选煤厂溜槽设备的改进设计研究

聂首维

（阳泉煤业集团新景矿洗煤厂 ，山西 阳泉 045000）

0 引言

选煤厂是现代煤矿企业重要的加工环节，利用井下采出的原煤，通过筛选和加工，最终进行不同规格的产品划分。选煤厂设备种类较多，各种设备的设计都与选煤厂生产功效息息相关。其中，溜槽作为选煤厂运输转载设备中主要的组成部分，是选煤厂机械设备设计中的重要一环。

选煤厂加工不同的煤炭种类、采用不同的选煤工艺，都对其煤炭运输转载设备的设计具有不同的要求。若对溜槽的设计考虑不全面，不仅会影响运输设备的使用寿命，增大粉尘和噪声污染，而且会增大加工处理煤块的破碎率，使其与后续设备的连接效果变差，降低设备处理能力，影响选煤厂的正常高效生产。本文依据溜槽设计原则，结合实际选煤厂使用情况，对选煤厂运输转载设备溜槽进行了改进设计。改进后的溜槽设备更加合理，对于其他选煤厂的溜槽设计及改进具有一定的借鉴意义。

1 溜槽设计原则

进行溜煤设计的三个主要因素为：溜槽断面形状及断面尺寸的设计、溜槽的倾角的设计和溜槽线路的设计，其对设计的溜槽设备的运行顺利与否，具有重要影响。

1.1 溜槽断面形状及断面尺寸

溜槽的断面形状及尺寸的设计受多方面的影响，主要影响因素有：煤块及物料的输送量、块度大小、输送距离和所需连接设备的形状尺寸要求等。如果煤块及物料运输距离较长时，则需要增加中间溜槽段，常见的中间溜槽段断面形状主要为矩形和方形。矩形断面溜槽适用于倾斜段的溜槽，方形断面溜槽适用于垂直段的溜槽。近些年，随着机械设备的不断进步，选煤厂渐渐出现了U形溜槽和圆型溜槽两种断面溜槽，这两种形状的溜槽具有输送阻力小和不易堵塞等优点，但受加工困难所限，未广泛推广开来。本文根据实际情况，依据以下理论计算公式进行溜槽断面尺寸的选取。

1）根据物料块度尺寸计算溜槽断面：

式中：b为溜槽断面尺寸宽度，mm；h为溜槽断面尺寸高度，mm；dmax为输送物料最大块度的尺寸，mm。

2）根据物料输送量进行溜槽断面：

式中：A为溜槽设备的断面面积，m2；为物料的输送量，t/h；为物料的装满系数，矸石取值为0.2～0.3，煤的取值为0.3～0.4，溜槽断面大时选取值区间中的大值；为溜槽输送物料的容重，单位为t/m3，矸石的取值为1.6 t/m3，煤的取值为0.85～1 t/m3，煤泥的取值为1.2～1.3 t/m3；指物料在溜槽底板上的平均输送速度，m/s，一般13mm尺寸的煤块、矸石，物料平均输送速度取0.75，精煤和煤泥等去1.50。

1.2 溜槽倾角设计

溜槽倾角的设计受到输送物料物理性质、尺寸大小及含水量的影响较大。设计溜槽倾角时，倾角大小应该大于物料在溜槽中流动的动摩擦角，此时物料在运输过程中做加速运动，物料具有一定速度才能运动到终点进行破碎处理，使得物料破碎率最小。

常见的溜槽倾角设计有：筛下溜槽设备角度应该比一般的溜槽角度增加5°；物料水分较大时，运输物料尺寸较小的煤块，其溜槽设备倾角设计不宜小，应尽量加大角度；螺旋溜槽的倾角一般比直溜槽角度大 3°～5°。

1.3 溜槽线路设计

溜槽设备线路的设计原则有：

1）溜槽线路应尽量选择简单路线，且使输送距离最短；

2）减少物料输送的拐折处，防止物料运输时急变断面的出现；

3）避免溜槽运料发生偏载和受料不均匀的现象；

4）溜槽线路出现较大的拐折时，应根据物料特性选用螺旋溜槽或硬角溜槽的连接方式；

5）避免运输物料发生垂直下落，若无法避免时也应尽量降低物料的垂直下落高度；

6）注意溜槽设备与周围其他设备的工作距离，防止安装或检修带来的运行不便；

7）若溜槽设备要穿过行人通道时，应该留设2m的空余高度；

8）溜槽设备的分节情况要综合考虑，以方便安全生产为主。

2 溜槽的改进设计

2.1 溜槽机头的改进

针对选煤厂溜槽设备噪声大、设备磨损严重等情况，参考输送机设计手册，根据实际溜槽使用情况，对其进行溜槽机头改进：

1）增加缓冲漏斗的设计。在溜槽卸料路径上增设一个或多个缓冲漏斗，缓冲漏斗设计示意图如图1（a）所示，当物料落入缓冲漏斗时，物料之间通过相互碰撞减小物料动能，进而降低物料对溜槽设备的损伤，达到延长设备使用寿命的目的。同时，可以通过在溜槽内部增加调节挡板的设计，设计示意图如图1（2）所示，实现溜槽角度的调整。

2）设计U溜槽断面形状。针对传统溜槽断面存在排料不正，易导致设备偏载及受料不均的现象，本次设计将溜槽断面形状设计为U型断面，确保物料能过维持在溜槽中央位置运输。

图1 溜槽机头改进结构示意图

2.2 收集槽的改进

部分收集槽位置特殊，难以进行衬板的铺设，导致该部位产生严重的磨损，且该部位维修困难，既浪费时间又浪费精力。因此，本次采用如下两种方式进行改进设计，改进示意图如图2所示。

1）改进后的收集槽可以改变收集液进入管道的方式，由自流方式改为溢流方式，溢流方式可以形成自然的保护层，较小物料对溜槽底部的损伤程度，进而延长溜槽的使用时间，降低系统损耗。

2）原有的收集槽底板为水平布置，本次设计将收集槽底板改为具有一定倾角进行布置，可以减小运输物料对底板的冲击。

图2 收集槽改进示意图

2.3 拣矸溜槽设备的改进

实际选煤厂进行工作时，工厂各楼层的高差较大，导致物料进入溜槽时冲击力也相应较大，不仅会造成噪声污染，而且会严重的磨损溜槽。因此，急需对其进行相应的改进。

物料在选煤厂运输过程中要经历两次溜槽转载，如图3（a）所示，两次溜槽转载之间高差较大，运输的物料将对A、B两底面产生较大冲击，长久下去会导致溜槽底面产生变形，严重时导致溜槽底板脱落，对选煤厂工作人员的生命安全形成巨大威胁。

本次改进设计将在溜槽拐弯处增加一个缓冲斗，如图3（b）所示，物料通过缓冲斗的缓冲，可以减轻物料输送过程中对溜槽底部的冲击，减轻溜槽的损坏，延长设备使用年限。

图3 改进前后的拣矸溜槽结构示意图

3 结 论

本文依据溜槽设计原则，综合考虑现场实际工作环境及条件，选择适合于实际情况的材料，对选煤厂运输转载设备溜槽进行了改进设计。详细分析了溜槽结构的三个主要因素：溜槽断面形状及断面、溜槽倾角和溜槽线路。依据溜槽设计的原则，对溜槽机头、收集槽和拣矸溜槽设备进行了改进设计。改进设计不仅适用于选煤厂现场实际生产，而且应用效果良好，解决了溜槽传统设计的诸多缺陷。