青龙寺选煤厂原煤分级筛筛下溜槽的优化改造

王德记，李 军

(国能榆林能源有限责任公司，陕西 榆林 719300)

溜槽是一种依靠煤炭自身重力自流作用来输送物料的设备。在选煤生产中，大多数洗选设备与储运设施之间都是通过溜槽连接。根据输送物料的性质、连接设备间的相对位置，溜槽可采取不同的角度和布置方式，以达到煤流顺畅、使用寿命长、简洁美观、检修方便、安全生产的目的[1-4]。在选煤生产中，溜槽的作用不容小觑，溜槽角度、结构形式、内衬材质、断面尺寸等都关乎煤流的顺畅与否，进而影响到整个生产系统的连续平稳运行。

1 存在问题及分析

青龙寺选煤厂是一座设计能力为5.0 Mt/a的矿井型选煤厂，主要入选青龙寺矿井原煤(3.00 Mt/a)和部分外购原煤(2.00 Mt/a，汽车运输)。该厂入选煤种主要为不黏煤(BN31)和长焰煤(CY41)，具有低灰、低硫、中高挥发分、高热值、稳定性好等特性，是良好的动力用煤和化工用煤。

该厂原煤准备系统工艺流程为：入选前，原煤先由2台SLO4373单层双段香蕉筛进行150/13 mm分级，>150 mm块煤经手选后破碎至150 mm以下，与150～13 mm原煤合并，由带式输送机运至主厂房浅槽重介分选机分选；<13 mm末原煤由筛下漏斗式溜槽(203C、204C)收集，经208#刮板输送机转载后运至产品仓储存，直接作为混煤销售。

由于青龙寺选煤厂原煤水分较高(约13%)，且矸石泥化现象严重，因此原煤较为湿黏，易造成<13 mm末原煤在筛下溜槽内挂壁、糊堵，甚至堵塞，生产时每天都需要停机进行清理疏通作业。清理疏通作业一般由3人完成，每次用时2～3 h，劳动强度高，安全隐患大，不仅影响生产运行的连续性，降低原煤处理量，且清理时系统其他设备只能空载运行，造成人力、财力、物力资源的浪费。

针对上述问题，对溜槽糊堵、挂壁的原因进行了研究与分析，认为主要原因为以下两方面：

(1)物料性质。该厂末原煤水分较高，且原煤中存在易泥化的泥岩夹矸，从而造成<13 mm末原煤黏性较大，易黏附在溜槽内壁。由于物料特性是不可改变因素，因此若想解决问题，需要从工艺或设备方面着手。

(2)溜槽设计问题。该厂原设计筛下溜槽示意图如图1所示。由图1可以看出，其设计不合理之处在于：一是在溜槽内设置了多层缓冲台，由于末原煤粒度小，颗粒自身重力小，多层缓冲台的设置使得煤流趋于分散，减缓了煤流运动速度，从而加剧了末原煤在溜槽内壁的黏附；二是溜槽角度设计不甚合理，原设计溜槽沿刮板长度方向两侧板角度为69°，另外两侧板角度分别为63°、65°，四面两两交汇处空间角分别为57°、59°，虽然该角度处于运送<13 mm物料溜槽的可用角度范围(55°～60°)，但并没有在优选角度范围(60°～70°)之内[1-2]，加之<13 mm末原煤中<6 mm部分占比为73.87%，且原煤较为湿黏，溜槽角度更不能完全按照运送<13 mm物料的可用角度选取，而是应当在此基础上增大。此外，该溜槽内壁铺设了铸石板，由于铸石板表面较为粗糙，摩擦阻力较大，也会加剧末原煤在其上的黏附。

图1 原设计筛下溜槽结构示意图

2 优化改造措施[5-9]

2.1 优化原则

(1)溜槽角度应结合物料的粒度和运动速度、溜槽长度和断面尺寸等因素综合考虑，当溜槽长度>2.5 m时，角度应该加大1°～5°。

(2)溜槽角度应比运送常规物料时的溜槽角度大5°。对于水分较大、以0为粒度下限的末煤，溜槽角度宜大不宜小，必要时还要在过煤面铺设磨擦系数小的耐磨衬板。

(3)采用超高分子聚乙烯或不锈钢耐磨衬板的溜槽时，溜槽角度可适当减小3°～5°。

(4)若物料中块煤的含量远低于粉煤的含量时，溜槽角度应按运送接近粉煤粒度的物料选取。

2.2 溜槽结构优化

该厂原煤分级筛筛下溜槽分为上下两段，中间通过法兰连接，为了不过度改造，只去掉了其中5组缓冲台，仅对溜槽下段(图1中高度标注为2 156 mm段)进行优化改造。具体作法为：

(1)去掉图1(a)溜槽内部绿线圈出的5个缓冲台，只留其余4个缓冲台。这样既不影响筛机结构的稳定性，又可以确保布料均匀，同时还能增大落煤高差，提高煤流速度，利用煤流运动惯性实现溜槽内壁的自清洁。

(2)优化溜槽下段角度，增大下料口宽度。沿刮板宽度方向，将溜槽下料口尺寸增大至1 000 mm，这样两侧板的倾角可调整为70°、68°。同时沿刮板长度方向，将溜槽的排料口改为垂直状态，使下料口宽度扩大至2 494 mm，以避免下料不畅。

优化改造后的溜槽结构如图2所示。经优化改造，溜槽下料口尺寸由原来的600 mm×1 000 mm增大至1 000 mm×2 494 mm，溜槽角度也相应增大至优选角度范围：沿刮板宽度方向两侧板的角度分别增大至70°、68°，沿刮板长度方向两侧板角度均变为90°，从而确保了溜槽下料的顺畅。

图2优化后筛下溜槽结构示意图

2.3 耐磨衬板选择

在导致溜槽糊堵的因素中，溜槽内壁的光滑度也是一个不可忽视的重要因素。选择合适的耐磨衬板，提高溜槽内壁的光滑度，有助于减轻溜槽糊堵、挂壁程度。

目前，适合作为溜槽衬板的材质有铸石板、耐磨复合刚玉衬板、超高分子聚乙烯板材、耐磨钢板等，各种材质的耐磨性、耐腐蚀性、表面光滑度以及价格均不相同，因此根据输送物料特性和应用场景选择合适的耐磨衬板尤为重要。

铸石板价格便宜，具有良好的耐磨、耐腐蚀性能，其耐磨性能比钢板、铸铁高很多倍。但是，铸石板易碎，不适合用于输送硬度、块度均较大的煤和矸石。

耐磨复合刚玉衬板的耐磨、耐冲击性不如铸石板，但其铺设简单，厚度小，表面光滑美观，因此适用于冲击力较小的场合。

超高分子聚乙烯板材的耐磨、耐腐蚀性能良好，摩擦系数低，物料在其表面的滑动性能好，防噪效果也较好。但是，此种材质表面容易起毛面，必须在工厂定做后运输，施工难度较大[10-11]。

耐磨钢板可分为几类：①低合金结构钢板(Q345)，碳含量≤0.2%，锰含量为1%～1.6%，具有较为良好的焊接性能、工艺性能和机械性能，耐大气腐蚀，机械强度较高；②高强度耐磨钢板(NM360)，抗磨损能力强，耐磨性是低合金结构钢板的3～5倍，其合金含量低，易于焊接， 其中NM360、NM400、NM550系列的耐磨性能分别是普通钢板的2、2.5、4倍以上；③不锈钢钢板，摩擦系数低，表面光滑，料流在其上流动性较好，可以用于防腐蚀、防锈、防磁化的场所，但在选择时应考虑其焊接性能，此外其价格较贵，大量铺设时需考虑经济成本[12-13]。

部分材料性能对比见表1。

表1 部分材料性能比较

目前，该厂203C、204C溜槽内衬采用的均为铸石板，现场使用效果不佳。分析认为，<13 mm末煤对溜槽内壁的冲击力虽然不大，但由于该厂原煤湿黏，因此应选择摩擦系数小，物料在其上流动性好的耐磨衬板。综合考虑价格因素，最终选择了超高分子聚乙烯耐磨衬板，将溜槽下段的铸石板衬板换成了超高分子聚乙烯耐磨衬板。

2.4 辅助防堵措施

2.4.1 安装振动电机

振动电机能够产生周期性的振动力，可缓解溜槽内部的糊堵状态。为此在溜槽侧壁安装了2台振动电机，安装位置如图2(a)所示。

振动电机可以采用就地控制方式或PLC集中控制方式。就地控制方式简单，由现场操作人员启动电机，每次启动时间不宜过长，以30 s/次为宜，可通过多次启停振动电机，来实现对溜槽内部糊堵物料的疏通清理。

若将振动电机信号接入全厂PLC控制系统，则可通过PLC控制系统实现振动电机的自动控制，电机启动后运转30 s关闭，经过设定的间隔时长后再次自动启动，如此不断间歇循环工作，即能起到活化溜槽内物料的作用，从而减少末煤在内壁的黏附，最终实现溜槽的定期自动清理。

2.4.2 安装红外对射防堵监测装置

为及时监测溜槽内部的动态信息，还增设了红外对射防堵监测装置。该装置安装在溜槽易堵部位两侧，并将红外对射传感器与振动电机信号关联，在溜槽通畅的情况下，发射端发射信号，接收端接收信号，控制回路正常运转；如果发生堵塞，红外光柱断开，接收端无法接收到红外信号，声光报警装置就会发出报警，由现场工作人员就地控制振动电机或由PLC控制系统自动启动振动电机进行清堵工作。当红外光柱连续时，振动电机即可停止运行[14-15]。

3 优化改造效果

溜槽优化改造前后经济效益对比见表2。由表2可知，在优化改造之前，定期人工清理成本、空转运行电费以及停产造成的经济损失高达132.22万元/a。优化改造后，末原煤在溜槽内挂壁、糊堵问题得到了有效解决，不必再需人工频繁清理疏通溜槽，不仅降低了工人的劳动强度，而且排除了安全隐患，同时确保了生产系统的连续运行。扣除溜槽优化改造费用15.30万元/a，年可节省生产成本116.92万元。

表2 优化改造前后经济效益对比

4 结语

影响煤炭在溜槽内流动性的因素众多，有煤质特性(主要是粒度、水分)、溜槽角度、溜槽结构型式、耐磨衬板材质等。建议在进行溜槽设计时综合考虑上述各因素，在特殊情况下还可采取设置振动器等辅助防堵措施。青龙寺选煤厂针对原煤湿黏造成的末原煤在筛下溜槽挂壁、糊堵严重的问题，通过对溜槽进行结构优化，更换耐磨内衬，增设振动电机和红外对射防堵监测装置等措施，有效解决了溜槽堵塞问题，年可节约生产成本116.92万元，经济效益明显。