付麗明

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

塊煤倉螺旋溜槽防破碎方案研究

付麗明

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

防破碎螺旋溜槽主要用于防止運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)塊煤的破碎。介紹了塊煤的破碎原因、螺旋溜槽的結(jié)構(gòu)及倉體內(nèi)螺旋溜槽的布置形式，闡述了塊煤筒倉內(nèi)螺旋溜槽防破碎的功效。并通過對筒倉內(nèi)螺旋溜槽安裝形式的改進(jìn)，進(jìn)一步強(qiáng)化了螺旋溜槽的穩(wěn)定性。

防破碎螺旋溜槽；塊煤率；貼壁式安裝

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，塊煤在熱電企業(yè)、煉鐵(鋼)廠等工業(yè)中的用量不斷加大，促使各煤礦企業(yè)加大了塊煤的產(chǎn)量。伴隨著煤炭企業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化程度的不斷提高和環(huán)保對煤炭必須密閉儲(chǔ)存(儲(chǔ)煤棚形式和筒倉、方倉形式等)的要求，導(dǎo)致了塊煤的破碎率提高，塊煤的浪費(fèi)對煤礦企業(yè)和用煤企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都帶來了不利影響，這也促使各煤礦企業(yè)對塊煤的防破碎要求進(jìn)一步提高。

防破碎螺旋溜槽可用于落差較大的皮帶機(jī)頭轉(zhuǎn)載溜槽，也可用于原煤倉和塊煤倉的塊煤防破碎。使用螺旋溜槽可減少塊煤的破碎率，從根本上解決塊煤入倉后再裝車時(shí)末煤量超標(biāo)的問題，大大提高經(jīng)濟(jì)效益。螺旋溜槽按其布置方式可分為外螺旋溜槽和內(nèi)螺旋溜槽，近年來，對螺旋溜槽的設(shè)計(jì)做了許多項(xiàng)改進(jìn)，改進(jìn)后的螺旋溜槽可大幅度提高防破碎功能和安全性能，特別適用于對煤塊率要求高的轉(zhuǎn)載點(diǎn)及儲(chǔ)煤倉。故本文提出了利用貼壁式安裝防破碎螺旋溜槽提高塊煤率的方案。

1 塊煤破碎原因

塊煤在螺旋溜槽中流動(dòng)時(shí)由于受自身重力的影響，塊煤之間產(chǎn)生相互摩擦與碰撞，在摩擦和碰撞的過程中產(chǎn)生的相互力是導(dǎo)致塊煤破碎的主要因素。塊煤間摩擦與碰撞的相互作用力越小，塊煤的破碎率就越低，若想解決塊煤破碎的問題，降低塊煤所受的相互作用力是關(guān)鍵。

由牛頓運(yùn)動(dòng)公式f=mΔv/Δt(其中，f為物體所受的力，m為物體的質(zhì)量，Δv為物料速度的變化，Δt為作用時(shí)間的變化)可知：塊煤受到的作用力與其運(yùn)動(dòng)速度的變化成正比，與運(yùn)動(dòng)碰撞時(shí)間的長短成反比。因此，降低塊煤所受作用力可以從兩方面考慮：一是通過溜槽傾角的變化減小塊煤的運(yùn)動(dòng)速度變化；二是合理地利用倉體空間延長塊煤顆粒間的碰撞時(shí)間。這樣塊煤在螺旋溜槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)能保持一個(gè)穩(wěn)定的均勻速度，理論上塊煤受到的碰撞力為零，此時(shí)塊煤相互間的碰撞幾乎不發(fā)生，塊煤破碎率最小。螺旋溜槽即是基于此原理，使塊煤在一定時(shí)間內(nèi)、一定情況下保持勻速運(yùn)動(dòng)。

2 螺旋溜槽的結(jié)構(gòu)

圖1為螺旋溜槽結(jié)構(gòu)示意圖。螺旋溜槽外形類似螺紋狀， 塊煤在里面的運(yùn)動(dòng)可分為物料導(dǎo)入階段、物料加速階段和物料勻速入倉3個(gè)階段，其物料勻速入倉階段時(shí)間保持最長，由此對 應(yīng)破碎螺旋溜槽由入料段、過渡段、標(biāo)準(zhǔn)段構(gòu)成。塊煤沿煤流方向?qū)肓锊酆螅?在重力和其他力的作用下開始加速運(yùn)動(dòng)， 當(dāng)速度達(dá)到一定值后受力平衡， 塊煤開始保持勻速運(yùn)動(dòng)。

圖1 螺旋溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

3 螺旋溜槽安裝方案

3.1 螺旋溜槽總體布置

圖2為螺旋溜槽空間總體布置示意圖。本方案為雙外螺旋溜槽，入倉后依靠倉壁固定到最下端到倉體的斜面止，能很好地防止塊煤破碎。雙螺旋溜槽能使塊煤進(jìn)倉后均勻分布，無偏倉現(xiàn)象，使煤倉得到充分利用，基本不減少倉容。

圖2 螺旋溜槽空間總體布置示意圖

3.2 接口設(shè)計(jì)

圖3為塊煤倉螺旋溜槽接口示意圖。螺旋溜槽入料段接于篩下溜槽或接于皮帶機(jī)機(jī)頭部位，盡可能地降低塊煤的沖擊高度，順煤流方向承接煤流使煤流通暢無阻。螺旋溜槽入料段順流承接煤流，減少煤塊的撞擊破碎，能保證大塊煤順利通過、煤流順暢，不出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。

圖3 塊煤倉螺旋溜槽接口示意圖

3.3 螺旋溜槽材質(zhì)的選擇

螺旋溜槽的本體采用16 mm厚的錳鋼板加工而成，具有加強(qiáng)筋；凡煤流經(jīng)過的面采用14 mm厚鉬鎳合金作為耐磨襯板，采用塞焊緊固于螺旋溜槽本體，確保設(shè)備使用壽命長，運(yùn)行安全可靠；其他部位采用錳鋼

材質(zhì)加工。

鎳合金作為耐磨襯板可預(yù)制成形，待螺旋溜槽的耐磨層完全磨損后可進(jìn)行重新鋪設(shè)，這樣螺旋溜槽本體不需要變動(dòng)，延長了螺旋溜槽的整體壽命，降低了運(yùn)營成本。

3.4 螺旋溜槽安裝固定方式

圖4為螺旋溜槽安裝縱截面示意圖。螺旋溜槽入料段及部分過渡段露出倉面以上，采用型鋼進(jìn)行固定。懸空于倉內(nèi)的螺旋溜槽采用支架與鋼結(jié)構(gòu)梁及型鋼吊掛等多種方式進(jìn)行固定。

圖4 螺旋溜槽安裝縱截面示意圖

在安裝標(biāo)準(zhǔn)段螺旋溜槽時(shí)，在倉壁上現(xiàn)場打孔，溜槽與倉壁之間的聯(lián)接固定使用穿墻高強(qiáng)度螺栓，對高強(qiáng)度螺栓表面進(jìn)行了防氧化和腐蝕處理。與傳統(tǒng)的懸掛式、懸臂支承式或內(nèi)螺旋的鋼架支承等安裝方式相比，這種貼壁式安裝方式安全、可靠，螺旋溜槽牢固耐用。貼壁式安裝固定方式的優(yōu)勢在于：螺旋溜槽溜槽緊貼倉壁，所有穿墻螺栓沿螺旋曲線均布于螺旋溜槽側(cè)板的上部及下部，通過嚴(yán)密的計(jì)算，確定螺栓分布的數(shù)量，使傳統(tǒng)的安裝固定方式中的集中載荷化為均布載荷，大大提高了可靠性。

4 結(jié)語

本螺旋溜槽方案，可有效地降低筒倉因高度過高而導(dǎo)致的塊煤破碎率，直接給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。采用貼壁式安裝方式，使得螺旋溜槽所受載荷化為均布載荷，大大提高了使用的可靠性，延長了螺旋溜槽的使用壽命，較傳統(tǒng)的固定方式，貼壁式安裝方式也給企業(yè)帶來了間接的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.

[2] 袁文伯.工程力學(xué)手冊[J].北京：煤炭工業(yè)出版社，1988.

Plan Design of Shatterproof Spiral Chute for Lump Coal Silo

FU Li-ming

(Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry, Taiyuan 030001, China)

Shatterproof spiral chutes are mainly used to prevent the breakage of coal in transportation and storage link. This paper analyzes the reason for the breakage of lump coal, designs a shatterproof spiral chute for lump coal silo, and introduces the working principle, main structure and the layout form of the chute. The chute is installed inside the silo, which can futherly strengthen the stability of the spiral chute.

shatterproof spiral chute; rate of lump coal; wall installation

1672- 6413(2015)06- 0197- 02

2015- 04- 11；

2015- 09- 18

付麗明(1980-)，男，山西長子人，工程師，本科，現(xiàn)從事于煤炭行業(yè)設(shè)計(jì)及研究工作。

TD63+4.1

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