引言
為了推動煤炭企業(yè)綠色清潔化發(fā)展,秉承"充分適應燃煤電站特色(環(huán)境、氣候、煤種、中儲基地)、去工業(yè)化、打造符合雙碳精神指引、符合人文"的輸煤系統(tǒng)原則,電廠正朝著智能化、高清潔化方向飛速發(fā)展,為防止煤塵外溢,保證清潔化輸送,不同形式的設備也應運而生。
因此,電廠科研人員從不同角度對帶式輸送機的相關設備進行了研究,如趙振鹿等人[針對北方某燃煤發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)帶式輸送機工作表面粘煤和結冰問題,設計了一種帶式輸送機回程雙向空段清掃器,清潔的同時保證了膠帶輸送機正常運行。除了皮帶清掃外,楊城從源頭上對煤塵的產生和防治展開了論述,黃克石等人使用噴霧抑塵的方法與空間里的粉塵相結合,從而實現除塵作用,避免了煤塵的外溢。王紅俊等人設計了一種帶式輸送機開合式防護罩,能夠使防護罩開合方便,降低了檢修操作的強度。高波等人設計了一種全密封環(huán)保管狀帶式輸送機,能避免傳輸帶在運轉時出現偏移,可自動清潔,智能化程度高,使用方便。張中盤等人設計了一種帶式輸送機緊身封閉式防護罩,該裝置由固定結構和防護罩組成,有效實現了綠色清潔化輸送。
現有設計的帶式輸送機緊身封閉防護罩功能較為單一,而在燃煤電廠物料輸送時,不僅需要保證皮帶機平穩(wěn)安全運行,也要避免粉塵外溢造成環(huán)境污染,同時還要便于后期開展檢修工作,因此需要根據燃煤電廠所處地理位置,設計一種能夠適合電廠實際環(huán)境工況、綜合性能強的帶式輸送機緊身封閉防護罩。
1緊身封閉防護罩設計思路
封閉式帶式輸送機是一種新型散裝物料輸送設備,是在全封閉導料槽的技術基礎上延展出來的,其包含的大部分皮帶機部件仍為傳統(tǒng)部件,結構特點是將傳統(tǒng)皮帶機托銀組中的兩側托銀改為短小的側托銀,并采用UHMw高分子材料側滑板替代,此種材料具備低摩擦力、高強度的特點。
側滑板除了對兩側膠帶起到支撐作用外,摩擦方式也由滾動摩擦變?yōu)榱嘶瑒幽Σ?膠帶在自身的重力作用下,能夠和側滑板之間形成良好的密封效果,配合緊身封閉防護罩,使膠帶的運輸段在一個密閉環(huán)境中運行,從而實現高效、清潔化輸送。封閉式帶式輸送機從尾部改向滾筒到頭部驅動滾筒的承載段形成一完整的密閉結構。
封閉式帶式輸送機的托銀支架按照一定的間隔布置,支撐結構兩側采用傳統(tǒng)的帶式輸送機支架,兩側托銀進行創(chuàng)新,中間仍保留水平托銀,側部設計跑偏保護擋輪,也可以采用側板與滑板垂直的結構形式。
封閉式帶式輸送機的整體設計要求便于更換、檢修和維護,在托銀組中,尤其是對于兩側托銀要更換便捷,部件的設計要具有通用性,盡可能減少零部件的數量。
封閉式帶式輸送機的平段、凸弧段和凹弧段的外觀封閉結構要完全一致,凸弧段和凹弧段膠帶機支撐為普通托銀結構,平段為托銀滑板組合結構。
封閉式帶式輸送機側滑板的型式和寬度及承載段側托銀的長度要合理優(yōu)化,在保證皮帶承載段封閉的情況下,減少沿程滑板對皮帶增加的阻力。
2結構設計方案
為滿足燃煤電站對封閉帶式輸送機的封閉要求,秉承充分適應環(huán)境特色、高效清潔化的輸煤系統(tǒng)原則,經過對輸煤系統(tǒng)封閉式帶式輸送機的結構進行研究,設計了適合燃煤電站應用的帶式輸送機防護罩,形成以下三種符合實際情況的緊身封閉帶式輸送機設計方案。
2.1針對常規(guī)帶式輸送機設計的緊身封閉罩
本方案是在常規(guī)帶式輸送機基礎上加裝緊身封閉防護罩,如圖1所示,本方案主要由固定裝置和防護罩組成。地面固定結構主要由地基6和中間架7組成,地基6有左右兩組,固定角鋼安裝在兩側地基上,并通過螺栓固定安裝在防護罩的門架上,鎖緊掛鉤4將防護罩門架勾緊在中間架上。防護罩分為上護罩和側護罩兩部分,上護罩與側護罩二者之間設連接裝置,連接裝置后側加裝了橫梁,可以增強防護罩的整體穩(wěn)定性,其固定于封閉式門架1上,門架為組合連續(xù)布置結構,可單獨對某一節(jié)進行檢修和維護,減少了人力、物力的浪費。
1一門架:2一橫梁:3一加強筋:4一鎖緊掛鉤:5一角鋼:6一地基:7一中間架:8一防護罩:9一弧形壓板:10一碳鋼壓條。
圖1常規(guī)帶式輸送機緊身封閉結構圖
上護罩連接邊緣則通過弧形壓板9壓緊,弧形壓板端部設有擰緊裝置,如圖2所示,通過螺母將螺桿和門架拉緊,薄墊片的設置可有效防止螺栓松動。銷子與螺栓頂部結構相配合,加強固定。開啟時,打開連接裝置,即拆除弧形壓板端部的螺桿螺母,銷子可便捷地從螺栓頂部結構中抽出,完成拆卸分離。在帶式輸送機下方仍可設混凝土排水槽,內部預留有空間,可安裝消防系統(tǒng)、自動沖洗系統(tǒng)等,護罩整體采用透明的聚碳酸酯(PC)實心耐力板進行緊身封閉,底部和土建結構結合部分設計擋水圍堰,頂部可設消防噴霧。緊身封閉防護罩強度考慮當地風載荷作用,固定支撐部分的設計保證有抵抗30m/s風速的能力,后期可通過風洞試驗進一步驗證。
本方案在滿足常規(guī)帶式輸送機基礎上加裝緊身封閉防護罩的同時,也可實現帶式輸送機的全封閉,如圖3所示,當帶式輸送機改變傳統(tǒng)托銀組,采取側托銀與側滑板相配合的模式時,可加裝如圖4所示的密封掛鉤,保證其密封性。
1一立托棍:2一側托棍:3一水平托棍:4一密封掛鉤:5一側滑板。
圖3斷面圖
本方案靈活多變,可自由切換成常規(guī)帶式輸送機或全封閉帶式輸送機,防護罩采用透明的聚碳酸酯實心耐力板,各片之間有良好的密封性能,能保證整個輸送空間的嚴密性,減少物料運輸過程中的損耗,最大程度地降低粉塵外溢,防止對帶式輸送機周圍環(huán)境造成嚴重的粉塵污染。同時,結構方便拆卸,安裝維護方便,穩(wěn)定性強,具有良好的抗風性能,便于檢修工作的開展。
2.2針對封閉帶式輸送機設計的緊身封閉罩
本方案結合帶式輸送機的封閉結構,結構特點是將傳統(tǒng)皮帶機托銀組中的兩側托銀改為短小的側托銀,并采用UHMw高分子材料側滑板替代,此種材料具備低摩擦力、高強度的特點。側滑板除了對兩側膠帶起到支撐作用外,摩擦方式也由滾動摩擦變?yōu)榱嘶瑒幽Σ?膠帶在自身的重力作用下,能夠和側滑板之間形成良好的密封效果,配合緊身封閉護罩,使膠帶的運輸段在一個密閉環(huán)境中運行,實現封閉、清潔化輸送,使封閉式帶式輸送機從尾部改向滾筒到頭部驅動滾筒的承載段形成一個完整的密閉結構,如圖5所示。
本方案在封閉帶式輸送機的基礎上設置緊身封閉防護罩,主要包括固定支撐結構、防護罩,固定支撐結構包括固定鋼板、角鋼、門架、中間架、橫梁。與2.1中所述不同的是,該方案適用于封閉帶式輸送機,加入了特制的低摩擦力高強度UHMw高分子材料側滑板,將傳統(tǒng)帶式輸送機槽型托銀改為短小的側托銀,一方面保證了運料段在封閉環(huán)境中,另一方面保證了滑板(低摩擦力高強度UHMw高分子材料)與膠帶間的摩擦方式改變。該方案采用了雙重封閉,即運料段封閉和帶式輸送機整體封閉,因此具有良好的密閉性能。此外,側滑板可通過螺栓固定于封閉式門架之間的橫梁上,側滑板上部與橫梁連接處可加入密封墊;橫梁則通過螺栓緊固在封閉式門架之間,進一步加強了穩(wěn)定性。
2.3針對常規(guī)帶式輸送機設計的機架上封閉罩
本方案在常規(guī)帶式輸送機上設置常規(guī)機架上封閉護罩,如圖6所示,本方案主要由防護罩、鎖緊掛鉤、門架、中間架組成。防護罩主要設置機架上封閉防護罩,材質依然采用透明的聚碳酸酯實心耐力板進行緊身封閉,可采用鋁合金、塑鋼等型材進一步加固,防護罩固定于封閉式門架上,門架依然為組合結構,獨立間隔布置,為提高整體結構的穩(wěn)定性,防護罩門架內部設置有間隔布置的橫梁和加強筋。地面固定裝置主要包括中間架3和地基4,地基4有左右兩組,中間架3通過鎖緊掛鉤5同防護罩的門架連接。其余部分與2.1設計方案基本相同,帶式輸送機下方設混凝土排水槽,內部預留有空間,可安裝消防系統(tǒng)、自動沖洗系統(tǒng)等,護罩連接緊密,易于拆裝,底部和土建結構結合部分設計擋水圍堰,頂部可設消防噴霧。為保證緊身封閉防護罩強度,考慮風載荷作用,內設支撐骨架,具備抵抗一定風速的能力。
1一護罩;2一托棍:3一中間架:4一地基:5一鎖緊掛鉤。
圖6常規(guī)機架上封閉方案結構圖
2.4工程應用
圖7所示為上文2.1中的"常規(guī)帶式輸送機與緊身封閉罩"和2.3中的"常規(guī)帶式輸送機與機架上封閉罩"現場安裝應用圖,取得了良好的效果,充分體現了綠色發(fā)展"碳達峰、碳中和"的理念,推進了煤炭企業(yè)的綠色轉型。
(a)
(b)
圖7 現場安裝圖
3結語
本文根據不同實際工況,設計了3種燃煤電站輸煤皮帶機緊身封閉防護罩,包括常規(guī)帶式輸送機與緊身封閉罩、封閉帶式輸送機與緊身封閉罩、常規(guī)帶式輸送機與常規(guī)機架上封閉罩,3種設計均采用組合結構,能夠滿足燃煤電站不同輸送分段下的封閉要求,輸送空間嚴密,同時結構穩(wěn)定,方便拆卸,安裝維護方便,便于檢修工作的開展,防護的同時能夠實現高效、清潔化輸送。
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