劉達(dá)味

（河北港口集團(tuán)港口機(jī)械有限公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

秦皇島港帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)接塔內(nèi)溜槽出現(xiàn)粘煤堵料、溜槽落料不集中、物料間撞擊和沖擊易產(chǎn)生分散粉塵、物料流動(dòng)剪切空氣易引起誘導(dǎo)風(fēng)、導(dǎo)料槽密封不嚴(yán)容易引起撒料、粉塵外泄、落料點(diǎn)不正容易造成皮帶機(jī)跑偏等現(xiàn)象，普遍存在于各個(gè)秦皇島港股份公司，造成生產(chǎn)停滯，嚴(yán)重影響作業(yè)連續(xù)性，給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。

針對(duì)以上問題，開發(fā)一種溜槽外形改造技術(shù)，該技術(shù)基于物料仿真分析，根據(jù)結(jié)果對(duì)溜槽外形進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，將原有轉(zhuǎn)接塔溜槽外形改造成多邊曲線溜槽形式，優(yōu)化溜槽設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，確保良好的受料點(diǎn)，達(dá)到降低沖擊速度、消除粉塵和物料溢出，進(jìn)而延長輸送系統(tǒng)各部件的使用壽命、保障皮帶出力及減少皮帶維護(hù)，提高皮帶的輸送效率。

1 技術(shù)方案

運(yùn)用離散元方法對(duì)散裝物料的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，以及對(duì)不同物料的密度、粒度以及含水量等的分析，通過三維建模，運(yùn)用顆粒學(xué)仿真，確定物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，確定系統(tǒng)解決方案，優(yōu)化和完善曲線溜槽除塵系統(tǒng)，以提高轉(zhuǎn)運(yùn)和輸送系統(tǒng)生產(chǎn)效率，提高安全運(yùn)營水平及除塵質(zhì)量。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可有效抑制物料下落產(chǎn)生的誘導(dǎo)風(fēng)及粉塵的產(chǎn)生。

1.1 膠帶機(jī)參數(shù)

帶寬2000 m，帶速5.2 m/s，額定運(yùn)量6480 t/h。

1.2 物料特性

通過物料為煤，堆密度0.85 m3/t，粒度≤50 mm；物料溫度：常溫；含水量12%～25%，物料安歇角45°。

1.3 粉塵產(chǎn)生原因

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)分析，七公司T26 塔內(nèi)BJ7-2～BJ8-1 原結(jié)構(gòu)溜槽形式如圖1 所示，T15 塔內(nèi)BQ7 皮帶機(jī)轉(zhuǎn)載過程存在大量粉塵及堵料的原因有以下兩個(gè)。

圖1 T26 塔內(nèi)BJ7-2～BJ8-1 原結(jié)構(gòu)溜槽形式

（1）物料落差大、導(dǎo)料槽結(jié)構(gòu)和密封不合理。大量的物料通過落煤溜槽跌落到皮帶時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高正壓，造成落料點(diǎn)處的氣壓急劇增高，皮帶以5.2 m/s 的速度運(yùn)行，由于沒有得到釋放空間，高壓粉塵會(huì)順著導(dǎo)料槽的縫隙高速噴射出來，從而造成嚴(yán)重的揚(yáng)塵。

（2）原有溜槽結(jié)構(gòu)不合理，會(huì)出現(xiàn)物料堆積，當(dāng)物料水分偏大時(shí)，物料會(huì)堵塞。

1.4 現(xiàn)場(chǎng)問題點(diǎn)情況說明

（1）現(xiàn)有皮帶機(jī)落煤溜槽，呈簡(jiǎn)單的四方直筒狀，物料流經(jīng)時(shí)，不能控制物料流速；物料對(duì)皮帶沖擊磨損大，粉塵產(chǎn)生較多。

（2）現(xiàn)有溜槽結(jié)構(gòu)不合理，當(dāng)濕度較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)堵塞物料情況。

（3）現(xiàn)有導(dǎo)料槽耐磨襯板及防溢裙邊使用效果不好，造成撒漏料嚴(yán)重，大量粉塵外溢。

（4）皮帶卸料處，采用傳統(tǒng)卸料裝置，沒有考慮內(nèi)部物料方向和速度，卸料不均勻?qū)е缕芰Σ痪猓淞宵c(diǎn)不正造成皮帶跑偏。

1.5 設(shè)計(jì)思路

T26 塔內(nèi)BJ7-2～BJ8-1 改造優(yōu)化后的曲線溜槽形式如圖2 所示，BQ7改造優(yōu)化后的曲線溜槽如圖3 所示。

圖2 T26 塔內(nèi)BJ7-2～BJ8-1 改造優(yōu)化后的曲線溜槽形式

圖3 BQ7 改造優(yōu)化后的曲線溜槽

改造后的T26 塔內(nèi)BJ7-2～BJ8-1上中部溜槽如圖4 所示。將下部法蘭接口由四邊形混合過渡到八邊形結(jié)構(gòu)，多邊形結(jié)構(gòu)可防止拐角處積料，并起到匯集物料的作用；改造后的T26 塔內(nèi)BJ7-2～BJ8-1 下部曲線溜槽如圖5 所示。曲線溜槽的截面形式為U 形的多邊形結(jié)構(gòu)，上口至下口由大變小做收口處理，其形狀似勺，落料點(diǎn)集中，有效防止皮帶跑偏；曲線溜槽的曲線物料運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)，物料切入角由上口60°，每500mm 高度過度5°，平緩過度至物料下口切入角度為45°，使物料能夠平穩(wěn)、順暢地進(jìn)入下級(jí)皮帶，可防止拐角處積料，并起到匯集物料的作用，能夠減小沖擊，降低誘導(dǎo)風(fēng)量，可有效抑制揚(yáng)塵；溜槽內(nèi)部襯板：內(nèi)部襯板選配沖擊面要熔瓷襯板，其他位置選用普通耐磨襯板。

圖4 改造后的T26 塔內(nèi)BJ7-2～BJ8-1 上中部溜槽

圖5 改造后的T26 塔內(nèi)BJ7-2～BJ8-1 下部曲線溜槽

1.6 運(yùn)用離散元方法對(duì)散裝物料的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析[1]

對(duì)物料的密度、粒度以及含水量等的分析，通過三維建模，運(yùn)用顆粒學(xué)仿真，確定物料運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，確定系統(tǒng)解決方案，優(yōu)化和完善曲線溜槽除塵系統(tǒng)，以提高轉(zhuǎn)運(yùn)和輸送系統(tǒng)生產(chǎn)效率，提高安全運(yùn)營水平及除塵質(zhì)量。對(duì)BQ7 溜槽改造前后進(jìn)行顆粒離散元仿真對(duì)比如6、圖7 所示。

圖7 BQ7 改造后溜槽結(jié)構(gòu)顆粒仿真

原結(jié)構(gòu)在物料拐角處有明顯堵料情況，原結(jié)構(gòu)為豎向給料，豎向給料會(huì)有一個(gè)位置堆積很多物料，這樣不僅給皮帶造成壓力，也給溜槽造成很大壓力。優(yōu)化后改成曲線溜槽后，基本沒有積煤點(diǎn)，料流順暢，不會(huì)在溜槽里面出現(xiàn)堵料積煤的情況，料流到皮帶上時(shí)基本上是水平放置到皮帶上，減小灑落揚(yáng)塵現(xiàn)象。

改造優(yōu)化后的曲線溜槽特點(diǎn)有：①保證物料匯集成一定的形狀然后輸送；②減少物料攜帶空氣，降低下落速度，減少對(duì)溜槽的內(nèi)襯的直接沖擊；③實(shí)現(xiàn)物料朝著輸送帶方向以低沖擊力角度和接近輸送帶傳送速度運(yùn)行；④降低物料流的重力加速度，減少物料的破碎和粉塵，減少物料下落時(shí)產(chǎn)生的誘導(dǎo)風(fēng)，減少物料對(duì)設(shè)備的沖擊，較少?zèng)_擊噪聲；⑤減少除塵設(shè)備的投入及運(yùn)行成本，減少原有溜槽耐磨襯板的更換成本，提高整體經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到“降本增效”的目標(biāo)。

2 應(yīng)用情況及實(shí)施效果

通過對(duì)七公司各個(gè)轉(zhuǎn)接塔內(nèi)溜槽優(yōu)化改造成曲線溜槽，不易出現(xiàn)掛料、積料、物料堵塞、物料溢出、皮帶沖擊跑偏現(xiàn)象，能夠有效抑制粉塵的產(chǎn)生，減小設(shè)備的磨損程度，延長設(shè)備的使用壽命并提高生產(chǎn)運(yùn)行效率。將原有的頭部漏斗、上中部溜槽和下方溜槽進(jìn)行改造，由四方結(jié)構(gòu)的溜槽優(yōu)化改造成截面為U 形的多邊形結(jié)構(gòu)，落料沖擊位置做收口處理，多邊形結(jié)構(gòu)可防止拐角處積料，并起到匯集物料的作用，曲線溜槽的截面形式為U 形的多邊形結(jié)構(gòu)，上口至下口由大變小做收口處理，其形狀似勺，落料點(diǎn)集中，有效防止皮帶跑偏，曲線溜槽能夠減小沖擊，降低誘導(dǎo)風(fēng)量，可有效抑制揚(yáng)塵，溜槽內(nèi)部襯板選配沖擊面要熔瓷襯板，其他位置選用普通耐磨襯板，減小設(shè)備的磨損程度，延長設(shè)備的使用壽命并提高生產(chǎn)運(yùn)行效率。優(yōu)化溜槽設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，確保良好的受料點(diǎn)，達(dá)到降低沖擊速度、消除粉塵和物料溢出，進(jìn)而延長輸送系統(tǒng)各部件的使用壽命、保障皮帶出力及減少皮帶維護(hù)，提高皮帶的輸送效率。解決目前存在的粉塵大、堵料嚴(yán)重、皮帶跑偏等運(yùn)行問題，適合在港區(qū)進(jìn)行推廣。

3 經(jīng)濟(jì)效益

人工費(fèi)11.25 萬，材料費(fèi)25 萬元，機(jī)械費(fèi)5 萬元。

制造成本=人工費(fèi)+材料費(fèi)+機(jī)械費(fèi)=41.25 萬元

直接經(jīng)濟(jì)效益：合同價(jià)-制造成本=50-41.25=8.75 萬元

每年大約節(jié)省清料人工費(fèi)用成本：清料人工費(fèi)4.6 萬元，節(jié)省的流機(jī)費(fèi)用相當(dāng)于資金進(jìn)項(xiàng)，按3 h/d，則一年能提高的資金進(jìn)項(xiàng)為：流機(jī)節(jié)支10.95 萬元；提高了工作的效率約20%，按港方修理的裝車漏斗及襯板數(shù)量為2 個(gè)/月，利潤率30%計(jì)算，則一年能提高的資金進(jìn)項(xiàng)為：維修收入增量4.32 萬元，效益總計(jì)28.62 萬元。

4 結(jié)束語

圖6 BQ7 溜槽原結(jié)構(gòu)顆粒仿真

通過對(duì)七公司各個(gè)轉(zhuǎn)接塔內(nèi)溜槽優(yōu)化改造成曲線溜槽，從源頭上抑制粉塵的產(chǎn)生和擴(kuò)散，很好地解決了目前存在的粉塵大、堵料嚴(yán)重、皮帶跑偏等運(yùn)行問題，能夠有效抑制粉塵的產(chǎn)生，減小設(shè)備的磨損程度，延長設(shè)備的使用壽命并提高生產(chǎn)運(yùn)行效率，適合在港區(qū)進(jìn)行推廣，為集團(tuán)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。