郭金鑫，武思源

(太原正越工程技術(shù)有限公司，山西 太原030001)

山西煤炭運銷集團盛泰煤業(yè)有限公司選煤廠設(shè)計能力為1.50 Mt/a，原煤采用6 mm預(yù)先脫粉、80～6 mm粒級采用跳汰機分選、1.5～0.25 mm粒級粗煤泥采用離心機回收、0.25～0 mm粒級細煤泥采用壓濾機回收的聯(lián)合生產(chǎn)工藝。選煤廠選后產(chǎn)品為80～13 mm粒級塊精煤和13～0 mm粒級混煤，產(chǎn)品主要作為動力和化工用煤。在礦井建設(shè)中，已建成完整的地面生產(chǎn)系統(tǒng)，包括產(chǎn)品倉4座。在選煤廠地面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計時，由于主廠房場地標(biāo)高低于產(chǎn)品倉場地標(biāo)高6 m左右，如果采用常規(guī)帶式輸送機運輸80～13 mm粒級塊精煤產(chǎn)品，則需要多道轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，同時存在產(chǎn)品運輸系統(tǒng)復(fù)雜和塊煤過度破碎的問題。為解決這些問題，盛泰選煤廠在上倉帶式輸送機設(shè)計中，采用深槽型、22°大傾角帶式輸送機的設(shè)計方案，有效減少了塊煤產(chǎn)品水平投影輸送距離，達到了減少占地，降低投資的目的[1-2]。

1 輸送機參數(shù)設(shè)計

1.1 基礎(chǔ)參數(shù)

首先需要確定選煤廠塊煤帶式輸送機的運輸條件，參數(shù)如下：物料粒度為80～13 mm，煤炭堆積密度取0.8 t/m3，動、靜堆積角分別取12°、30°，最大運輸能力為300 t/h，帶寬初步確定為B=800 mm，布置水平長度為152 m，提升高度為61 m，布置角度為22°，槽角為60°。尾部單點連續(xù)給料，頭部滾筒卸料；工作環(huán)境潮濕、多灰。帶式輸送機截面結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。

圖1 60°槽角帶式輸送機截面結(jié)構(gòu)Fig.1 Sectional structure sketch of the belt conveyor with a trough angle of 60°

1.2 承載托輥布置形式

大傾角帶式輸送需要保證摩擦力足夠大，以減少滑料和滾料現(xiàn)象，因此必須通過增加帶面?zhèn)葔毫?，即增大承載帶面的槽角的方式增加摩擦力，經(jīng)過綜合權(quán)衡，確定選用深槽角、大傾角帶式輸送機[4]。為最大限度地增大帶面?zhèn)葔毫?，選用深槽四托輥組，而不采用傳統(tǒng)的三托輥結(jié)構(gòu)，其布置方式為中間兩輥V形布置，兩側(cè)托輥槽角增大，這種布置方式的帶面運行對中性好，便于安裝維護[5-6]。

1.3 輸送能力計算

1.3.1 帶速選取

帶速不僅影響輸送機的輸送能力、驅(qū)動功率等性能指標(biāo)，也對托輥、輸送帶等部件的選用有一定影響，對大傾角輸送機而言，帶速的大小還影響物料輸送的穩(wěn)定性。由于物料與輸送帶在落料段存在相對速度差，較高帶速所提供的摩擦力極有可能不能克服物料自身的慣性力，而使物料無法保持與輸送帶的同步運行，造成物料打滑，甚至無法輸送的問題。因此，大傾角輸送機不宜選取較高的帶速，目前國內(nèi)的大傾角帶式輸送機帶速多在3.15 m/s以下，本次設(shè)計帶速選擇為2.0 m/s[4]。

1.3.2 物料橫截面積

目前大傾角輸送機承載帶面上最大物料橫截面積計算尚無設(shè)計規(guī)范，參照GB 50431—2008《帶式輸送機工程設(shè)計規(guī)范》的計算原理，推導(dǎo)雙排V形深槽角四托輥組的物料橫截面積的公式[7]為：

S=S1+S2+S3。

S1=[2l1cosλ1+(b-2l1)cosλ2]2tanθ/4；

S2=[2l1cosλ1+(b-2l1)cosλ2]×

[(b-2l1)sinλ2/2]；

式中：S為帶式輸送機截面面積，m2；b為輸送機可用寬度，m，選取b=0.67 m；l1為中間輥長度，m，選取l1=0.22 m;λ1為內(nèi)側(cè)托輥槽角，°，選取λ1=25°;λ2為外側(cè)托輥槽角，°，選取λ2=60°；θ為物料運行堆積角，°，選取θ=12°。

代入?yún)?shù)計算，物料截面積為：S=0.028 m2+0.051 1 m2+0.020 9 m2=0.1 m2。

1.3.3 輸送能力計算

參照GB 50431—2008《帶式輸送機工程設(shè)計規(guī)范》，輸送能力計算公式為：

Q=3 600SvKρ，

式中：Q為帶式輸送機輸送量，t/h；S為帶式輸送機截面面積，m2；v為帶式輸送機帶速，m/s，K為斷面系數(shù)，選取K=0.7；ρ為物料堆密度，t/m3。

代入?yún)?shù)計算，輸送能力為:Q=3 600×0.1 m2×2 m/s×0.7×0.8 t/m2=403 t/h>300 t/h，在暫定帶寬、帶速的條件下，運輸能力滿足要求。

1.4 摩擦系數(shù)的選取

帶式輸送機模擬的摩擦系數(shù)是設(shè)計計算的主要參數(shù)，托輥的截面和結(jié)構(gòu)型式對摩擦系數(shù)的選取有很大影響，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[8-10]，3個承載托輥的上運帶式輸送機的模擬摩擦系數(shù)一般在0.02～0.03之間[11]；大傾角帶式輸送機為4個承載托輥，而大傾角帶式輸送機的模擬摩擦系數(shù)目前還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮帶式輸送機托輥的截面型式、結(jié)構(gòu)型式和實際工況，最終確定帶式輸送機的模擬摩擦系數(shù)為0.035，大傾角帶式輸送機其余計算與普通帶式輸送機相似[12]。

2 輸送機運行保證措施

2.1 輸送帶

輸送帶需要具有良好的成槽性，避免帶強過高。輸送帶厚度大時，承載帶面在60°槽角托輥組內(nèi)運行應(yīng)力大，會造成輸送帶磨損快，托輥受力偏大使托輥壽命縮短。采用“人”字形花紋膠帶，可增加塊煤與輸送帶間的摩擦力,提高防止物料滾落的能力。

2.2 入料方式

對塊煤物料的大傾角運輸而言，入料段物料的均勻穩(wěn)定性十分重要，一般需要提前提高物料速度，當(dāng)物料給入輸送帶時，物料速度應(yīng)接近帶速，且速度方向與帶速方向接近，通過輸送機入料溜槽的布置，使得塊煤物料靠重力來獲得所需的速度和方向。

2.3 防止物料滾落裝置

為解決塊煤物料在輸送機上運輸時容易失穩(wěn)而向下滾動的情況，在大傾角帶式輸送機上方每隔30 m左右設(shè)置一組防大塊物料滾動的擋板(該擋板為單向開啟)。設(shè)備正常工作時，擋板始終處于開啟狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)大塊物料向下滾動的情況時，擋板受物料的壓力作用可及時關(guān)閉，從而阻止物料繼續(xù)向下滾動[13]。

3 應(yīng)用效果

80～13 mm粒級塊煤大傾角帶式輸送機現(xiàn)已正常投入使用，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常；該塊煤大傾角輸送機的成功應(yīng)用，使得選煤廠整體平面布置緊湊、美觀、合理。塊煤產(chǎn)品、末煤產(chǎn)品帶式輸送機采用同樣角度后，便可放入同一條棧橋內(nèi)，方便生產(chǎn)運營管理，有效減少投資。

4 結(jié)語

與其他形式的塊煤大傾角輸送設(shè)備相比，塊煤深槽大傾角帶式輸送機的應(yīng)用效果更好。對于煤礦和選煤廠，22°塊煤大傾角帶式輸送機的成功應(yīng)用對未來塊煤系統(tǒng)運輸設(shè)備的發(fā)展有著舉足輕重的作用，可以在有限的距離內(nèi)，充分發(fā)揮帶式輸送機輸送能力大、效率高、工作可靠、操作簡單、便于實現(xiàn)自動化的優(yōu)點，大傾角帶式輸送機將具有更廣闊的市場前景。