长距离输煤皮带廊胶带防冻粘系统的应用

刘 洋

（中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0 前言

新疆昌吉自治州吉木萨尔县准噶尔煤田是新疆四大煤田之一，其中五彩湾矿区是该煤田矿区之首，该矿区煤炭储量丰富，煤层赋存条件好，现在已经建设多处千万吨规模的露天煤矿，并在附近配套建设五彩湾工业园区，设有电厂和化工厂来消化该矿区的原煤产量，因此该矿区存在大量的长距离带式输送机走廊。

由于新疆冬季严寒低温，且冬季较长，该矿区所属地区最低气温可达-35℃以下，全年日最低气温低于-20℃的天数在120天以上。对于露天矿运往电厂及化工企业等长距离输煤走廊均处于低温条件下。长距离带式输送机中原煤在上一级破碎站或转载站均设有洒水降尘系统，在过程中原煤中所含的水分在外界低温的作用下，从液态转化到固态，进而形成小颗粒物料随水分凝结而冻粘胶带，在胶带运行过程中，冻粘在胶带承载面的小颗粒物料因胶带的震动以及托辊的摩擦而脱落，在胶带回程段形成大量的落煤。

原煤在胶带上冻结使得原煤运量能力降低，无法保证用户的要求，另外胶带中存在大量粘煤使得单位能耗能加，浪费大量能源且增加了负载能耗，严重影响企业双方的经济效益。因此解决胶带粘煤问题，已经迫在眉睫。

以往解决胶带粘煤通常采用皮带清扫器，在头部滚筒卸料处安装一个硬质合金重锤刮板式清扫器[1]，然而冬季条件下的胶带冻粘煤较硬，清理难度较大，倘若用多道清扫器或者用更锋利的刀头反倒容易划伤胶带，因此单靠清扫器无法解决冬季胶带冻粘现象。

同样是地处严寒的产煤大省内蒙古地区，普遍采用喷洒防冻液（或高浓度盐水），利用负压诱导式喷嘴将其喷洒在带面上，使其冰点较低原理已到达防冻粘的效果，经实践检验效果明显，是目前解决胶带防冻粘最有效的方法。

1 胶带防冻液喷洒系统技术

（1）胶带防冻粘物料原理

胶带防冻粘系统的运行原理为在胶带承载物料前，根据不同低温条件，为胶带承载面喷洒不同浓度的专用防冻液，使胶带与物料之间形成一层均匀细密的防冻粘隔离层，达到冬季胶带防冻粘物料的目的，并通过胶带机头部的清扫器将皮带表面的物料清扫干净，减少皮带在回程段的落料。

胶带防冻粘系统可先使用高浓度浓盐水，若在使用过程中有浓盐水冰点达不到使用要求、因浓盐水结晶堵塞管路和喷雾总成及腐蚀性过高等影响防冻粘系统正常运行，降低了皮带防冻粘效果的现象，再使用专用防冻剂水溶液。

（2）胶带防冻液喷洒系统

目前二流体喷嘴雾化喷嘴广泛应用于除尘、加湿、降温、脱硫等场所，CSAN DFS空气雾化喷嘴，雾化效果好，喷出雾化直径可达10μm以下[2]。

胶带防冻液喷洒系统采用负压诱导式喷雾系统，利用CSAN DFS二流体雾化喷嘴，通过气液混合将防冻液充分雾化，以一定的压力喷射在胶带表面，在胶带表面形成一层均匀细密的防冻液隔离层，致使小颗粒物料与带面有效隔离。在保证胶带防冻粘效果的同时能最大限度地减少防冻液的喷洒量，喷洒系统采用桥架式安装方式，能够在胶带机不停机的情况下进行拆装，在维护和维修时不影响生产系统的正常运行。

每组喷洒点设有密封罩，在喷头处形成一个负压区，阻止防冻液的外溢，喷雾设有可调控制箱，根据实际情况，可以随时调整喷雾流量及雾化粒度。

为保证在皮带表面形成一层均匀细密的防冻液隔离层，经过实验得知必须要保证小于10μm的雾化粒度，而流体精密雾化喷嘴在气体压力在(0.35 MPa～0.8 MPa)，防冻液压力在（0.12 MPa～0.7 MPa）的情况下就能运行。

2 实例分析

2.1 案例分析

新疆东方希望有色金属有限公司需要的煤炭主要来自新疆神华能源有限公司3号露天煤矿和天池能源南露天煤矿。新疆汉泰能源有限公司承揽部分露天矿到新疆东方希望有色金属有限公司的长距离输煤走廊，原煤从矿坑直接由汽车运输给破碎站，进行破碎、转运到三联仓，经过新疆汉泰能源有限公司的SH01、SH02长距离带式输送机走廊。在这一过程中，原煤中所含的水分在外界低温的作用下，经过了从液态到固态的变化过程，进而造成小颗粒物料随水分凝结而冻粘胶带，在胶带回程段形成大量的落煤，给现场造成很大的困扰。

首先，与工作面接触的滚筒冻粘最为严重，平均每天2次停机进行清冰，人员清冰工作强度大，不仅增加很多人力成本，能耗也相应增加，而且严重影响运输效率，不能按期保证供煤能力，有损公司的信誉，此外存在一定的安全风险。

其次，滚筒冻粘后，导致滚筒形状不均匀，使得滚筒筒体受力不均，滚筒受损较快，容易造成滚筒断裂，危险隐患较大。

再次，皮带带粉，造成增面滚筒处积粉，天气-30℃以下时，4个小时就需要清粉一次。

基于上述原因，长距离皮带原设计运量为4 000 t/h，而2015年冬季只能达到1 800 t/h，远低于设计要求4 000 t/h；同时冬季运行需要150名左右劳务工人进行煤粉清理和滚筒冻粘清理[3]。

2.2 解决方案

自2016年10月份新疆汉泰能源有限公司引入长距离皮带机系统皮带防冻液喷洒系统的技术，SH01和SH02带式输送机，带宽1.6 m，速度5.5 m/s，运量4 000 t/h，由于速度较快（≥5 m/s），因此设计成3+3双排布置形式，3组喷头覆盖全带面，双排喷头可实现一用一备状态，确保整个系统不停机就可实现设备检修；正常情况可灵活切换实现3+1组合，3组喷头覆盖全带面，另设1组专门针对与煤接触部分的带面再次喷射，确保胶带与煤接触面产生有效隔离层，已达到防冻粘效果；若产生隔离膜过薄，是可以双排同时喷射[4]。

整个系统配置灵活，根据现场情况变化组合使用，既能节省防冻液的消耗，同时可以保证原煤与带面形成有效的隔离层，已达到防冻粘效果。

表1 新疆汉泰能源有限公司专用防冻液的物理特性对照表

系统内设有反吹系统，保证系统不运行时，将系统内防冻液全部吹洗干净，避免管路及阀门结冰。

整个系统设有温控及液位报警系统，在室外气温在-5℃以下时使用，高于-5°即停机；当水箱中防冻液用至低限时，发出配液提示信号。喷雾系统中的空压机可以实现自动控制供气压力及启停，当皮带机停止运行时，喷雾自动停止。

图1 胶带防冻液喷洒系统图

2.3 效果分析

经过2016年冬季考验，胶带只要少量冻粘煤，只需要每周进行一次简单清理即可，该技术为新疆汉泰能源有限公司解决胶带冬季冻粘物料问题的80%，皮带运输能力达到3 200 t/h，皮带冻粘带粉现象减少一半以上，基本达到与夏季胶带落煤相同的效果，确保了设备稳定运行。

由于防冻液价格较高，再加上管理不善等原因，致使企业为此也付出了高昂的费用，由此实际中企业为节省原料和确保形成均匀厚度隔离膜中关系中出现适当偏差，因此会在个别情况下出现胶带喷洒的隔离膜过薄，而出现轻微冻粘煤现象。

3 结束语

通过实际考验，防冻粘喷洒技术有效解决了寒冷地区户外带式输送机胶带的防冻粘现象，对于新疆五彩湾矿区、大井矿区以及淖毛湖矿区等均做了一个有效的示范。若要保证该项技术推广，该项技术还需进一步改进，将节能的思想理念引入其中，根据室外温度及胶带速度的调整变化建立智能自动化模式，通过调节喷雾量的大小来适应工况条件，已达到节能目的。另外企业还需加强自身管理，设置两组防冻液池，配备不同浓度的防冻液，结合当地气候情况及温度变化，分批次喷洒不同浓度防冻液已达到降低成本目的。

由此相信不久该项技术会被广泛推广，做到完全跟夏季一样，彻底解决寒冷地区户外长距离带式输送机胶带的防冻粘现象。

参考文献：

［1］张尊敬.DTⅡ（A）带式输送机设计手册［M］.北京：冶金工业出版社，2003.

［2］天津三安科技有限公司.雾化喷嘴介绍资料［Z］.2017.

［3］新疆汉泰能源有限公司.准东长距离输煤皮带防冻粘系统招标文件［Z］.2017.

［4］新疆弘邦力嘉机电设备有限公司.准东长距离输煤皮带防冻粘系统投标文件［Z］.2017.

［5］张安明，郭社科.高压喷雾降尘的原理及应用［J］.煤矿安全，1998（4）：2-5.

［6］廖常初.S7-300-400PLC应用技术［M］.北京：机械工业出版社，2005.