堆料机新型洗带、物料承接、回收系统研究及应用

李庭鹏

（河北港口集团秦皇岛港股份有限公司第七港务分公司，河北秦皇岛 066000）

0 引言

随着国家环保政策的调整，秦皇岛港面临的环保和生产形势日益严峻，煤炭码头在煤炭（尤其是粘煤）转运过程中，大量的煤粉（物料）颗粒粘附在输煤皮带工作面上，在传动的过程中沿输煤皮带洒落，造成输送带沿途大量污染煤尘，严重影响周围环境。堆场堆料机在实际作业过程中，悬皮及尾车皮带回程工作面粘附的物料，由于常规的清扫器安装空间受限，物料清除率不足，造成回程皮带下部设备积尘严重，严重影响机容机貌，必须从根本上予以解决。

1 堆料机存在的问题

（1）由于湿粘煤较多，普通一道和二道清扫器不能完全清除皮带上的煤泥和水，堆料机尾车和悬皮回程皮带甩带煤泥严重，造成下方及周围环境污染。

（2）尾车回程皮带下方为堆料机主要钢结构和运行驱动机构，煤泥甩带堆积对钢结构造成严重腐蚀，对设备运转造成严重影响甚至破坏，导致设备故障率高，设备使用寿命减少。

（3）堆积的煤泥经常需要安排人员停机清理，人工成本高，影响正常的生产作业，导致生产效率低。

（4）堆料机回程皮带下方为日常车辆和人员经常通行区域，物料堆积落下存在严重的安全隐患，易造成车辆及人身伤害。

2 悬臂回程皮带洗带装置

（1）结构设计。保留原有悬皮头部一道清扫器，为满足洗带装置安装尺寸要求，选择在回程皮带下方L 形横梁后方与头部第1 根回程平托之间，利用托辊架梁作为安装基础，安装洗带装置。

（2）供水设计。水刀设置为6 个喷头，总流量为0.9 t/h，利用现有悬臂头部三级洒水管路及加压泵为洗带装置水刀喷头供水，管路及泵做保温伴热，悬臂头部洒水管路和水刀喷头管路单独设置电磁阀，可单独控制开关，洗带装置可随作业流程自动启停和手动操作。

（3）安装维护。由于堆料机悬臂头部可放到煤垛上，因此可利用煤垛作为维修平台，人站在煤垛上对洗带装置进行维护，不再单独设置维修平台。

3 尾车回程皮带洗带集料系统

堆料机尾车回程皮带洗带集料系统主要由4 部分组成：回程皮带洗带装置，回程皮带伴热接料溜槽，煤水混合料伴热溜筒，伴热集料箱和电控系统，实现尾车回程皮带甩带物料的清理收集、自动倒运（图1）。

图1 尾车回程皮带洗带集料系统

3.1 尾车洗带装置

（1）结构设计。为满足集料装置安装尺寸要求，在尾车头部L 形横梁后方与第1 组回程平托辊之间的回程皮带下方，利用尾车主梁作为安装基础梁安装洗带装置，包含1 道水刀、1 道合金刀头清扫器和1 道聚氨酯刀头清扫器，通过反压辊稳定皮带，使洗带装置清下的煤水混合物料落在下部接料溜槽上。

（2）供水。洗带装置设置6 个水刀喷头和2 个冲洗喷头，水刀喷头总流量0.9 t/h，冲洗喷头根据现场使用经验为单个喷头60 L/min，按1 h 喷洒6 次、每次30 s 计算，冲洗喷头总流量为0.36 t/h，因此洗带装置总流量为1.26 t/h。尾车洗带装置水刀和冲洗喷头与悬臂洗带装置泵及水源相同，利用现有中心料斗侧方三级洒水主管路增加分支管路为水刀喷头和冲洗喷头供水。

管路做保温伴热，水刀和冲洗管路单独设置电磁阀，可单独控制开关（尾车水刀与悬臂水刀可同步开关，冲洗喷头间断性单独开关），随作业流程自动启停或手动控制。

3.2 尾车接料溜槽、溜筒及集料箱

沿尾车主梁角度安装接料溜槽，经现场堆料机各角度动作后测量，确定尾车主梁下沿到悬臂尾部各位置的垂直距离最少为1100 mm，预留200 mm 安全距离，接料溜槽最低端距主梁下沿最多900 mm。为了减少物料在接煤溜槽上堆积，同时便于人工定期检查清理物料，接料溜槽设计为北高南低（北侧有电缆桥架，否则相反），从南侧可观察接煤溜槽内情况并且可人工清理未冲洗下的物料。南侧设计有收料槽，收料槽最下端与溜筒相连，收料槽上端设置冲洗喷头，可与水刀共用水源，但设置单独阀门控制，当物料在收料槽内堆积较多时，可在水冲洗下，物料沿收料槽、溜筒至集料箱，集料箱内收集的泥浆通过泵沿混合料输送管排到尾车皮带上随流程卸走，集料箱内设有高液位和低液位控制开关，能够控制泵自动启停，同时设有溢流管道，当物料超过溢流管口时，可顺溢流管自动排到地面排污槽内。

（1）伴热接煤槽。洗带装置和回程托辊均包含在接煤槽后立板和前密封门帘之间。利用尾车主梁设计接煤溜槽及维修走台钢结构支撑梁，通过安装座吊挂在两侧主梁H396×199 型钢下，安装座焊接在主梁下，其余接煤槽设备均可自皮带机下方向下拆卸。接煤槽断面呈单侧斜面断面，角度约15°，接煤槽轴向平行于皮带机同向倾斜14°布置。

（2）溜管。溜管管径DN300，分直段和倾斜两段，均带有电伴热。溜管上接接煤槽，下接倾斜段，倾斜段自立柱下部一侧空隙穿过，与集料箱连接，混合物料经溜筒排至集料箱内。

（3）集料箱设计。利用尾车下改向滚筒上方空间，制作平台放置集料箱，集料箱距离皮带留50 mm 安全距离。集料箱上表面做成倾斜板，减少零散物料堆积，便于清理。集料箱上表面设置可打开的维修口，要求维修口尺寸满足泵体拆装及人员维修要求，维修孔盖易开关。集料箱下表面局部下沉，使混合物料尽量多地被泵排出。潜水泵放在集料箱底部，集料箱内收集的泥浆通过潜水泵沿混合料输送管排到尾车皮带上随作业流程卸走，输送管末端设置多个沿尾车皮带方向的扇形卸料孔，通过手动阀控制调节卸料量的同时使物料分散落在尾车皮带上，避免局部卸料过大导致物料飞溅和沿尾车下滑，潜水泵实际排料速率尽可能与尾车洗带装置产生的物料速率一致。

（4）泵选型。根据之前计算结果，尾车洗带装置流量为1.44 t/h，集料箱约2 h 可集满物料，集料箱排料口到尾车皮带上方落料点高度差约为10 m。根据上述使用需求，最终选型为1 台5.5 kW的泥浆泵，泵流量最小30 m3/h，只能通过管道末端出口阀门开闭大小控制实际排水量，泵扬程15 m，出水口管径DN50，自带搅拌功能。

4 尾车走台及维修平台改造

尾车走台及维修平台用于对尾车接煤槽及洗带机系统检修，与原上行扶梯和尾车头部扶梯连接。现有平台布置在主梁型钢上部，与前部走台通过扶梯连接，与头轮平台过渡连接。为便于接煤溜槽的检修和物料清理，尾车南侧原走台取消，在尾车南侧接煤溜槽侧方设置检修走台，该走台下沿距主梁下表面900 mm，宽度为1200 mm 加宽设计，可以打开密封门。

5 经济效益

5.1 年节支物料清理费用

由于堆料机自身结构特点，导致回程皮带甩带湿粘煤会污染下方整个堆料机机体，清理量大且需要停机，与生产矛盾比较突出，需投入大量的人力进行人工清理，且易造成二次扬尘。改造后，物料甩带被集中系统收集，堆料机机体甩带量大大减少。与此同时，可将撒漏的物料可靠控制在有限的区域内，无需出动流机即可实现物料倒运清理。每日可减少的人工数计5 人，流机1 台。

作业现场撒漏物料清理人工费用300 元/（d·人）；作业现场撒漏物料清理流机费用240 元/（h·台）；则改造后年均节约物料人工清理费5×300×365=54.7 万元；可以节约物料流机清理费1×240×8×365=70 万元；合计54.7+70=124.7 万元。

5.2 年新增利润

（1）改造总体投入费用60 万元，综合使用寿命5 年计算，则年改造成本12 万元。

（2）装卸费综合利润20 元/t。

（3）系统运行台时产量由3900 t/h 提升至4050 t/h。改造后输送带回程物料及煤泥甩带得到有效控制，减少停机清理时间，设备的运行故障率显著下降，运行效率得到有效提升。

（4）系统平均利用率53%。

（5）在现有系统利用率下新增煤炭吞吐量（4050-3900）×365×24×53%=69.6 万吨。则年新增利润69.6×20-12=1380 万元。

综上所述，该成果合计为公司年创造效益1504.7 万元。因整体改造效果良好，已计划陆续在煤四期及扩容堆料机其他4台堆料机进行系统推广、实施。

6 结束语

该技术可应用于悬臂式堆料机等结构紧凑、空间有限的设备以解决回程皮带物料甩带问题，实现自动收集转运洒落的物料，改善设备及周围环境，减少煤泥对设备造成损坏，保证人员与设备运行安全，减少人工成本。可根据每个单机的特点和安装空间，设计合理安装尺寸，可在散料码头、电厂、矿山等相关行业进行推广运用，保证环保生产。