王曉斌 陳淑蘭

華電江蘇能源有限公司句容發(fā)電分公司 常州 213143

0 引言

帶式輸送機是火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的主要設(shè)備，其能否安全、穩(wěn)定、可靠地運行直接影響到發(fā)電機組的燃煤供應(yīng)。因落料點不正導致帶式輸送機輸送帶于導料槽處跑偏屬于最常見、最多發(fā)的情況，在帶式輸送機運行過程中落料點是動態(tài)變化的，因積料或瞬時流量變化而變化，人為調(diào)整托輥組難以適應(yīng)此變化，自動液壓糾偏裝置糾偏能力有限，此類輸送帶跑偏問題難以得到徹底解決。輸送帶跑偏后導料槽兩側(cè)物料撒漏，撒漏物料清理工作量大、人工成本高、含煤廢水處理系統(tǒng)運行成本及電耗增加。導料槽結(jié)構(gòu)及設(shè)計優(yōu)化相關(guān)資料較少，缺少可借鑒的相關(guān)示例，因落料點不正導致輸送帶跑偏、導料槽兩側(cè)出現(xiàn)撒漏情況得不到有效解決，屬于業(yè)內(nèi)難題。

1 傳統(tǒng)常見導料槽結(jié)構(gòu)

1.1 矩形口導料槽

矩形口導料槽由頂板和兩側(cè)板組成，現(xiàn)階段為了增大導料槽氣體通流截面積、便于安裝干霧抑塵裝置和提高導料槽剛度，頂板一般設(shè)計成圓弧狀。此導料槽斷面由頂板和兩側(cè)板組成半封閉的矩形狀，故稱為矩形口導料槽。其斷面如圖1 所示。

圖1 矩形口導料槽斷面圖

矩形口導料槽的優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)簡單，制作難度??；物料通流面積大，不易堵料；兩側(cè)板因豎直安裝，與料流接觸應(yīng)力較小，導料槽兩側(cè)板不易磨損，使用壽命長。矩形口導料槽的缺點有：下料對中性差，帶式輸送機重載運行時輸送帶易跑偏；從圖1 中可以看出，帶寬B=1 400 mm 的帶式輸送機的矩形口導料槽因兩側(cè)板內(nèi)間距大，達980 mm，而輸送帶在承載段的寬度僅為1 243 mm，導料槽側(cè)板兩側(cè)均勻余量僅為131.5 mm（側(cè)板厚度忽略不計）。帶式輸送機重載運行時輸送帶發(fā)生跑偏后，輸送帶易跑進導料槽兩側(cè)防溢裙板內(nèi)側(cè)，物料撒漏嚴重。

1.2 喇叭口導料槽

喇叭口導料槽由頂板和兩側(cè)板組成，頂板設(shè)計與矩形口導料槽的一致。喇叭口導料槽斷面由頂板和兩側(cè)板組成半封閉的梯形狀，類似喇叭形狀，其斷面如圖2所示。

圖2 喇叭口導料槽斷面圖

喇叭口導料槽的優(yōu)點包括結(jié)構(gòu)簡單，制作難度較??；通流面積適中，不易堵料；有一定的匯聚料流功能，有利于糾正落料點。喇叭口導料槽的缺點為 匯聚料流作用不明顯，下料對中性較差，帶式輸送機重載運行時輸送帶較易跑偏。

由圖2 可以看出，B=1 800 mm 帶式輸送機的矩形口導料槽因兩側(cè)板下部內(nèi)間距大，達1 162 mm，而輸送帶在承載段的寬度僅為1 589 mm，導料槽側(cè)板兩側(cè)均勻余量僅為213.5 mm（側(cè)板厚度忽略不計）。帶式輸送機重載運行時輸送帶發(fā)生跑偏后，輸送帶易跑進導料槽兩側(cè)防溢裙板內(nèi)側(cè)，物料撒漏嚴重。

2 當前流行的技改方案

針對傳統(tǒng)導料槽的缺點，尤其是為了糾正物料堆積位置和增加自動對中下料功能，解決因落料點不正導致的輸送帶跑偏問題，應(yīng)用單位提出了一系列技改方案，付諸實施后取得了一定的效果，但離預(yù)期值還存在一定的差距。就取得的效果而言導料槽目前流行的技改方案有導料槽出口加裝導流板和導料槽內(nèi)部加裝集流擋板2 種。

2.1 導料槽出口加裝導流板

導料槽出口加裝導流板糾正物料堆積位置，利用導料槽出口的導流板把輸送帶上不正的物料在導料槽出口處進行糾正，使物料堆積位置和斷面形狀發(fā)生變化，從而解決因物料堆積不正導致的輸送帶跑偏問題。B=1 800 mm 帶式輸送機的喇叭口和B=1 400 mm 帶式輸送機的矩形口導料槽出口加裝導流板見圖3、圖4。

圖3 B=1 800 mm 帶式輸送機的喇叭口導料槽出口加裝導流板

圖4 B=1 400 mm 帶式輸送機的矩形口導料槽出口加裝導流板

從圖3、圖4 可以看出，B=1 800 mm 帶式輸送機的喇叭口和B=1 400 mm 帶式輸送機的矩形口導料槽出口加裝的導流板，其下部和上部內(nèi)間距尺寸分別為450 mm 和850 mm、350 mm 和640 mm。導料槽出口加裝的導流板底部內(nèi)間距尺寸遠小于輸送帶寬度尺寸，其撥正和匯流料流作用明顯，能達到糾正落料點的目的，導料槽出口加裝的導流板底窄上寬的設(shè)計保證了足夠的通流面積。

2.2 導料槽內(nèi)部加裝集流擋板

導料槽內(nèi)部加裝集流擋板增加導料槽自動對中下料功能，匯聚上級物料，糾正其落料方向，使輸送帶上堆積物料均勻處于輸送帶中心兩側(cè)，從而解決因物料堆積不正導致的輸送帶跑偏問題。有2 落料點的導料槽內(nèi)部加裝前后落料點集流擋板，如圖5、圖6 所示。

圖5 導料槽內(nèi)部加裝前落料點集流擋板

圖6 導料槽內(nèi)部加裝后落料點集流擋板

從圖5 和圖6 可以看出，導料槽內(nèi)部于上級落料管給料匙出口處加裝集流擋板，集流擋板上斜段有導流匯聚物料作用，集流擋板下豎直段有限制整形物料作用。上下段組合后能改變上級物料落點方向和限制料流截面作用，能達到糾正落料點的目的。

上斜段和下豎直段尺寸根據(jù)導料槽截面合理設(shè)計，上斜段與水平面夾角60°，B=1 400 mm 的帶式輸送機導料槽下豎直段內(nèi)間距為540 mm，前落料點集流擋板進口加裝匯流板，以匯流物料進入集流擋板內(nèi)部。

為降低上級料流對導料槽和輸送帶的沖擊，現(xiàn)階段上級落料管出口一般設(shè)計成給料匙結(jié)構(gòu)，以降低料流向下速度。受給料匙影響和為了便于安裝，導料槽內(nèi)部加裝的集流擋板下豎直段尺寸較小，B=1 400 mm 帶式輸送機導料槽內(nèi)加裝的集流擋板下豎直段為200 mm，上級料流不能完全被限制在集流擋板的下豎直段內(nèi)，其限制料流截面作用相對較小。

3 導料槽目前流行的技改方案存在的問題

3.1 導料槽出口加裝導流板

傳統(tǒng)常見的導料槽兩側(cè)板與輸送帶中心線平行，而導料槽出口加裝的兩側(cè)導流板與輸送帶中心線存在夾角。物料在輸送過程中，會有部分物料從導流板與輸送帶間的縫隙中通過。部分塊狀物料不可避免地會卡在導料板與輸送帶間，尤其是導流板下方布置托輥組的區(qū)域，較大的塊狀物料可能會卡在二者的縫隙處，與輸送帶發(fā)生碰磨，嚴重時導致輸送帶撕裂，存在安全隱患。

基于上述原因，一般在導料槽出口加裝導流板時，調(diào)整或拆除其下方的托輥組，以實現(xiàn)退讓功能，但輸送帶撕裂安全隱患仍不能完全消除。

3.2 導料槽內(nèi)部加裝集流擋板

傳統(tǒng)常見導料槽兩側(cè)板一般采用單層設(shè)計，而導料槽內(nèi)部加裝集流擋板后，節(jié)流擋板與原有導料槽的兩側(cè)板形成雙層結(jié)構(gòu)。物料在輸送過程中，會有部分物料從集流擋板與兩側(cè)板中的腔體中通過。一旦集流擋板破損且未被及時發(fā)現(xiàn)，部分大塊狀物料會進入腔體并卡在某部位，與輸送帶發(fā)生碰磨，嚴重時導致輸送帶撕裂，存在安全隱患。

針對上述問題，導料槽內(nèi)部設(shè)計加裝集流擋板時，放大集流擋板下豎直段與輸送帶間的間隙，降低安全隱患的同時集流功能降低，限制料流截面作用降低，落料點糾正功能減弱。

4 新型導料槽設(shè)計思路

分析矩形口和喇叭口導料槽的優(yōu)缺點及導料槽目前流行的技改方案，傳統(tǒng)設(shè)計的導料槽和技改后的導料槽使用效果均不能達到預(yù)期值，需設(shè)計新型具有自動對中下料功能，使用效果更好的導料槽。

在不影響帶式輸送機功率的前提下，設(shè)計新型結(jié)構(gòu)的、能自動對中下料的導料槽以解決落料點不正問題，如何組合使其具有自動對中下料功能且不影響功率是設(shè)計難點，部分關(guān)鍵尺寸需經(jīng)過計算校核和試驗確定?？紤]匯流使其具有自動對中下料功能，將導料槽設(shè)計成矩形口且縮小其內(nèi)間距，內(nèi)間距比水平托輥長度尺寸略大，B=1 400 mm 的帶式輸送機導料槽內(nèi)間距初定610 mm。考慮導料槽通流面積和連接問題，內(nèi)間距過小的矩形導料槽通流面積不能滿足運行要求，與上級落煤管連接時也必須加裝過渡板，加裝的過渡板會阻礙料流通過，系統(tǒng)易發(fā)生堵塞。為解決問題，設(shè)計組合式導料槽，即上段喇叭口+下段矩形口結(jié)構(gòu)，需要技改的應(yīng)用場合還能保留導料槽頂板。同時，需考慮新型導料槽上段喇叭口斜板的傾斜角度，即斜板與水平面的夾角。參考GB50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》中原煤倉設(shè)計應(yīng)符合的規(guī)定及轉(zhuǎn)運站三通設(shè)計原則，斜板與水平面的夾角不小于55°，新型導料槽上段喇叭口斜板的傾斜角度暫定65°。

5 設(shè)計原則

1）改變導料槽斷面結(jié)構(gòu)形式，即選用喇叭口+矩形口的斷面形式。

2）參考GB50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范》原煤倉設(shè)計應(yīng)符合的規(guī)定及轉(zhuǎn)運站三通設(shè)計原則，并根據(jù)運行經(jīng)驗確定導料槽上段斜面角度。

3）根據(jù)水平托輥長度暫定導料槽下部豎直段內(nèi)間距，即內(nèi)間距略大于水平托輥長度。

4）根據(jù)計算有效料流截面積暫定導料槽下部豎直段高度，以下落后直線流動的物料高度低于導料槽下部豎直段高度為原則。

5）運用CAD 軟件設(shè)計繪制導料槽，初步確定導料槽斷面相關(guān)尺寸。

6 各相關(guān)尺寸確定

根據(jù)設(shè)計思路和設(shè)計應(yīng)遵循原則，盡可能滿足現(xiàn)場改造邊界條件，本著節(jié)約成本原則，應(yīng)用CAD 軟件設(shè)計自動對中下料導料槽的相關(guān)尺寸，計算校核影響帶式輸送機額定出力的相關(guān)尺寸，待根據(jù)重載運行情況進一步調(diào)整、優(yōu)化相關(guān)尺寸，從而固化自動對中下料導料槽的相關(guān)尺寸，形成規(guī)定值進行推廣應(yīng)用。初步設(shè)計的B=1 400 mm 帶式輸送機的自動對中下料導料槽斷面如圖7 所示。

圖7 自動對中下料導料槽斷面圖（B=1 400 mm）

該導料槽相當于喇叭口+矩形口組合結(jié)構(gòu)，上斜段屬于喇叭口結(jié)構(gòu)，下豎直段屬于矩形結(jié)構(gòu)。上斜段為了能與落料管出口給料匙順利對接設(shè)計成喇叭口結(jié)構(gòu)，下豎直段為了集流自動對中下料設(shè)計成矩形口。上斜段兩側(cè)板斜面與水平面夾角為65°，避免物料因下落不暢而堆積。下豎直段兩側(cè)板豎直布置，不承受沖擊，使用壽命長且不易積料。B=1 400 mm 的帶式輸送機下豎直段內(nèi)間距尺寸暫定610 mm，比水平托輥長度大80 mm。

上級物料進入導料槽后，經(jīng)過上斜段時被初步集流，物料向下流速逐漸增大，至下豎直段時進一步被集流，增速的物料被限制在豎直段封閉腔體內(nèi)均勻布置在輸送帶中部，料流截面窄而高，落料點被強制糾正。物料出導料槽后會有一定的坍塌，但布置在輸送帶中心線兩側(cè)不均勻性誤差較小，不會導致輸送帶跑偏。

7 截面積計算校核

7.1 料流截面積

以B=1 400 mm 的帶式輸送機為例，帶式輸送機帶寬B為1 400 mm，帶速V為2.5 m/s，功率Q為1 500 t/h，取料流密度ρ為0.85 t/m3，計算料流截面S為

7.2 自動對中下料導料槽下豎直段與輸送帶構(gòu)成的封閉區(qū)域截面積

運用CAD 軟件，繪制自動對中下料導料槽下豎直段與輸送帶構(gòu)成的封閉區(qū)域，利用合并命令，將此封閉區(qū)域合并成一個整體。再運用CAD 查詢面積功能，查詢得知自動對中下料導料槽下豎直段與輸送帶構(gòu)成的封閉腔體截面積為0.25 m2，自動對中下料導料槽下豎直段與輸送帶構(gòu)成的封閉區(qū)域及面積如圖8 所示。

圖8 矩形口與輸送帶封閉區(qū)域及面積

比較帶式輸送機額定功率下料流截面積和自動對中下料導料槽下豎直段與輸送帶構(gòu)成的封閉區(qū)域截面積數(shù)據(jù)可以看出，自動對中下料導料槽下豎直段與輸送帶構(gòu)成的封閉區(qū)域截面積大于額定出力下料流截面積，說明自動對中下料導料槽下豎直段相關(guān)尺寸是合理的。

8 加工制作工藝及要求

自動對中下料導料槽上斜板和下豎直板均選用6 mm（Q235B 基板）+6 mm（堆焊層）的埋弧焊板，法蘭和筋板選用Q235B 材料。

因埋弧焊板不能大角度彎曲，導料槽上斜板和下豎直板分段下料，采用焊接拼接工藝進行連接組成自動對中下料導料槽側(cè)板合件。拼接完成后再與法蘭進行焊接連接組成帶法蘭側(cè)板合件。焊接連接時，基板層選用J507 焊條，采用手工電弧焊焊接；堆焊層選用ER307Si（H09Cr21Ni9Mn7Si）實心焊絲，采用二氧化碳氣體保護焊焊接；筋板和夾持器底座因安裝在導料槽兩側(cè)板基板上，選用J507 焊條，采用手工電弧焊焊接。

針對部分應(yīng)用場合，如物料體積和比重較大，為提高自動對中下料導料槽整體剛度，可在自動對中下料導料槽側(cè)板外壁面交線處加裝等邊角鋼。選用J507 焊條，采用手工電弧焊焊接工藝將其與自動對中下料導料槽側(cè)板和筋板進行焊接連接。導料槽側(cè)板外壁面交線處加裝等邊角鋼（見圖9）。

圖9 自動對中下料導料槽側(cè)板外壁面交線處加裝等邊角鋼

9 結(jié)語

某電廠加倉段B=1 400 mm 帶式輸送機導料槽改進為自動對中下料導料槽的結(jié)構(gòu)后，額定功率運行時，料流截面較窄，物料均勻分布在輸送帶中心線兩側(cè)，料流兩側(cè)均勻平整。輸送帶無跑偏現(xiàn)象，解決了因落料點不正導致的輸送帶跑偏問題。

借鑒設(shè)計及應(yīng)用經(jīng)驗，針對不同帶寬的帶式輸送機，設(shè)計不同尺寸的自動對中下料導料槽取得預(yù)期效果，得到廣泛推廣應(yīng)用。進一步延伸應(yīng)用在振動給料機出口、其他溜筒出口、鎖氣漏斗內(nèi)部等區(qū)域，加裝類似于自動對中下料導料槽的導流裝置，能有效改善料流方向，減小沖擊角度，降低磨損，延長料流通過部件使用壽命。

為解決因落料點不正導致的帶式輸送機輸送帶跑偏問題，分析傳統(tǒng)導料槽的結(jié)構(gòu)缺陷和目前流行的技改方案，拓寬設(shè)計思路，科學合理設(shè)計自動對中下料導料槽，解決業(yè)內(nèi)難題，同時也可為解決實際生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)難題提供借鑒。