輸煤皮帶下落煤管3—DEM堵煤、防塵綜合治理

李文韜

一、改造前設備（系統）狀況及產生問題的原因分析

二、堵煤機理概述

堵煤產生的原因簡而言之就是煤流在落煤管中運行速度衰減至零，在落煤管中產生滯留，并不斷的堆積，導致落煤管通流面積減小，當物料堆積到一定程度后，量變就會達到質變，使整個落煤管完全堵塞，發生堵煤現象。落煤管產生堵煤現象的原因可分為沖擊點堵煤和溜槽掛煤堵煤兩種。沖擊點堵煤發生在落煤管拐角處以及料斗側面，煤流產生沖擊后，煤流速度大大降低，如果水分含量高、粘度大的煤質，堵煤現象將會更加頻繁。溜槽掛煤堵煤是當存在煤炭中水份含量偏高，加之輸煤溜槽表面粗糙、摩擦系數高，以及溜槽傾角偏小等原因，造成物料輸送過程中，細粘的物料逐步從底部和兩側直角部位開始形成掛料，掛料會越積越厚，不斷減小落煤管的過流面積，最終形成堵煤，掛料堵煤相比沖擊堵煤更難以清除。堵煤還容易導致物料下落時落料點不正，引起皮帶運行跑偏。

目前為減少轉運站溜槽堵煤現象的發生以及便于溜槽堵塞后的疏通，通常采用的解決方法是在溜槽上設計安裝倉壁振動器，而現在輸煤系統溜槽是沒有安裝倉壁振動器的，當溜槽產生積煤時只能聽之任之，堵煤時也只有完全靠人工疏通。

三、皮帶下落煤管堵煤原因分析

通過對膠帶下落煤管布置圖紙分析，結合3-DEM（Discrete Element Methods）轉運點技術關于粉塵、堵煤方面的機理論述，認為其產生堵煤原因有多個方面，現進行一一闡述：

1、由于膠帶速度為4.8m/s，而膠帶機頭部滾筒與頭部漏斗物料沖刷面間距較小，物料流通面積較小，如左圖所示，物料以4.8m/s速度從皮帶拋出后，幾乎成垂直的角度沖擊頭部漏斗，頭部漏斗處的轉角設計導致物料從膠帶機頭部拋出后幾乎成垂直的角度沖擊頭部漏斗，在輸送干燥的燃料時容易引起粉塵的產生并增加進入落煤管的誘導風量；在煤含水量超標時，則容易造成沖擊性積煤、堵煤，影響設備的正常運行。由于頭部漏斗正面受到煤流沖擊劇烈，襯板磨損嚴重，設備維護量較大。

2、落煤管內安裝襯板的凸凹不平，大大增加了輸煤溜槽表面粗糙摩擦系數，煤流運行過程中極易產生掛料性堵煤。目前使用的落煤管截面為方形，細粘的物料逐步從底部和兩側直角部位開始形成掛料，落煤管內一旦出現掛料情況，就會產生“滾雪球”效應，落煤管很快發生堵塞。

四、改造技術措施

通過對下落煤管跑偏、堵煤產生的原因分析，結合3-DEM轉運點技術應用，通過優化輸煤產品結構和配置解決上述存在問題。具體而言采用3-DEM分散物料集流技術設計的流線型落煤管和頭部集流導流裝置可以保證管內物料規律化匯集流動，最大程度降低物料下落過程中對落煤管的沖擊，減小沖擊性磨損、堵煤，并有效減小煤流對皮帶的沖擊破壞、降低噪音，保證膠帶受料對中，避免膠帶因落料點不正產生跑偏。對于耐磨材料的選擇，在考慮耐沖擊和磨損的同時，必須要保證落煤管煤流沖刷面摩擦系數要低，因此選擇即耐磨又光滑的鏡面復合鋼板方法來解決溜槽掛料堵煤問題。為減小落煤管的積煤情況，在落煤管易堵位置采用柔性振動結構設計，有效防止落煤管堵煤情況的發生。

（一）、落煤管系統降塵、防堵改造措施

1.拆除皮帶機機頭位置頭部漏斗，更換為通徑面積更大的頭部漏斗，如左圖所示。并在該漏斗內設計安裝3-DEM集流導流裝置，保證物料在離開上一級膠帶后以匯集流的形式、按照近似拋物線的軌跡順滑流暢地進入三通、溜槽。改造后頭部漏斗不再有積料堵煤情況，同時能夠減少下落的煤流攜帶風量，對粉塵的抑制也有好處；集流導流防堵裝置采用耐磨復合板焊接而成，由于皮帶機頭部安裝有除鐵器，頭部集流導流裝置采用不銹鋼材料制作，夾套式結構，設計有減振彈簧、落料角度偏轉調節，具有耐磨、防粘煤的功效，充分滿足設備運行的工況要求和使用壽命要求。

2.對BF1皮帶機下方電動三通進行改造，更換為1臺擋板煤流傾角為68～70度的防卡堵電動三通。由于煤流傾角加大，可有效減小三通擋板積煤、堵煤情況發生。三通擋板采用夾套式結構保證其足夠的耐磨壽命，擋板面板采用鏡面復合耐磨鋼板制成，具有耐沖擊、耐磨損以及摩擦系數小的特點；

由于頭部漏斗采取了擴容措施，更換的電動三通較先前的位置向右移動了300mm.為保證煤流下落順暢，三通進口尺寸由原來的1300mm擴容至1400mm。如上圖所示。

3.在易發生堵煤的位置改原傳統的剛性振動方式為具有我公司專利技術的柔性振動方式。柔性振動防堵的工作原理是：在易堵煤落煤管段上下采用柔性法蘭連接，彈性懸掛系統支吊，振動電機振打。當皮帶機系統開始輸煤時，煤流傳感器獲得信號，振動系統進入工作狀態。振動控制系統結合不同的煤種通過PLC設定振動時間和振動間隔，實現自動定時振打。在彈性支吊系統作用下落煤管只需獲得振動電機較小的擊震力即可產生較大的振幅，實現共振，達到高頻率低振幅的振打目標，提高振動效率，保護系統安全。由于通過PLC控制的振動器對落煤管進行的高頻低幅振打，能夠將尚未與落煤管粘連緊密的煤泥震落下來，能夠確保落煤管始終不會發生嚴重積煤現象，做到了防范于未然。

4.落煤管煤流沖刷面襯板采用鏡面耐磨復合鋼板制作，鏡面耐磨復合鋼板是在普通鋼板表面冶金結合一層高抗磨耐磨合金，在獲得高硬度的同時保持良好的韌性和耐沖擊性能。耐磨復合鋼板區別于國內其他各類耐磨合金板的最大特點就是表面沒有凸凹不平的焊縫，其表面粗糙度不低于不銹鋼，而且耐磨層的表面硬度分布做到非常的均勻。鋼板表面致密、光滑、平整度高；可承受持續的沖擊。具有不掛煤、使用壽命長的特點（沖刷嚴重部位使用壽命不低于3年）。

5.取消落煤管出口緩沖叉，出口落煤管外形采用流線型設計，煤流在其作用下能夠沿膠帶運行方向被切向引入皮帶，在修正落料點的同時減小物料下落對皮帶的沖擊；煤流運行時與流線型落煤管圓滑過渡接觸，大大降低物料對落煤管的沖擊，消除了沖擊拐點，順滑流動，煤流速度不會衰減，從大大降低了落煤管積煤、堵煤的情況。

落煤管斷面采用U形設計（左圖所示），可對物料流動起到聚流作用，確保燃煤進膠帶居中而不會發生偏載跑偏現象，U截面也不易發生落煤管掛料積煤情況。

五、改造后達到的效果

（一）落煤管使用壽命較目前大大提高，降低落煤管的維護工作量。

（二）大大降低物料下落對膠帶的沖擊情況，有效延長膠帶使用壽命。

（三）修正物料運行下落的落料點，提高膠帶的輸送效率，保證改造后不會產生重載跑偏情況，達到膠帶設計輸送能力。

（四）通過改造，落煤管堵煤現象大大減少，基本不會發生堵煤情況，并可以徹底解決由于落煤管內積煤導致物料下落時落料點不正的問題。

（五）系統運行時產生的粉塵環境污染較目前得到較大改善。