王國棟，丁淑英，韓建設(shè)

(兗煤藍(lán)天清潔能源有限公司，山東 鄒城 273516)

膠帶輸送機(jī)是通用的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，具有優(yōu)質(zhì)、高效、工藝適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域。我國生產(chǎn)制造的膠帶輸送機(jī)類型較多，在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，膠帶輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大的提高。傾角斗式膠帶輸送機(jī)作為膠帶輸送機(jī)的主要種類之一，具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、占用空間小、便于布置、投資低等優(yōu)點(diǎn)，并能在較小空間將物料連續(xù)提升較大高度，正被更多行業(yè)推廣使用。傾角斗式膠帶輸送機(jī)物料防拋灑系統(tǒng)在潔凈煤廠輸送物料中的應(yīng)用，一方面提高了傾角帶式輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，另一方面也有效地解決了潮濕物料在傾斜輸送過程中的拋灑問題，確保物料輸送的安全性，并為類似項目提供重要的參考價值。

1 現(xiàn)狀分析

傾角斗式膠帶輸送機(jī)是潔凈煤廠煤粉制備車間原煤輸送核心設(shè)備之一，肩負(fù)著整條潔凈煤生產(chǎn)線用原煤的運(yùn)輸任務(wù)。該膠帶輸送機(jī)于2017年由兗礦東華建設(shè)公司安裝完成，其作用是將地坑膠帶輸送的原煤提升至立式磨粉機(jī)頂端原煤儲備倉進(jìn)行暫時緩存。主要工藝參數(shù)見表1。

表1 膠帶輸送機(jī)主要工藝參數(shù)

傾角斗式輸送機(jī)運(yùn)送的原煤來自南屯煤礦選煤廠，水分達(dá)到10%。潮濕的原煤和膠帶有一定的粘合力，在輸運(yùn)過程中由于原煤堆積在輸運(yùn)膠帶上，形成一定的聚合力，當(dāng)輸送到緩存?zhèn)}入料口后，有部分潮濕原煤仍然會粘附在膠帶上，當(dāng)膠帶運(yùn)行到下行方向后煤粉就會逐漸撒落到托輥架體傾斜面上(圖1)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，使用傾角斗式輸送機(jī)輸送100 t原煤約有7%會被拋灑到傾斜面上[1-2]。由于傾角斗式輸送機(jī)是坐落在約40°的傾斜面上，散落到傾斜面上的原煤，在清理過程中作業(yè)十分困難，清理非常危險，給生產(chǎn)和安全都造成了很大的問題。同時煤粉在膠帶下長期堆積與運(yùn)行膠帶摩擦?xí)心Σ林鸬奈ｋU。

圖1 傾角斗式膠帶輸送機(jī)堆積原煤

2 傾角斗式膠帶輸送機(jī)物料防拋灑系統(tǒng)

2.1 設(shè)計拍擊清掃器

目前，由于傾角斗式輸送機(jī)機(jī)頭改向輪和驅(qū)動輪距離近，造成了水平空間小，依靠煤粉自身重力從膠帶上面脫落畢竟有限，通過市場調(diào)研后，技術(shù)人員共同研討增加一種拍擊器。增加膠帶振動的幅度，解決粘附在膠帶上的潮濕煤粉不下落問題。在有限空間安裝拍擊清掃器，可以加大膠帶的震動幅度，擴(kuò)大煤粉脫落的范圍[3-4]。

技術(shù)人員共同研討后，采用2種方案，一種為動力驅(qū)動式膠帶拍打清掃器；一種借助輸送膠帶的驅(qū)動輪利用偏心凸輪的原理，設(shè)計一種無動力式的清掃器，這種清掃器可以充分利用目前有限的空間，減少材料的投入。

如圖2所示，將驅(qū)動型清掃器用于回程膠帶，利用輥錘的旋轉(zhuǎn)方向和回程輸送帶的運(yùn)行方向相反，通過輥錘對帶面錘擊，有效振打下行膠帶表面附著的原煤，達(dá)到清掃的目的[2]。

圖2 動力膠帶拍打清掃器

傾角斗式膠帶輸送機(jī)配備有多個改向驅(qū)動輪，從節(jié)能的角度，可以借助驅(qū)動輪的摩擦力作為拍打器的驅(qū)動力，設(shè)計一種無動力的拍打清掃器，利用機(jī)械偏心原理實現(xiàn)對下行膠帶的有效拍擊，既可以減少電能的損耗，還可以充分利用目前膠帶機(jī)機(jī)頭有限的局促空間達(dá)到清理膠帶的目的。

2.2 傾角斗式膠帶輸送機(jī)機(jī)頭落料口空間

傾角斗式膠帶輸送機(jī)改向輪和驅(qū)動托輥距離約2 m，這段距離也是原煤落入緩存?zhèn)}的主要位置，按照運(yùn)輸距離2 m除以膠帶運(yùn)行速度2.5 m/s，原煤在這個位置下落的時間僅為0.8 s，原煤粉粘附在膠帶上錯過這個時間段，就會沿著下行膠帶灑落到沿線托輥位置造成清理困難。

通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)研，采取在現(xiàn)有條件下增設(shè)下料口的方式，擴(kuò)大原煤粉落料口空間，擴(kuò)大落料總長，通過擴(kuò)展緩存?zhèn)}入料口，增加斜坡段入料口寬度，把原煤入倉時間延長到1.4 s，緩解原煤集中落入緩存?zhèn)}的壓力。目前膠帶機(jī)水平段如圖3所示，斜坡段開始位置如圖4所示。

圖3 大傾角膠帶機(jī)水平段

2.3 改進(jìn)優(yōu)化膠帶沿線傾斜面材質(zhì)

作為支撐膠帶架體的傾斜面需要具備一定的強(qiáng)度，為了防止煤粉飛濺，降低整個框架的重量，原采用的輕鋼結(jié)構(gòu)，表面鋪設(shè)花紋鋼板。經(jīng)過使用檢驗后發(fā)現(xiàn)，原煤和花紋鋼板摩擦阻力很大，散落到花紋鋼板上面的原煤幾乎不會滑動，這樣就造成沿著整條膠帶都會出現(xiàn)散落的原煤。因此，研制和引進(jìn)新型材料鋪設(shè)到花紋鋼板上，最大程度上選用原煤與傾斜滑面親附力小的材料，灑落的原煤在自身重力作用下會沿著傾斜面滑落到傾角膠帶底部，經(jīng)過埋返料回收系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)運(yùn)到傾角膠帶輸送機(jī)上行面，實現(xiàn)拋灑出來的原煤直接返回到膠帶上的目的。通過調(diào)研和實地考察，選用了超高分子聚乙烯襯板和304不銹鋼板。這2種材質(zhì)都具備耐磨、摩擦系數(shù)很小，而且質(zhì)量輕便，通過分析與現(xiàn)場對比試驗的方式選擇最優(yōu)的方案。

(1)主體材料的選擇：選用不銹鋼板或者超高分子量聚乙烯襯板從而獲得優(yōu)異的物理機(jī)械性能。

(2)沖擊能吸收性：具有優(yōu)異的沖擊能吸收性，沖擊能吸收值在所有塑料中最高，因而噪聲阻尼性很好，具有優(yōu)良的消音效果。

(3)自潤滑性：有極低的磨擦系數(shù)(0.05～0.11)，自潤滑性優(yōu)異。當(dāng)它以滑動或轉(zhuǎn)動形式工作時，比鋼和黃銅添加潤滑油的潤滑性還要好。

(4)不粘性：這兩種材料表面吸附力非常微弱，其中超高分子聚乙烯襯板的抗粘附能力略高于304不銹鋼板，僅次于塑料中不粘性最好的PTEE，因而制品表面與其它材料不易粘附。

通過以上分析及實施后的現(xiàn)場效果對比，項目組決定選用超高分子聚乙烯襯板為主要材料。傾角斗式膠帶輸送機(jī)物料防拋灑系統(tǒng)在潔凈煤廠輸送物料中的應(yīng)用，一方面提高了傾角帶式輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，另一方面也有效解決了潮濕物料在傾斜輸送過程中的拋灑問題，確保物料輸送的安全性。因其制品表面與其它材料不易粘附，因此為類似項目提供了重要的參考價值。

2.4 設(shè)計自動返料裝置，實現(xiàn)散落的物料自動回收

結(jié)合現(xiàn)場有限空間和運(yùn)輸潮濕原煤的實際情況，通過調(diào)研、對比，設(shè)計選用返料回收的形式(圖5)，散落到膠帶機(jī)沿線斜面的原煤，滑落到傾角支撐面(圖6)的底端后，再經(jīng)過返料系統(tǒng)把物料轉(zhuǎn)移到傾角斗式膠帶機(jī)的機(jī)尾上行膠帶面(圖7)，實現(xiàn)物料的直接回收返料。

圖5 返料回收系統(tǒng)示意

圖6 傾角支撐面俯視

圖7 返料回收落料示意

3 應(yīng)用效益

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

傾角斗式膠帶輸送機(jī)物料防拋灑系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，可有效緩解目前潔凈煤廠生產(chǎn)壓力，穩(wěn)定原煤的供應(yīng)量。設(shè)備在設(shè)計上最大限度的保持與原有設(shè)備的通用性，降低了投入。同時，由于設(shè)備運(yùn)行可靠性的大幅提高，可減少人工成本。

(1)原煤沿線拋灑率從目前的7%左右，通過綜合改造后，降低到1%以內(nèi)，提升了原煤的運(yùn)輸效率。

(2)由于傾角斗式膠帶輸送機(jī)整體的自動化程度和可靠性提高，因此，運(yùn)行故障率大幅減少，降低了清除落煤時間，開機(jī)時間可減少10%左右。同時，每天可減少維護(hù)人員4～6人，每年可節(jié)約人工成本15萬元以上。

(3)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，提高了傾角斗式膠帶輸送機(jī)的產(chǎn)品競爭力，有力地支持集團(tuán)公司動能轉(zhuǎn)換的發(fā)展，促進(jìn)潔凈廠安全生產(chǎn)，和諧發(fā)展。

(4)傾角斗式膠帶輸送機(jī)沿線物料的拋灑問題得到解決，避免了拋灑物料堆積到膠帶下行面，長時間會造成與膠帶摩擦生熱起火的危險。

3.2 社會效益

傾角斗式膠帶輸送機(jī)物料防拋灑系統(tǒng)的應(yīng)用，可有效提高我國在傾角斗式膠帶輸送機(jī)設(shè)計、制造方面的水平。設(shè)備整體穩(wěn)定性和可靠性水平的提高，可有效降低工人的勞動強(qiáng)度。

(1)有效促進(jìn)傾角輸送機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計上的發(fā)展，提升設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)而擴(kuò)展了傾角斗式膠帶輸送機(jī)的應(yīng)用市場。

(2)傾角斗式膠帶輸送機(jī)的輸送傾角大，可以節(jié)約井巷開拓，節(jié)省運(yùn)輸設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，能取得良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益；設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單，各主要部件均可與一般帶式輸送機(jī)通用，給使用、維修帶來方便；整機(jī)運(yùn)行可靠，沒有刮板輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的卡鏈、飄鏈、斷鏈現(xiàn)象和斗式提升機(jī)經(jīng)常發(fā)生的打滑、掉斗現(xiàn)象，其可靠度幾乎與通常帶式輸送機(jī)相等。它的成功應(yīng)用，可簡化運(yùn)輸環(huán)節(jié)，降低運(yùn)輸成本；可減少安全事故出現(xiàn)的幾率；可減少巷道開拓量，降低基建費(fèi)用和設(shè)備投資；對促進(jìn)礦井高產(chǎn)高效和信息化礦井建設(shè)，提高經(jīng)濟(jì)效益有重要的作用。

4 結(jié) 語

傾角斗式膠帶輸送機(jī)物料防拋灑系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能改變國內(nèi)在傾角斗式膠帶輸送機(jī)設(shè)計上長期以來的傳統(tǒng)認(rèn)識，而且也進(jìn)一步有效提高我國膠帶輸送機(jī)設(shè)計、制造的現(xiàn)代化程度，防拋灑系統(tǒng)在傾角斗式輸送機(jī)的成功應(yīng)用能夠擴(kuò)展傾角輸送機(jī)的應(yīng)用市場。其研制與應(yīng)用具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。