某转运站带式输送机转载系统改进分析

2019-03-04郭延磊王绪科

世界有色金属 2019年22期

郭延磊，王绪科

（河南工业和信息化职业学院，河南焦作 454000）

某码头原为卸载铁矿石专用码头，卸船线已经建成，后来在该码头附近新建一火力发电厂，需为该新建电厂输煤，经综合考虑，海运来煤计划经由原有卸船线皮带机BM通过T1转运站转载卸煤，该转运站的原有设备布置图如图所示，铁矿石从皮带机BM经转载系统输送到BJ1，拟在BM带式输送机下方、BJ1带式输送机（输送铁矿石）上方新增带式输送机BJ2（运煤），该输送机尾部布置在T1机房内，要求新设备不得与已有设施相干涉，因此需对转载系统的布置进行一系列的改造[1]。

图1 改造前后转载系统布置图

1 原转载系统存在的问题

原有带式输送机转载系统主要的工作过程是通过在溜管中形成“料打料”来减少设备的磨损，通过物料对溜管的冲击来减小流速，以减小物料对皮带的冲击，这种设计在一定程度上减少了物料对皮带的冲击，然而，存在的问题也比较突出。

（1）设备冲击严重。输送过程中，对溜管，缓冲锁气器和电动三通的冲击很严重，降低了设备的使用寿命。

（2）落料点的导料槽系统因冲击力大导致密封效果差，粉末泄露严重，分散的物料之间相互的撞击、物料和溜管之间的冲击也导致物料外泄，引起严重的扬尘，目前严格的环保条件下，往往需配备除尘设备，运行维护费用高，栈桥的频繁冲洗造成水资源浪费[2]。

（3）料打料的溜管会严重堵料，堆积的物料坍塌后造成下游皮带机瞬间严重超载而撒料，受料不均匀导致皮带跑偏，引起皮带磨损和撕裂。

原转载系统的这些弊端，严重制约了皮带输送机的输送效率，因此需要迫切需要一种崭新的转载系统。

2 转载系统改进方案

（1）布置方式。新的转载系统布置如图所示，既能实现矿石从码头卸船，沿卸船线BM皮带机通过T1转接机房转载到BJ2皮带机，又能实现煤从码头卸船，沿卸船线BM皮带机通过T1转接机房转载到BJ2皮带机，再经由沿BJ2皮带机到新建电厂。转载系统采用弧形流线型结构，物料离开上游皮带机后不直接垂直冲击到下游皮带机，而是通过溜槽滑动进入下游皮带机，同时保证物料进入下游皮带机时相对集中，尽量减小对胶带的冲击。

（2）主要零部件的改进。①导流挡板。导流挡板是带式输送机的重要部件之一，作用是为了控制流动方向。传统的导流挡板的布置形式是几乎和物料下落方向垂直，这样的角度最容易堵料和激起粉尘。改造后的导流挡板相较传统的导流挡板，由方形改为弧形，它贴合物料轨迹，对物料有束集作用，同时还有一定的压迫力，使物料贴着导流板圆滑过度下落，减少冲击，进而减少粉尘的产生，最大可能性的减小了堵料的可能性。②电动三通。电动三通挡板采用防卡电动三通挡板，管内煤流冲击面和煤流冲击面两个整侧面全部采用复合堆焊高铬耐磨合金钢板制作，顶面采用厚度为10mm的Q235钢板制作。三通受煤处装加强筋，以防受煤流冲击变形而出现煤流中漏和主体变形。

轴承是带有中间油槽的球面滚子轴承，并配骨架油封、铜油嘴；挡板采用改进型防卡旋转溜槽结构型式，挡板转动灵活，密封性能好；转轴进行调质处理，以保证转轴的使用强度，工作中不产生弯曲变形。③靴型溜管。传统的溜管截面多为方形或者圆形，本次改造后的最末端的出口处溜管随着料流轨迹设计为弧形，且出口为变截面的向前扩容的结构，形似靴子，故称之为靴型溜管。靴型溜管深入导料槽内，因其向前扩容的大截面出口，大大减小了出口处堵料的风险，诱导风也被抑制到一定程度，扬尘减少，粉尘浓度大大降低。④双层全封闭导料槽。导料槽布置在皮带机的受料段，使得从漏斗落下的物料可以在达到带速之前集中在皮带的中间，约束物料不会溢出，应有足够的刚度，强度和容料空间。改造的导料槽采用双层全封闭导料槽，每段长度为2m，导槽两侧采用厚12mm的高强度耐磨合金钢板制成，底部距离皮带不超过50mm，导槽两侧安装聚氨酯防溢裙边，防溢裙边为双层弹性密封，可以容易且快速地拆卸和安装；在导槽之间的连接处采取有效的密封措施；引导槽尾部距离落煤管边缘不小于500mm，卸载惯性除尘系统整合到导槽内，总长度符合冲裁和除尘的要求。导槽的前端和后端配有多个密封挡板和窗帘，形成一个压力均衡的减尘系统，灰尘减压、减速和沉降，使得更清洁的气流在引导槽的出口处流出。

3 改进后性能分析

为分析改进效果，基于所运输物料的特性分析及三维模型的建立，使用DEM求解器模拟器进行仿真，模拟物料从给料结构出发经过三通到达接料皮带这一输送过程。进行料流模拟的主要目的是：进行给料胶带BM到受料胶带BJ1的铁矿石（密度2.2kg/m³）以及给料胶带BM到受料胶带BJ2的煤（密度0.9kg/m³）转载的料流模拟，分析漏斗及溜槽在这一过程中是否会发生堵塞。在两种工况中，对料流稳定后的给料带、受料带质量流量的平均值进行统计，若给料带与受料带的质量流量均值相同，可认为物料在落料系统中无堵塞。通过借助EDEM后处理工具分析数据表明，运输铁矿石的给料带BM和受料带BJ1平均质量流量均为8.49t/h，运输煤的平均质量流量均为4.25t/h，转载系统不存在堵塞方案可行。根据离散元的原理，物料在下落的过程中，一方面减少其对机构部件的直接冲击，增加部件的使用寿命及减少激起的粉尘，实现环保节能；另一方面在减少冲击的同时，改进结构，增加摩擦，使物料到达下带式输送机的时候速度降到最低，同时还不至于产生物料堆积，实现快速均匀供料，同时防止洒料，防止皮带跑偏。