块煤仓螺旋溜槽防破碎方案研究

付丽明

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

块煤仓螺旋溜槽防破碎方案研究

付丽明

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

防破碎螺旋溜槽主要用于防止运输和储存环节块煤的破碎。介绍了块煤的破碎原因、螺旋溜槽的结构及仓体内螺旋溜槽的布置形式，阐述了块煤筒仓内螺旋溜槽防破碎的功效。并通过对筒仓内螺旋溜槽安装形式的改进，进一步强化了螺旋溜槽的稳定性。

防破碎螺旋溜槽；块煤率；贴壁式安装

0 引言

随着经济的快速发展，块煤在热电企业、炼铁(钢)厂等工业中的用量不断加大，促使各煤矿企业加大了块煤的产量。伴随着煤炭企业生产机械化程度的不断提高和环保对煤炭必须密闭储存(储煤棚形式和筒仓、方仓形式等)的要求，导致了块煤的破碎率提高，块煤的浪费对煤矿企业和用煤企业的经济效益都带来了不利影响，这也促使各煤矿企业对块煤的防破碎要求进一步提高。

防破碎螺旋溜槽可用于落差较大的皮带机头转载溜槽，也可用于原煤仓和块煤仓的块煤防破碎。使用螺旋溜槽可减少块煤的破碎率，从根本上解决块煤入仓后再装车时末煤量超标的问题，大大提高经济效益。螺旋溜槽按其布置方式可分为外螺旋溜槽和内螺旋溜槽，近年来，对螺旋溜槽的设计做了许多项改进，改进后的螺旋溜槽可大幅度提高防破碎功能和安全性能，特别适用于对煤块率要求高的转载点及储煤仓。故本文提出了利用贴壁式安装防破碎螺旋溜槽提高块煤率的方案。

1 块煤破碎原因

块煤在螺旋溜槽中流动时由于受自身重力的影响，块煤之间产生相互摩擦与碰撞，在摩擦和碰撞的过程中产生的相互力是导致块煤破碎的主要因素。块煤间摩擦与碰撞的相互作用力越小，块煤的破碎率就越低，若想解决块煤破碎的问题，降低块煤所受的相互作用力是关键。

由牛顿运动公式f=mΔv/Δt(其中，f为物体所受的力，m为物体的质量，Δv为物料速度的变化，Δt为作用时间的变化)可知：块煤受到的作用力与其运动速度的变化成正比，与运动碰撞时间的长短成反比。因此，降低块煤所受作用力可以从两方面考虑：一是通过溜槽倾角的变化减小块煤的运动速度变化；二是合理地利用仓体空间延长块煤颗粒间的碰撞时间。这样块煤在螺旋溜槽内的运动能保持一个稳定的均匀速度，理论上块煤受到的碰撞力为零，此时块煤相互间的碰撞几乎不发生，块煤破碎率最小。螺旋溜槽即是基于此原理，使块煤在一定时间内、一定情况下保持匀速运动。

2 螺旋溜槽的结构

图1为螺旋溜槽结构示意图。螺旋溜槽外形类似螺纹状， 块煤在里面的运动可分为物料导入阶段、物料加速阶段和物料匀速入仓3个阶段，其物料匀速入仓阶段时间保持最长，由此对 应破碎螺旋溜槽由入料段、过渡段、标准段构成。块煤沿煤流方向导入溜槽后， 在重力和其他力的作用下开始加速运动， 当速度达到一定值后受力平衡， 块煤开始保持匀速运动。

图1 螺旋溜槽结构示意图

3 螺旋溜槽安装方案

3.1 螺旋溜槽总体布置

图2为螺旋溜槽空间总体布置示意图。本方案为双外螺旋溜槽，入仓后依靠仓壁固定到最下端到仓体的斜面止，能很好地防止块煤破碎。双螺旋溜槽能使块煤进仓后均匀分布，无偏仓现象，使煤仓得到充分利用，基本不减少仓容。

图2 螺旋溜槽空间总体布置示意图

3.2 接口设计

图3为块煤仓螺旋溜槽接口示意图。螺旋溜槽入料段接于筛下溜槽或接于皮带机机头部位，尽可能地降低块煤的冲击高度，顺煤流方向承接煤流使煤流通畅无阻。螺旋溜槽入料段顺流承接煤流，减少煤块的撞击破碎，能保证大块煤顺利通过、煤流顺畅，不出现拥堵现象。

图3 块煤仓螺旋溜槽接口示意图

3.3 螺旋溜槽材质的选择

螺旋溜槽的本体采用16 mm厚的锰钢板加工而成，具有加强筋；凡煤流经过的面采用14 mm厚钼镍合金作为耐磨衬板，采用塞焊紧固于螺旋溜槽本体，确保设备使用寿命长，运行安全可靠；其他部位采用锰钢

材质加工。

镍合金作为耐磨衬板可预制成形，待螺旋溜槽的耐磨层完全磨损后可进行重新铺设，这样螺旋溜槽本体不需要变动，延长了螺旋溜槽的整体寿命，降低了运营成本。

3.4 螺旋溜槽安装固定方式

图4为螺旋溜槽安装纵截面示意图。螺旋溜槽入料段及部分过渡段露出仓面以上，采用型钢进行固定。悬空于仓内的螺旋溜槽采用支架与钢结构梁及型钢吊挂等多种方式进行固定。

图4 螺旋溜槽安装纵截面示意图

在安装标准段螺旋溜槽时，在仓壁上现场打孔，溜槽与仓壁之间的联接固定使用穿墙高强度螺栓，对高强度螺栓表面进行了防氧化和腐蚀处理。与传统的悬挂式、悬臂支承式或内螺旋的钢架支承等安装方式相比，这种贴壁式安装方式安全、可靠，螺旋溜槽牢固耐用。贴壁式安装固定方式的优势在于：螺旋溜槽溜槽紧贴仓壁，所有穿墙螺栓沿螺旋曲线均布于螺旋溜槽侧板的上部及下部，通过严密的计算，确定螺栓分布的数量，使传统的安装固定方式中的集中载荷化为均布载荷，大大提高了可靠性。

4 结语

本螺旋溜槽方案，可有效地降低筒仓因高度过高而导致的块煤破碎率，直接给企业带来巨大的经济效益。采用贴壁式安装方式，使得螺旋溜槽所受载荷化为均布载荷，大大提高了使用的可靠性，延长了螺旋溜槽的使用寿命，较传统的固定方式，贴壁式安装方式也给企业带来了间接的经济效益。

[1] 成大先.机械设计手册[J].北京：化学工业出版社，1993.

[2] 袁文伯.工程力学手册[J].北京：煤炭工业出版社，1988.

Plan Design of Shatterproof Spiral Chute for Lump Coal Silo

FU Li-ming

(Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry, Taiyuan 030001, China)

Shatterproof spiral chutes are mainly used to prevent the breakage of coal in transportation and storage link. This paper analyzes the reason for the breakage of lump coal, designs a shatterproof spiral chute for lump coal silo, and introduces the working principle, main structure and the layout form of the chute. The chute is installed inside the silo, which can futherly strengthen the stability of the spiral chute.

shatterproof spiral chute; rate of lump coal; wall installation

1672- 6413(2015)06- 0197- 02

2015- 04- 11；

2015- 09- 18

付丽明(1980-)，男，山西长子人，工程师，本科，现从事于煤炭行业设计及研究工作。

TD63+4.1

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