气垫式带式输送机在煤矿(选煤厂)输煤系统的应用分析

丁 震

(神华集团煤炭生产部，北京市东城区，100011)



气垫式带式输送机在煤矿(选煤厂)输煤系统的应用分析

丁 震

(神华集团煤炭生产部，北京市东城区，100011)

介绍了气垫式带式输送机的结构、工作原理、国内外生产制造厂家以及国内外输煤系统应用情况，对比分析了气垫式带式输送机与托辊式带式输送机在选煤厂的使用成本，阐述了气垫式带式输送机优缺点，最终得出了气垫式带式输送机不适宜煤矿输煤系统，适用于选煤厂带廊桥的输煤系统。

气垫式带式输送机 输煤系统 选煤厂 成本分析

目前，我国煤矿(选煤厂)输煤系统绝大多数采用的是托辊式带式输送机，托辊式带式输送机优点很多，但也存在噪音大、易产生粉尘、易发生胶带撕裂事故、维护成本相对较高，以及托辊的寿命短、速度低和阻力大等缺点。气垫式带式输送机在保持带式输送机优点的同时，通过改进工艺采用薄气膜代替托辊支撑输送胶带，可以很好地解决托辊式带式输送机存在的缺点，且气垫式带式输送机易于密封，既可进行上部密封，也能做成全密封，实现扬尘零污染，同时节能效果显著，可节能15%～30%，且运行平稳，安全可靠。

1 气垫式带式输送机主要构造及工作原理

1.1 主要构造

气垫式输送机是一种新型的连续输送设备，主要由胶带系统、驱动系统、气室和供气系统和钢结构四大系统构成，其工作的主要部件包括输送胶带、驱动装置、气室、气源、托辊、拉紧装置、清扫器、卸料器、机架、电气保护装置以及安全保护装置等，气垫式带式输送机结构图如图1所示。

1-传动滚筒；2-过渡托辊；3-物料；4-输送胶带；5-尾部滚筒；6-托带滚筒；7-风机；8-外罩；9-承载段输送胶带；10-气室；11-回程段输送胶带；12-气膜；13-气孔图1 气垫式带式输送机结构图

1.2 工作原理

气垫式带式输送机是由托辊式带式输送机支撑输送胶带的托辊被用带孔的气室形成的薄气膜作为气垫取代。首先，气垫式带式输送机风机工作，风机将具有一定压力和流量的空气提供给气室,气室内的空气由于压力被迫沿着上盘槽和下盘槽的小孔溢出，与此同时，在气垫式带式输送机输送胶带与盘槽之间形成了气垫(即具有一定压力的气膜)，由气垫支撑输送胶带及其上部物料，代替托辊式带式输送机的托辊支撑输送胶带来实现输送。从原理上变固体滚动摩擦为气体摩擦，降低摩擦阻力50%～70%，溢流出的气体与输送过程中产生的粉尘经过每台独立配置的除尘系统洁净后，经过风机送入气室，实现循环使用。气垫式带式输送机工作原理图如图2所示。

图2 气垫式带式输送机工作原理图

2 国内外生产制造厂家

2.1 国外生产制造厂家

气垫带式输送机是由20世纪70年代由荷兰TWENTE工业大学运输技术实验室C.O.JONKER教授首先提出气垫带式输送机的理论。目前，美国的TRAMCO 公司、法国的STOLZ 公司都成功研制出了智能化高效节能型气垫带式输送机。国外部分燃煤电厂已具有2000 t/h以上运煤气垫式带式输送机运行业绩，2000 t/h以上气垫式带式输送机生产厂家主要有日本川崎、宇部、IHI和美国TRAMCO这4家公司，相关业绩见表1。

2.2 国内生产制造厂家

国内，1982年太原重型机械学院与原平起重运输机械总厂联合设计制造了国内第一台样机。虽然气垫式带式输送机在我国已经诞生近30年，但因国产气垫式带式输送机技术成熟度相对较低，目前在国内多用于粮食运输，运送煤炭方面应用较少。据了解，仅张家港市日升机械技术有限公司有1000 t/h的输煤气垫式带式输送机在运行。

表1 国外生产制造厂家相关业绩

3 国内外输煤系统使用情况

3.1 国外输煤系统

美国TRAMCO公司自1983年至今有100多台在北美和南美将气垫式带式输送机应用于煤厂、发电厂和煤码头。90年代，日本多家电厂输煤系统开始应用川崎、宇部和IHI公司生产的气垫式带式输送机。

3.2 国内输煤系统

1986年，北京矿务局王平村煤矿安装使用中国第一台大型气垫式带式输送机。2003年，河南省焦作万方集团公司自备电厂 2×135 MW 的输煤系统中2#乙和3#输送机采用了新型气垫式带式输送机。现有10余家电厂输煤系统使用气垫式带式输送机(全部国产)，最大输送能力为1000 t/h。但国产气垫式带式输送机用于输煤系统的设计指标及性能参数都是小型化，带宽不大于1 m，带速小于2.5 m，输送能力小于1000 t/h，气动系统技术尚不过关，工程实际运行效果不甚理想， 在国内输煤系统没有成熟业绩。目前，神华巴彦淖尔公司试用了一台美国TRAMCO公司生产的气垫式带式输送机(全进口)。

4 气垫式带式输送机优缺点

4.1 气垫式带式输送机优点

(1)气垫式带式输送机整机与输送胶带寿命相对较长。托辊式带式输送机输送胶带与托辊之间为固体滚动摩擦，而气垫式带式输送机输送胶带与气垫之间为气体摩擦, 故气垫式带式输送机振动相对较小，整机设备使用寿命比托辊输送机相对较长，一般使用约10 a以上；同时气垫式带式输送机输送胶带相对磨损较少，不会发生跑偏和撕带现象,且气垫对输送胶带能起到风冷却效果作用，所以输送胶带寿命一般约在10 a左右。

(2)气垫式带式输送机输送相对平稳，运行相对可靠。气垫式带式输送机用气垫代替了托辊支撑，传动部件少，可靠性强，运行较平稳,不会发生颠簸、撒料、跑偏以及扬尘等现象,同时不会把物料的粒度自动分级,适宜输送按工艺比例配制好后的混合物料。

(3)气垫式带式输送机易于密封。用于密闭输送煤炭可以避免粉尘飞扬，安装自带除尘器装置起到污染少、噪声小和保护工作周围环境的目的，同时避免了煤尘自燃或爆炸。

(4)气垫式带式输送机露天使用能够节省廊桥费用。气垫式带式输送机采用箱形断面,纵向支架可承受较大弯矩和扭矩，不需要胶带通廊，只需敷设钢构轻便栈桥即可；冬季采暖可在风机口敷设加热装置，能够节省基建投资及日常维护费用。

4.2 输煤系统气垫式带式输送机缺点

(1)气垫式带式输送机设备购置费用相对较高。由于气垫式带式输送机采用气室及配气盘代替托辊，加工制造费用略高于普通托辊式带式输送机，约为托辊式带式输送机的3.5倍(进口)。

(2)气垫式带式输送机配气盘小孔容易堵塞。如煤矿工作面淋水或煤炭水分较高时，运输物料含水较大且维护不善，受环境和物料影响的气垫式带式输送机配气盘小孔会发生堵塞。

(3)气垫式带式输送机适用条件受限。气垫式带式输送机不适宜用于拐弯布置、坡度大于15°凹凸布置以及运输长度小于80 m布置，并且仅适宜运输水分小于25%的煤炭。同时不适用于很粗大的散状物料和成件货物，不能承受冲击载荷，否则会破坏气垫。

5 气垫式带式输送机与托辊式带式输送机使用成本对比

以一台110 m长的运煤带式输送机正常运行10 a为例，对比气垫式带式输送机与托辊式带式输送机全寿命周期成本。

5.1 不同形式的输送机整机技术参数

依据需求运量、提升高度以及运送长度等条件，按照气垫式带式输送机设计计算的整机技术参数与按照DTII型托辊式带式输送机设计计算的整机技术参数对比见表2。

表2 技术参数对比

5.2 全寿命周期成本对比

5.2.1 购置成本及使用年限对比

购置成本及使用年限对比见表3。

表3 采购成本及使用年限对比

5.2.2 输送胶带更新费用对比

托辊式带式输送机输送胶带8 a内需更换一条新的输送胶带,输送胶带全长为334 m, 按照700元/m计算，托辊式带式输送机输送胶带费用23.38万元。气垫式带式输送机输送胶带可延长8 a不需要更换。

5.2.3 配件更新费用对比

托辊式带式输送机上托辊架为130组,单价为350元，上托辊为390只,单价为110元；下托辊架为43组,单价为380元，下托辊为86只，单价为160元。托辊按每年更换25%计算，托辊架按每年更换20%计算,8 a共发生金额为：上托辊为390×110×8×25%=85800元，上托辊架为130×350×8×20%=72800元；下托辊为86×160×8×25%=27520元，下托辊架为43×380×8×20%=26144元， 托辊式带式输送机托辊费用共计：85800元+91000元+27520元+32680元=21.23万元。因此，托辊式带式输送机8 a内需要消耗托辊费用为21.23万元,而气垫式带式输送机无需消耗托辊费用。

5.2.4 用电费用对比

气垫式带式输送机功率为160 kW(主机)+15 kW(风机)，托辊式带式输送机功率为220 kW,按平均运行16 h/d、工业用电按1元/kWh计算，气垫式带式输送机年用电量费用为175×16×330=92.4万元，而托辊式带式输送机年用电费用为220×16×330=116.16万元。

5.3 煤矿输煤系统年使用成本计算对比

气垫式带式输送机和托辊式带式输送机按照8 a使用折旧计算法计算的使用成本计算对比见表4。

表4 煤矿输煤系统使用成本计算对比 万元/a

由表4可知，在煤矿输煤系统中，气垫式带式输送机年使用成本为136.15万元，托辊式带式输送机年使用成本为134.23万元。气垫式带式输送机年使用费用比托辊式带式输送机高1.92万元。但当输送机较长、较宽、带速较高时，选用气垫式带式输送机的运行成本越低；而在较短、较窄、带速较低时，则选用托辊式带式输送机比较划算。

5.4 选煤厂输煤系统年使用成本计算对比

选煤厂输煤系统一般按照廊桥+托辊式带式输送机设计，廊桥投资费用大概为2万元/m×117 m =234万元，托辊式带式输送机117 m估算约为100万元，合计234+100=334万元。而气垫式带式输送机自带全封闭机罩，无需廊桥，可以节省廊桥建设费用。气垫式带式输送机和托辊式带式输送机按照8 a使用折旧计算法计算的使用成本计算对比见表5。

根据表5成本计算分析，在选煤厂输煤系统中，气垫式带式输送机使用成本为136.15万元/a，托辊式带式输送机使用成本为163.48万元/a，气垫式带式输送机使用成本比托辊式带式输送机使用成本低27.33万元/a。

表5 选煤厂输煤系统使用成本计算对比 万元/a

6 结论

(1)由于煤矿井下输煤系统直接运输采煤机开采的煤炭，煤炭随地质构造变化，水分随之变化，可能堵塞气室气孔，加之井下运输巷道条件较为复杂，带凹凸段(坡度大于15°)较多，且全寿命周期成本率高于托辊式带式输送机，因此气垫式带式输送机不适宜煤矿井下输煤系统。

(2)因选煤厂带廊桥的输煤系统运输分级分选过的煤炭，煤炭水分含量相对较低，运输条件相对简单，基本没有凹凸段。气垫式带式输送机可减少廊桥投资，并且易于封闭，减少粉尘飞扬，且全寿命周期成本远低于托辊式带式输送机，因此气垫式带式输送机适宜在选煤厂带廊桥的输煤系统中使用。

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(责任编辑 路 强)

Application analysis of air cushion type belt conveyor in coal conveying system of coal mine (coal washery)

Ding Zhen

(Coal Product Department of Shenhua Group, Dongcheng, Beijing 100011, China)

This paper introduced the structure, working principle production manufacturers at home and abroad of air cushion belt conveyor and its application situation in coal conveying system at home and abroad, contrastively analyzed use-costs of air cushion type belt conveyor and roller type belt conveyor applied in coal mine (coal washery), then elaborated the advantages and disadvantages of air cushion type belt conveyor. The results showed that the air cushion type belt conveyor wasnot suitable for coal mine's coal conveying system, but suitable for coal washery's coal conveying system with gallery bridge.

air cushion type belt conveyor, coal conveying system, coal washery, cost analysis

丁震. 气垫式带式输送机在煤矿(选煤厂)输煤系统的应用分析 [J].中国煤炭，2017，43(6)：89-92. Ding Zhen. Application analysis of air cushion type belt conveyor in coal conveying system of coal mine (coal washery) [J].China Coal，2017，43(6)：89-92.

TD528

A

丁震(1980-)，男，山西万荣人，本科学历，高级工程师，现任职于神华集团有限责任公司煤炭生产部，主要从事煤矿机电管理工作。