室外胶带机防冻粘喷雾降尘研究

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(1.中国矿业大学(北京) 北京 100083；2.神华宝日希勒能源有限公司 内蒙古 呼伦贝尔 021000)

室外胶带机防冻粘喷雾降尘研究

刘金锋1王亚萌1杨雪松1陈占国2朱莹莹1,2

(1.中国矿业大学(北京)北京100083；2.神华宝日希勒能源有限公司内蒙古呼伦贝尔021000)

高寒地区选煤厂室外胶带运输机存在冻粘物料及其周边煤尘难以治理的问题，分析其原因、查阅相关文献并结合选煤厂实际生产情况，提出应用胶带防冻粘喷雾降尘技术解决室外胶带机冻粘物料难题的方法，在4#生产系统现场试验，结果表明该技术有效解决了冬季胶带粘煤、落煤问题，减轻了劳动量，降低了粉尘浓度。

高寒地区；选煤厂；室外；防冻粘

一、引言

内蒙古某选煤厂胶带机大部分安装在室外，冬季胶带机冻粘物料及其粉尘的综合治理一直困扰该选煤厂。使用机械式胶带清扫器进行胶带物料防冻粘取得一定效果，但环境温度低于-30℃，清扫器刀片无法清除胶带承载面板结的冻粘层；胶带制作时添加高分子聚乙烯等特殊材料减小胶带表面与煤炭颗粒的附着力实现胶带防冻粘，从应用效果来看并未解决极低温度下胶带冻粘问题。本文改造原有生产系统，提出一种新型胶带防冻粘技术，解决冬季胶带粘煤、落煤问题。

二、胶带冻粘物料的危害及原因

(一)胶带冻粘物料的危害。胶带运输系统冻粘物料使生产系统周边区域粉尘浓度超标，还造成其他危害：胶带表面坚硬冻粘层使清扫器磨损加速甚至崩裂损伤。胶带滚筒冻粘物料严重时会出现锥形状冻粘块，直接刺穿或划伤胶带；冻粘层也易造成皮带跑偏、打滑或皮带撕裂等事故且跑偏后复位难度大[1]。易造成皮带撕裂损伤和清扫器刀片断裂，减短皮带使用寿命、增加清扫器刀片更换频率。清理堆积落料需大量人员，花费高且易造成人身伤亡,停机清理则影响生产效率。

(二)胶带冻粘物料原因。冬季严寒天气持续时间长，褐煤含水量高。气温低于-5℃，细小的煤炭颗粒就会与胶带承载面冻粘形成冻粘层，若不全部清除，残留的冻粘煤在胶带运转回程段洒落、堆积大量落煤形成尘源，使生产系统沿线粉尘浓度增高[2,3]。冬季风速大造成二次扬尘且极易发生冻害现象，室外降、除尘系统不能正常运行。

该选煤厂采用露天式输煤工艺，且胶带采暖走廊封闭效果不好。原煤中的水分在室外冷空气和低温胶带承载面联合作用下从液态变为固态冰冻颗粒，煤炭等颗粒物料随水分一起凝结造成胶带冻粘物料；环境温度越低，胶带冻粘煤量越多。冻粘在胶带承载面的颗粒物因托辊的摩擦及胶带的震动从胶带抖落下来造成扬尘，增加了胶带运输系统回程段沿线落煤堆积量。胶带表面形成坚硬冻粘层，传统的清扫器刀片对板结冻粘层起不到清理作用。

三、胶带防冻粘喷雾降尘系统研究

(一)胶带防冻粘系统的运行机理。CaCl2溶于水后可以降低水的凝固点，并且不同浓度的CaCl2溶液具有不同凝固点，基于此将其与一定比例的表面活性剂、稠化剂、缓蚀剂等添加剂混合[4,5]，按不同比例配制不同浓度防冻液，其物理特性见表1。不同环境温度将不同浓度的防冻液充分雾化喷洒覆盖胶带承载面，使其和物料间形成一层均匀细密的防冻粘液隔膜，把胶带承载面与物料完全隔离，煤炭接触胶带时不会形成冻粘层。防冻液对胶带冻粘物料有明显的抑制作用，还能解冻已冻粘或板结的物料。

表1 防冻液物理特性对照表

(二)胶带防冻粘喷雾降尘系统。胶带防冻粘系统由加压站、管路系统、喷洒系统、清扫系统及控制系统组成,见图1。

图1 胶带防冻粘系统组成图

喷雾系统总成安装在胶带机尾部，能在胶带承载面上横向全覆盖喷雾。其采用负压诱导式喷雾系统，通过气液混合喷洒装置将防冻液充分雾化并以一定的压力喷射在胶带承载面上。该喷雾系统采用桥架式安装方式，拆装和维护不影响生产系统运行。

为节约防冻粘溶液和设备运行成本，采用新型西门子PLC逻辑控制器与温度传感器、胶带开停传感器、流量传感器、液位传感器、喷雾控制电磁阀等联合自动控制，实现根据外界温度变化自动拌料配比不同浓度的防冻粘液，还能根据胶带机运转情况自动开启或暂停。喷雾控制系统见图2。

图2 喷雾控制系统

胶带机头部的清扫系统可将解冻后的煤屑及新落残留物清理干净，使其随胶带运行落入机头导料槽经下一级胶带机带走，避免回程段胶带发生跑偏或打滑，降低胶带机沿线的落煤及粉尘浓度。

四、现场试验及效果

选择呼伦贝尔草原最冷季节进行现场试验，胶带防冻粘喷雾系统安装在4#系统401#、402#、403#运输胶带机的尾端，在滚筒侧上方安装喷雾系统、喷吹系统和清扫系统。

相同条件下将胶带分为喷洒和不喷洒防冻液两部分对比发现：喷洒防冻液部分胶带上原有的冻粘层融化解冻，新落煤尘不与胶带冻粘，清渣系统将原有冻粘层和新煤尘清理干净；而未喷洒防冻液部分出现厚约5～10mm的冻粘层，清渣系统不能全部清理掉冻粘层。

胶带防冻粘喷雾系统运行前后清理胶带机沿线落煤情况对比：试验前每月需清理落料人员约100名，为保障人员安全必须停机清理，严重影响生产效率；试验期间仅需胶带机操作员2名，只需清理机头部位少量落料，不影响生产系统运转，提高了生产效率。

五、结论

喷洒防冻液有助于胶带原冻粘层的融化解冻和新落煤尘不与胶带承载面冻粘，彻底解决了严寒条件(-5℃～-40℃)下胶带运输系统冻粘物料的难题，也缓解了因冻粘造成的回程沿线落煤，同时胶带运行时不打滑、不跑偏、撒货量极少，减轻作业人员劳动量，降低了粉尘浓度，取得巨大经济效益。

[1]高荣.解决胶带运输机滚筒冻粘的方法[J].煤炭加工与综合利用，2013(02)：69.

[2]陈玉.高寒地区胶带输送机冻粘物料解决方案的探索[M]，2012：4.

[3]张铁毅.高寒地区褐煤运输胶带机防冻粘技术[J].煤矿安全，2014(04)：99-102.

[4]孙家良，杨建坤，周立新.矿用降尘剂及配套自动添加泵的研制与应用[J].煤炭科技，2015(02)：80-81.

[5]陈玉.高寒地区储煤仓壁防冻粘的研究[J].露天采矿技术，2016(08)：54-57.

矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室基金资助课题(JSK200203)

刘金锋(1989-)，男，汉族，河南许昌人，中国矿业大学(北京)2015级硕士研究生，研究方向：安全管理及粉尘防治。