风力清扫器在石圪台选煤厂应用实践

南朝云，曹咸春

(国能神东煤炭集团有限责任公司洗选中心，陕西 神木 719315)

0 引言

胶带输送机一般涵盖驱动装置、输送带、机架以及托辊等多个组成部分，因其结构相对简单，运行过程较为稳定，设计制造成本低廉，被广泛地运用至选煤厂运输作业中，主要运输原煤以及精煤等多种物料[1-2]。胶带输送机在实际运输煤炭时，表面极易附着一部分煤尘、泥浆、粉尘等物料，若是未能将其清理到位，将会使得物料粘附在托辊和导向滚筒上，尤其是水分较大的煤炭颗粒，极易影响到生产设备的使用。煤炭颗粒一旦粘附于滚筒上，便会使胶带发生跑偏，最终出现胶带磨损的问题，从而影响其使用寿命，甚至引发恶性生产事故。结合胶带机现场存在的问题，积极采取先进的清扫技术及清扫器予以解决，确保胶带机的使用寿命逐步延长，降低工人的劳动强度，消除各种安全隐患[3-5]。

1 清扫器的作用与现状

1.1 清扫器的作用

为确保选煤厂生产质量及运行效率，在物料运输转载过程中应重视胶带输送机的工况，避免因胶带机存在问题导致产品质量下降或者运行效率降低，在运输过程中，胶带输送机依靠电动机驱动作用，使得前后滚筒和胶带同步运行，若胶带输送机各部件粘附了杂质，会大幅增加设备实际运行负荷，从而加剧各部件的磨损，使其设备使用寿命大大缩减。设备运转部件的不规则磨损易导致设备跑偏等故障的发生[6-7]。结合选煤厂的实际运行情况，适当地在选煤厂胶带机上安装风力清扫器，确保选煤厂的生产质量及运行效率，同时保障工作人员的安全，避免引发一系列安全事故。

清扫器是一种胶带机的粘着物和块状较大煤炭的清理装置。清扫器主要作用是减轻输送带的过度磨损，降低能耗，其特点如下。

防止打滑和跑偏：保持胶带的干净，保证胶带在传动滚筒上有足够的摩擦力，防止胶带打滑和跑偏。

延长寿命：有效减少黏性较大的煤炭颗粒对输送带和托辊的磨损，有效延长滚筒、胶带、托辊的使用寿命。

运行平稳：保证胶带输送机运行平稳，不左右上下跳动和撕裂胶带。

减少维修率：随着黏性物的减少，对承载托辊、托架、传动滚筒、改向滚筒等起到有效保护，保证了胶带机的正常运转，减少胶带输送机的维修率。

1.2 清扫器的现状

清扫器可以分为刮板式、锟式、刷式、振动式、螺旋式、风动式和综合式。这些清扫器对黏性物料的清扫效果不一。通过对原煤煤质、胶带机的工况、清扫器的价格进行综合分析，发现各类清扫装置都存在诸多问题。研究合理的清扫装置，选用高效、低成本的清扫器对选煤厂生产、运行和提高我国煤矿的生产效率尤为重要。

安装：传统清扫器一般安装在滚筒后侧。用聚氨酯板固定在胶带构成的清扫器架上，使用销轴和杠杆结构使清扫器胶带贴在回空胶带上进行清煤，用弹簧的张力使清扫器与回空带之间产生一定压力，并能够在清扫器胶带磨损后进行压力补偿，如图1所示。

图1 传统清扫器示意

传统清扫器的缺陷：①清扫器由一道清扫胶带构成，而且由于底皮带是回空带，胶带在清扫器的压力下上漂，清扫器压力不够，清扫效果较差；②清扫器在卸载滚筒后侧，根据安装条件一般要距离卸载滚筒1 m多，清扫下来的煤需要加工一个小溜煤斗，把煤溜到下一部皮带上，但有时因空间高度不够，而无法将清扫下来的煤溜走；③清扫器更换工作量较大且更换周期短，因此清扫器易磨损。

针对选煤厂胶带机运行工况，受转载物料性质影响，清扫效果好、设备磨损小、维护检修量小、价格便宜这几个要素成为清扫器研究的主要方向。风力清扫器是一种简单的清扫装置，可以被广泛应用于各种干燥松散的物料和弱黏性松散物料的清扫。风力清扫器不仅适用于低带速的滚筒，同样适用于高带速的滚筒，其应用前景十分广泛。

2 风力清扫器的特点

2.1 安装、维护简便

传统清扫器主要使用聚氨酯刮板搭配长杆螺栓，自身重量大且极易出现磨损的情况，日常维护难度较高，安装过程十分复杂，需要耗费人力和物力。风力清扫器的结构相对简易，重量轻且安装便捷，在后续的维护及管理中，仅需将风道表面的堆积物清除或者是更换磨损严重的风道，操作十分轻便，一人即可完成。

2.2 零磨损

传统清扫器在选煤厂运用时，极易出现磨损的问题，磨损通常可以划分为清扫器自身磨损和胶带磨损2种类型。风力清扫器突破了传统清扫器的限制，借助于新的媒介——高压空气实现对煤炭的清洁，确保胶带表面不会受到任何的磨损，借助于喷射而出的高压空气，及时吹散煤炭，由此避免清扫器本身和胶带受损。

2.3 成本低

风力清扫器的结构相对简易，单部件数量少，可以实现自制自加工，成本低廉，基本控制在百元以内。在具体使用的过程中，风力清扫器属于无摩擦清扫器，不会出现任何的磨损问题，使得清扫器本身的使用寿命大大增加，避免了频繁更换的问题，维护成本得到了合理控制[7-9]。

3 选煤厂胶带机风力清扫器的实践应用

石圪台选煤厂是一座矿井型选煤厂，主要承担石圪台煤矿原煤及外购煤的洗选加工和装车外运。该厂始建于2005年5月，先后经过3次改扩建，年生产能力1 200万t，装车能力1 300万t。全厂共有设备283台(套)。选煤工艺流程采用25～200 mm块煤重介浅槽分选，1.5～25 mm末煤采用有压两产品重介旋流器分选，0.5～1.5 mm粗煤泥采用螺旋分选机分选。全厂胶带机运输距离3.5 km，承担着块煤、矸石、原煤、精煤等物料的运输作业，运输中由于物料含水分较高，黏度较大，造成粒度较小的物料粘结在带面、滚筒、托辊上，引起胶带机跑偏及打滑，严重时引起胶带机着火、撕带等事故的发生。

选煤厂结合各胶带机的现场实际情况，在701混煤胶带机选用较先进的风力清扫器。风力清扫器在实际使用时对于相关的参数要求较高，因此需要明确基本的参数标准和规定，通过不断地实践，总结精准的参数值，使得煤厂生产效益水平得以保障。

3.1 结构及原理

风压及高压风源等均属于风力清扫器的关键组成部分，风管是2根镀锌钢管，通过将风孔合理地设置在侧面的区域，一端实现与高压风源的有效连接，另外一端则是相应的封闭端，需要体现出基本的封闭效果。风孔通常设置为圆形，出风的方向基本是下部胶带，与胶带本身的运行方向存在显著差别，相切于下部胶带的清扫区域。在启动相应的清扫器之后，高压风源会受到一定的影响，伴随着下部胶带具体运行方向的作用，可以及时清理胶带表面粘附的煤炭，使其适当地吹入溜槽内部[10-13]。电磁阀线圈通常能够与传感器相互联系起来，实现科学的控制，保证系统的稳定运行状态，其中的换向阀需要和高压风源的控制阀建立起相对密切的联系。在传输设备上合理地设置传感器，可以有效地控制电磁阀的启停状态。风动清扫器工作原理具体为：当皮带启动后，电磁阀动作，高压空气通过镀锌管风孔射出高压气流，高压气流沿45°角喷射皮带表面进行粘结物清扫，如图2所示。也可以根据现场采用人工操控，但由于人工操控与皮带启停往往难以同步，容易造成启动喷嘴被堵塞。

1-皮带滚筒；2-皮带；3-空气过滤减压阀；4-电磁阀；5-风孔；6-风力主管；7-进风管道

3.2 技术参数

胶带机风力清扫器被选煤厂合理地运用起来，借助技术试验的过程确定技术参数，初期风管一般选择内径为50 mm的镀锌钢管，出风孔的基本孔径多在5 mm，孔距40 mm，孔眼和胶带本身的角度需要设置为40°。为了获得相对理想的清扫效果，主张在静止的状态下，将风管和胶带间的距离控制在10 mm。因人工操作启停过程，当胶带处于开机状态时，风力清扫器并未及时启动，从而导致煤泥进入孔眼内部，造成孔眼堵塞。为解决相关问题，技术人员应该在确保技术参数不变的情况下，适当地调整风孔的孔径，将其设置为2 mm，以此保证基本的清扫效果，妥善地解决相应的煤泥堵塞问题。

3.3 应用情况

胶带机风力清扫器在实际使用过程中易产生煤尘，为防止煤尘飞起，风力清扫区域采用喷雾降尘，其原理是利用喷雾产生的微粒，由于其极其细小，表面张力基本为零，喷洒到空气中能迅速吸附空气中的各种大小灰尘颗粒，达到有效控尘的目的。为使风力清扫器与带面充分接触且压力恒定，在风管前增加稳压控制系统，用于调整风力的大小，清扫器和胶带的反向旋转作用，让回风管路和前后2套风力吹嘴与马达本身的出风口合理地连接起来。依照胶带机实际转动方向，第1套吹嘴可以发挥出积极的作用，及时将皮带上附着的大颗粒煤泥清除干净。第2套吹嘴可以将皮带残余煤泥清理到位，使其可以及时地清扫到下料口，直到实现彻底清理的目标[14-15]。

对比传统的清扫器技术，风力清扫器增加了一级和二级清扫器，使得清扫的效果更加明显。此外，优化之后的清扫器还设置了风力恒定控制阀，保证了恒力效果，实现了不间断清扫，能够在确保基本的清扫力度的同时，适当强化相应的清扫效果。另外，在运用该类清扫器的过程中，还运用了聚氨酯材料，不会影响到输送带，体现出耐磨和耐用的效果。

4 应用效果

石圪台选煤厂于2019年2月对701混煤胶带输送机的清扫器实施了改造。经对比，新安装风力清扫装置的使用效果明显，其优秀的表现更适合用于煤炭运输。首先，风力清扫装置有效解决了传统清扫器因接触过紧或过松，引起的胶带跑偏及带面过快磨损的问题。因此减少了胶带输送机因异物引起设备损坏而停产的风险。输送带表面没有与风力清扫装置直接接触摩擦从而没有磨损，相比前2种清扫装置，大大延长了输送带的使用寿命。其次，风力清扫装置能有效地清扫粘附在输送带上的黏性物质，减少了煤炭随输送带的运行粘附在机架或地面上所造成的磨损、污染甚至影响到设备寿命的风险，也减轻了操作工的劳动强度。这种形式的风力清扫装置，仍然有清扫不够彻底的缺点，但相比传统清扫装置，其清扫质量达到95%以上。同时应用风力清扫器的缺点是需要提供风源，一般选煤厂都有高压空气管路系统，可以就近利用，风动清扫器安装位置和清扫干净效果如图3所示。

1-输送带；2-驱动滚筒；3-第①道清扫器；4-第②道清扫器；5-气管及支持装置；6-溜槽

5 结语

文章详细地解读了选煤厂胶带机风力清扫器的具体使用价值，同时结合其基本特征加以判断，在明确了具体结构及原理后，使推广与应用前景更加清晰，为后续合理运用提供可靠的理论支持。风力清扫器的出现大大降低了作业人员的劳动强度，同时还能使选煤企业得到持续稳定健康的发展。但在实际应用中，风力清扫器也存在着部分亟待改进的问题，需结合实际情况加以判断，促使煤矿的生产效益水平明显提升，取得相对圆满的使用效果。