郝雪亮

（廣州港股份有限公司新港港務(wù)分公司，廣東廣州 510730）

0 引言

廣州港股份新港港務(wù)分公司西基操作中心，是華南地區(qū)高自動(dòng)化程度的專業(yè)煤炭裝卸碼頭，也是國家“七五”計(jì)劃十大水運(yùn)工程之一。該碼頭是珠三角地區(qū)、乃至全省各用煤企業(yè)、火力發(fā)電廠的燃煤重要供應(yīng)點(diǎn)，年卸煤量為1350 萬噸，吞吐量近2000 萬噸。

廣州港股份新港港務(wù)分公司西基操作中心有2 臺皮帶機(jī)，分別為BC37、BC38 落皮帶機(jī)。BC3、BC4 為主要進(jìn)煤線流程，進(jìn)煤線運(yùn)行多年且使用頻繁、作業(yè)量大，現(xiàn)場落煤管為傳統(tǒng)方形落煤管導(dǎo)料槽，設(shè)備陳舊、銹蝕嚴(yán)重，內(nèi)部襯板磨損嚴(yán)重，需要花費(fèi)大量人力物力去修補(bǔ)漏斗穿孔造成的灑漏，導(dǎo)料槽為簡易導(dǎo)料槽，無頂蓋密封，落料點(diǎn)采用托輥承載導(dǎo)致現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)下存在料點(diǎn)處揚(yáng)塵、自由擴(kuò)散情況。需對這2 個(gè)普通落料漏斗進(jìn)行升級改造，改成一種物料軟著陸的3D 曲線落料滑槽。

1 傳統(tǒng)落料滑槽改造的必要性

（1）落料滑槽破損造成的漏煤漏不僅會(huì)影響貨運(yùn)質(zhì)量，也會(huì)對設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。同時(shí)，高揚(yáng)塵煤運(yùn)行時(shí)人員無法有效地監(jiān)控，檢修人員也無法在現(xiàn)場檢查和檢修設(shè)備。

（2）落料滑槽破損易造成粉塵濃度超標(biāo)。由于粉塵濃度過高，皮帶機(jī)的所有部位以及電纜槽盒上積有大量粉塵，留有著火的安全隱患。

（3）現(xiàn)在許多新的耐磨材料出現(xiàn)，這在一定程度上提高了滑槽的使用壽命，但解決不了物料轉(zhuǎn)運(yùn)過程中產(chǎn)生的落料不正和漏斗襯板易磨損更換維修難度大等問題。

2 3D 曲線落料滑槽的特點(diǎn)

首先，利用離散學(xué)（Discrete Element Method，DEM）原理，對物料及空氣二相流的狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)分析，研究物料粒子的彈性、黏性、塑性、形變等級、滑動(dòng)、膨脹和流動(dòng)性，然后結(jié)合帶式輸送機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，轉(zhuǎn)運(yùn)站落料管的布置進(jìn)行三維（3D）設(shè)計(jì)、建模。

采用散料模擬軟件分析煤流的滑落過程，判斷模型能否對煤流進(jìn)行全程導(dǎo)流，能否使物料從無續(xù)墜落轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐幕溥^程，保證物料的匯集輸送。對原設(shè)計(jì)不合理的模型位置進(jìn)行修改，再次在軟件上進(jìn)行模擬。上述過程是個(gè)可以重復(fù)的過程，直至得出最佳模型。

表1 3D 滑槽與普通落煤管的性能對比

3 改造方案的實(shí)施

（1）內(nèi)襯材料：在沖擊點(diǎn)采用三合一結(jié)構(gòu)（陶瓷+橡膠+鋼板）的加強(qiáng)型陶瓷襯板（圖1），為一次硫化成型。其特點(diǎn)是陶瓷采用25 mm，配合帶邊框的鋼板一次硫化成型，用于大沖擊及高運(yùn)量帶來的高磨耗工況。

（2）頭部漏斗及卸料罩：在皮帶機(jī)頭部漏斗中安裝新型卸料罩，取消傳統(tǒng)的格柵設(shè)計(jì)。卸料罩采用非常小沖擊角度收集并限制物流流動(dòng)，既可形成物料匯集且不易堆積，減少攜帶風(fēng)量，減緩物料沖擊而造成的粉塵，同時(shí)又可保證物料水分含量大時(shí)不發(fā)生堵煤現(xiàn)象。卸料罩為3D 曲面結(jié)構(gòu)，用非常小的沖擊角度收集并限制運(yùn)動(dòng)的物料流，以減少?zèng)_擊力、防止物料堆積和磨損，使物料向帶式輸送機(jī)下方平緩流動(dòng)。當(dāng)物料垂直流動(dòng)以后，物料流的方向會(huì)被輕微改變，以便與接收帶式輸送機(jī)中物料流的方向相一致。

圖1 三合一陶瓷磚襯板

（3）中部曲線落煤管：中部曲線落煤管的設(shè)計(jì)，能有效解決常規(guī)落煤管拐彎死角的問題，也能控制物料流動(dòng)速度和流動(dòng)形態(tài)，并達(dá)到以下效果：①物料沿著落煤管流動(dòng)，形成集束，大大減少細(xì)小顆粒擴(kuò)散形成粉塵的概率；②物料無大沖擊地流動(dòng)，物料之間和物料與管壁之間無大碰撞，細(xì)小顆粒不會(huì)飛濺到空中形成粉塵；③由于物料無大的沖擊流動(dòng)，延長其使用壽命；④應(yīng)保證所有落料點(diǎn)和其下的受料帶式輸送機(jī)對中，實(shí)現(xiàn)對受料帶式輸送機(jī)的無沖擊中心加料，運(yùn)行期間不應(yīng)發(fā)生落料點(diǎn)不正的現(xiàn)象；⑤控制物料流動(dòng)速度在一定范圍，減少誘導(dǎo)風(fēng)產(chǎn)生及揚(yáng)塵；⑥正常工況下，不能有堵料現(xiàn)象，其轉(zhuǎn)運(yùn)能力不能低于相應(yīng)帶式輸送機(jī)的額定輸送能力，并應(yīng)具有兼容所輸送物料混雜異物的能力。

（4）糾偏卸料罩。承接匙安裝于各輸送轉(zhuǎn)運(yùn)槽底部，用于接收物料流并將其放在受料帶式輸送機(jī)上。承接匙的設(shè)計(jì)應(yīng)確保將物料逐漸卸載到受料帶式輸送機(jī)上，以便物料的移動(dòng)方向與受料帶式輸送機(jī)運(yùn)行方向相同，且其速度應(yīng)接近受料帶的速度，以有效減少粉塵的產(chǎn)生。因空間受限，無法在落料末端設(shè)置承接匙，所以用糾偏卸料罩代替。這樣可以很好地控制料流滑落入皮帶的落料點(diǎn)和力的方向，使得皮帶落料居中、物料在水平面垂直于皮帶方向沒有沖擊力，從而保證皮帶不跑偏。同時(shí)，糾偏卸料罩還能避免由物料的濕度、黏度等導(dǎo)致的皮帶偶爾跑偏的問題（圖2、圖3）。

圖2 曲線落煤管改造方案

圖3 曲線落煤管改造方案3D 效果

4 改造效果（圖4）

圖4 落料模擬效果

（1）物料軟著陸，對襯板沖擊小，磨耗低，大大提高了襯板的使用壽命。

（2）抑塵效果好，可控的整體料流，避免了傳統(tǒng)落料滑槽中的無序碰撞，產(chǎn)生極少量的粉塵，同時(shí)煤流內(nèi)部空氣量減少，避免粉塵擴(kuò)散機(jī)會(huì)。

（3）落料點(diǎn)位置正，避免發(fā)生落料不正導(dǎo)致的皮帶運(yùn)行跑偏。