。

1 膠帶防凍液噴灑系統(tǒng)技術(shù)

（1）膠帶防凍粘物料原理

膠帶防凍粘系統(tǒng)的運(yùn)行原理為在膠帶承載物料前，根據(jù)不同低溫條件，為膠帶承載面噴灑不同濃度的專用防凍液，使膠帶與物料之間形成一層均勻細(xì)密的防凍粘隔離層，達(dá)到冬季膠帶防凍粘物料的目的，并通過膠帶機(jī)頭部的清掃器將皮帶表面的物料清掃干凈，減少皮帶在回程段的落料。

膠帶防凍粘系統(tǒng)可先使用高濃度濃鹽水，若在使用過程中有濃鹽水冰點(diǎn)達(dá)不到使用要求、因濃鹽水結(jié)晶堵塞管路和噴霧總成及腐蝕性過高等影響防凍粘系統(tǒng)正常運(yùn)行，降低了皮帶防凍粘效果的現(xiàn)象，再使用專用防凍劑水溶液。

（2）膠帶防凍液噴灑系統(tǒng)

目前二流體噴嘴霧化噴嘴廣泛應(yīng)用于除塵、加濕、降溫、脫硫等場所，CSAN DFS空氣霧化噴嘴，霧化效果好，噴出霧化直徑可達(dá)10μm以下[2]。

膠帶防凍液噴灑系統(tǒng)采用負(fù)壓誘導(dǎo)式噴霧系統(tǒng)，利用CSAN DFS二流體霧化噴嘴，通過氣液混合將防凍液充分霧化，以一定的壓力噴射在膠帶表面，在膠帶表面形成一層均勻細(xì)密的防凍液隔離層，致使小顆粒物料與帶面有效隔離。在保證膠帶防凍粘效果的同時能最大限度地減少防凍液的噴灑量，噴灑系統(tǒng)采用橋架式安裝方式，能夠在膠帶機(jī)不停機(jī)的情況下進(jìn)行拆裝，在維護(hù)和維修時不影響生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

每組噴灑點(diǎn)設(shè)有密封罩，在噴頭處形成一個負(fù)壓區(qū)，阻止防凍液的外溢，噴霧設(shè)有可調(diào)控制箱，根據(jù)實(shí)際情況，可以隨時調(diào)整噴霧流量及霧化粒度。

為保證在皮帶表面形成一層均勻細(xì)密的防凍液隔離層，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得知必須要保證小于10μm的霧化粒度，而流體精密霧化噴嘴在氣體壓力在(0.35 MPa～0.8 MPa)，防凍液壓力在（0.12 MPa～0.7 MPa）的情況下就能運(yùn)行。

2 實(shí)例分析

2.1 案例分析

新疆東方希望有色金屬有限公司需要的煤炭主要來自新疆神華能源有限公司3號露天煤礦和天池能源南露天煤礦。新疆漢泰能源有限公司承攬部分露天礦到新疆東方希望有色金屬有限公司的長距離輸煤走廊，原煤從礦坑直接由汽車運(yùn)輸給破碎站，進(jìn)行破碎、轉(zhuǎn)運(yùn)到三聯(lián)倉，經(jīng)過新疆漢泰能源有限公司的SH01、SH02長距離帶式輸送機(jī)走廊。在這一過程中，原煤中所含的水分在外界低溫的作用下，經(jīng)過了從液態(tài)到固態(tài)的變化過程，進(jìn)而造成小顆粒物料隨水分凝結(jié)而凍粘膠帶，在膠帶回程段形成大量的落煤，給現(xiàn)場造成很大的困擾。

首先，與工作面接觸的滾筒凍粘最為嚴(yán)重，平均每天2次停機(jī)進(jìn)行清冰，人員清冰工作強(qiáng)度大，不僅增加很多人力成本，能耗也相應(yīng)增加，而且嚴(yán)重影響運(yùn)輸效率，不能按期保證供煤能力，有損公司的信譽(yù)，此外存在一定的安全風(fēng)險。

其次，滾筒凍粘后，導(dǎo)致滾筒形狀不均勻，使得滾筒筒體受力不均，滾筒受損較快，容易造成滾筒斷裂，危險隱患較大。

再次，皮帶帶粉，造成增面滾筒處積粉，天氣-30℃以下時，4個小時就需要清粉一次。

基于上述原因，長距離皮帶原設(shè)計(jì)運(yùn)量為4 000 t/h，而2015年冬季只能達(dá)到1 800 t/h，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求4 000 t/h；同時冬季運(yùn)行需要150名左右勞務(wù)工人進(jìn)行煤粉清理和滾筒凍粘清理[3]。

2.2 解決方案

自2016年10月份新疆漢泰能源有限公司引入長距離皮帶機(jī)系統(tǒng)皮帶防凍液噴灑系統(tǒng)的技術(shù)，SH01和SH02帶式輸送機(jī)，帶寬1.6 m，速度5.5 m/s，運(yùn)量4 000 t/h，由于速度較快（≥5 m/s），因此設(shè)計(jì)成3+3雙排布置形式，3組噴頭覆蓋全帶面，雙排噴頭可實(shí)現(xiàn)一用一備狀態(tài)，確保整個系統(tǒng)不停機(jī)就可實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修；正常情況可靈活切換實(shí)現(xiàn)3+1組合，3組噴頭覆蓋全帶面，另設(shè)1組專門針對與煤接觸部分的帶面再次噴射，確保膠帶與煤接觸面產(chǎn)生有效隔離層，已達(dá)到防凍粘效果；若產(chǎn)生隔離膜過薄，是可以雙排同時噴射[4]。

整個系統(tǒng)配置靈活，根據(jù)現(xiàn)場情況變化組合使用，既能節(jié)省防凍液的消耗，同時可以保證原煤與帶面形成有效的隔離層，已達(dá)到防凍粘效果。

表1 新疆漢泰能源有限公司專用防凍液的物理特性對照表

系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有反吹系統(tǒng)，保證系統(tǒng)不運(yùn)行時，將系統(tǒng)內(nèi)防凍液全部吹洗干凈，避免管路及閥門結(jié)冰。

整個系統(tǒng)設(shè)有溫控及液位報警系統(tǒng)，在室外氣溫在-5℃以下時使用，高于-5°即停機(jī)；當(dāng)水箱中防凍液用至低限時，發(fā)出配液提示信號。噴霧系統(tǒng)中的空壓機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動控制供氣壓力及啟停，當(dāng)皮帶機(jī)停止運(yùn)行時，噴霧自動停止。

圖1 膠帶防凍液噴灑系統(tǒng)圖

2.3 效果分析

經(jīng)過2016年冬季考驗(yàn)，膠帶只要少量凍粘煤，只需要每周進(jìn)行一次簡單清理即可，該技術(shù)為新疆漢泰能源有限公司解決膠帶冬季凍粘物料問題的80%，皮帶運(yùn)輸能力達(dá)到3 200 t/h，皮帶凍粘帶粉現(xiàn)象減少一半以上，基本達(dá)到與夏季膠帶落煤相同的效果，確保了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

由于防凍液價格較高，再加上管理不善等原因，致使企業(yè)為此也付出了高昂的費(fèi)用，由此實(shí)際中企業(yè)為節(jié)省原料和確保形成均勻厚度隔離膜中關(guān)系中出現(xiàn)適當(dāng)偏差，因此會在個別情況下出現(xiàn)膠帶噴灑的隔離膜過薄，而出現(xiàn)輕微凍粘煤現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

通過實(shí)際考驗(yàn)，防凍粘噴灑技術(shù)有效解決了寒冷地區(qū)戶外帶式輸送機(jī)膠帶的防凍粘現(xiàn)象，對于新疆五彩灣礦區(qū)、大井礦區(qū)以及淖毛湖礦區(qū)等均做了一個有效的示范。若要保證該項(xiàng)技術(shù)推廣，該項(xiàng)技術(shù)還需進(jìn)一步改進(jìn)，將節(jié)能的思想理念引入其中，根據(jù)室外溫度及膠帶速度的調(diào)整變化建立智能自動化模式，通過調(diào)節(jié)噴霧量的大小來適應(yīng)工況條件，已達(dá)到節(jié)能目的。另外企業(yè)還需加強(qiáng)自身管理，設(shè)置兩組防凍液池，配備不同濃度的防凍液，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r及溫度變化，分批次噴灑不同濃度防凍液已達(dá)到降低成本目的。

由此相信不久該項(xiàng)技術(shù)會被廣泛推廣，做到完全跟夏季一樣，徹底解決寒冷地區(qū)戶外長距離帶式輸送機(jī)膠帶的防凍粘現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

［1］張尊敬.DTⅡ（A）帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］天津三安科技有限公司.霧化噴嘴介紹資料［Z］.2017.

［3］新疆漢泰能源有限公司.準(zhǔn)東長距離輸煤皮帶防凍粘系統(tǒng)招標(biāo)文件［Z］.2017.

［4］新疆弘邦力嘉機(jī)電設(shè)備有限公司.準(zhǔn)東長距離輸煤皮帶防凍粘系統(tǒng)投標(biāo)文件［Z］.2017.

［5］張安明，郭社科.高壓噴霧降塵的原理及應(yīng)用［J］.煤礦安全，1998（4）：2-5.

［6］廖常初.S7-300-400PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.