带式输送机封闭罩结构设计与应用

引言

为了推动煤炭企业绿色清洁化发展,秉承"充分适应燃煤电站特色(环境、气候、煤种、中储基地)、去工业化、打造符合双碳精神指引、符合人文"的输煤系统原则,电厂正朝着智能化、高清洁化方向飞速发展,为防止煤尘外溢,保证清洁化输送,不同形式的设备也应运而生。

因此,电厂科研人员从不同角度对带式输送机的相关设备进行了研究,如赵振鹿等人[针对北方某燃煤发电厂输煤系统带式输送机工作表面粘煤和结冰问题,设计了一种带式输送机回程双向空段清扫器,清洁的同时保证了胶带输送机正常运行。除了皮带清扫外,杨城从源头上对煤尘的产生和防治展开了论述,黄克石等人使用喷雾抑尘的方法与空间里的粉尘相结合,从而实现除尘作用,避免了煤尘的外溢。王红俊等人设计了一种带式输送机开合式防护罩,能够使防护罩开合方便,降低了检修操作的强度。高波等人设计了一种全密封环保管状带式输送机,能避免传输带在运转时出现偏移,可自动清洁,智能化程度高,使用方便。张中盘等人设计了一种带式输送机紧身封闭式防护罩,该装置由固定结构和防护罩组成,有效实现了绿色清洁化输送。

现有设计的带式输送机紧身封闭防护罩功能较为单一,而在燃煤电厂物料输送时,不仅需要保证皮带机平稳安全运行,也要避免粉尘外溢造成环境污染,同时还要便于后期开展检修工作,因此需要根据燃煤电厂所处地理位置,设计一种能够适合电厂实际环境工况、综合性能强的带式输送机紧身封闭防护罩。

1紧身封闭防护罩设计思路

封闭式带式输送机是一种新型散装物料输送设备,是在全封闭导料槽的技术基础上延展出来的,其包含的大部分皮带机部件仍为传统部件,结构特点是将传统皮带机托银组中的两侧托银改为短小的侧托银,并采用UHMw高分子材料侧滑板替代,此种材料具备低摩擦力、高强度的特点。

侧滑板除了对两侧胶带起到支撑作用外,摩擦方式也由滚动摩擦变为了滑动摩擦,胶带在自身的重力作用下,能够和侧滑板之间形成良好的密封效果,配合紧身封闭防护罩,使胶带的运输段在一个密闭环境中运行,从而实现高效、清洁化输送。封闭式带式输送机从尾部改向滚筒到头部驱动滚筒的承载段形成一完整的密闭结构。

封闭式带式输送机的托银支架按照一定的间隔布置,支撑结构两侧采用传统的带式输送机支架,两侧托银进行创新,中间仍保留水平托银,侧部设计跑偏保护挡轮,也可以采用侧板与滑板垂直的结构形式。

封闭式带式输送机的整体设计要求便于更换、检修和维护,在托银组中,尤其是对于两侧托银要更换便捷,部件的设计要具有通用性,尽可能减少零部件的数量。

封闭式带式输送机的平段、凸弧段和凹弧段的外观封闭结构要完全一致,凸弧段和凹弧段胶带机支撑为普通托银结构,平段为托银滑板组合结构。

封闭式带式输送机侧滑板的型式和宽度及承载段侧托银的长度要合理优化,在保证皮带承载段封闭的情况下,减少沿程滑板对皮带增加的阻力。

2结构设计方案

为满足燃煤电站对封闭带式输送机的封闭要求,秉承充分适应环境特色、高效清洁化的输煤系统原则,经过对输煤系统封闭式带式输送机的结构进行研究,设计了适合燃煤电站应用的带式输送机防护罩,形成以下三种符合实际情况的紧身封闭带式输送机设计方案。

2.1针对常规带式输送机设计的紧身封闭罩

本方案是在常规带式输送机基础上加装紧身封闭防护罩,如图1所示,本方案主要由固定装置和防护罩组成。地面固定结构主要由地基6和中间架7组成,地基6有左右两组,固定角钢安装在两侧地基上,并通过螺栓固定安装在防护罩的门架上,锁紧挂钩4将防护罩门架勾紧在中间架上。防护罩分为上护罩和侧护罩两部分,上护罩与侧护罩二者之间设连接装置,连接装置后侧加装了横梁,可以增强防护罩的整体稳定性,其固定于封闭式门架1上,门架为组合连续布置结构,可单独对某一节进行检修和维护,减少了人力、物力的浪费。

1一门架:2一横梁:3一加强筋:4一锁紧挂钩:5一角钢:6一地基:7一中间架:8一防护罩:9一弧形压板:10一碳钢压条。

图1常规带式输送机紧身封闭结构图

上护罩连接边缘则通过弧形压板9压紧,弧形压板端部设有拧紧装置,如图2所示,通过螺母将螺杆和门架拉紧,薄垫片的设置可有效防止螺栓松动。销子与螺栓顶部结构相配合,加强固定。开启时,打开连接装置,即拆除弧形压板端部的螺杆螺母,销子可便捷地从螺栓顶部结构中抽出,完成拆卸分离。在带式输送机下方仍可设混凝土排水槽,内部预留有空间,可安装消防系统、自动冲洗系统等,护罩整体采用透明的聚碳酸酯(PC)实心耐力板进行紧身封闭,底部和土建结构结合部分设计挡水围堰,顶部可设消防喷雾。紧身封闭防护罩强度考虑当地风载荷作用,固定支撑部分的设计保证有抵抗30m/s风速的能力,后期可通过风洞试验进一步验证。

本方案在满足常规带式输送机基础上加装紧身封闭防护罩的同时,也可实现带式输送机的全封闭,如图3所示,当带式输送机改变传统托银组,采取侧托银与侧滑板相配合的模式时,可加装如图4所示的密封挂钩,保证其密封性。

1一立托棍:2一侧托棍:3一水平托棍:4一密封挂钩:5一侧滑板。

图3断面图

本方案灵活多变,可自由切换成常规带式输送机或全封闭带式输送机,防护罩采用透明的聚碳酸酯实心耐力板,各片之间有良好的密封性能,能保证整个输送空间的严密性,减少物料运输过程中的损耗,最大程度地降低粉尘外溢,防止对带式输送机周围环境造成严重的粉尘污染。同时,结构方便拆卸,安装维护方便,稳定性强,具有良好的抗风性能,便于检修工作的开展。

2.2针对封闭带式输送机设计的紧身封闭罩

本方案结合带式输送机的封闭结构,结构特点是将传统皮带机托银组中的两侧托银改为短小的侧托银,并采用UHMw高分子材料侧滑板替代,此种材料具备低摩擦力、高强度的特点。侧滑板除了对两侧胶带起到支撑作用外,摩擦方式也由滚动摩擦变为了滑动摩擦,胶带在自身的重力作用下,能够和侧滑板之间形成良好的密封效果,配合紧身封闭护罩,使胶带的运输段在一个密闭环境中运行,实现封闭、清洁化输送,使封闭式带式输送机从尾部改向滚筒到头部驱动滚筒的承载段形成一个完整的密闭结构,如图5所示。

本方案在封闭带式输送机的基础上设置紧身封闭防护罩,主要包括固定支撑结构、防护罩,固定支撑结构包括固定钢板、角钢、门架、中间架、横梁。与2.1中所述不同的是,该方案适用于封闭带式输送机,加入了特制的低摩擦力高强度UHMw高分子材料侧滑板,将传统带式输送机槽型托银改为短小的侧托银,一方面保证了运料段在封闭环境中,另一方面保证了滑板(低摩擦力高强度UHMw高分子材料)与胶带间的摩擦方式改变。该方案采用了双重封闭,即运料段封闭和带式输送机整体封闭,因此具有良好的密闭性能。此外,侧滑板可通过螺栓固定于封闭式门架之间的横梁上,侧滑板上部与横梁连接处可加入密封垫;横梁则通过螺栓紧固在封闭式门架之间,进一步加强了稳定性。

2.3针对常规带式输送机设计的机架上封闭罩

本方案在常规带式输送机上设置常规机架上封闭护罩,如图6所示,本方案主要由防护罩、锁紧挂钩、门架、中间架组成。防护罩主要设置机架上封闭防护罩,材质依然采用透明的聚碳酸酯实心耐力板进行紧身封闭,可采用铝合金、塑钢等型材进一步加固,防护罩固定于封闭式门架上,门架依然为组合结构,独立间隔布置,为提高整体结构的稳定性,防护罩门架内部设置有间隔布置的横梁和加强筋。地面固定装置主要包括中间架3和地基4,地基4有左右两组,中间架3通过锁紧挂钩5同防护罩的门架连接。其余部分与2.1设计方案基本相同,带式输送机下方设混凝土排水槽,内部预留有空间,可安装消防系统、自动冲洗系统等,护罩连接紧密,易于拆装,底部和土建结构结合部分设计挡水围堰,顶部可设消防喷雾。为保证紧身封闭防护罩强度,考虑风载荷作用,内设支撑骨架,具备抵抗一定风速的能力。

1一护罩;2一托棍:3一中间架:4一地基:5一锁紧挂钩。

图6常规机架上封闭方案结构图

2.4工程应用

图7所示为上文2.1中的"常规带式输送机与紧身封闭罩"和2.3中的"常规带式输送机与机架上封闭罩"现场安装应用图,取得了良好的效果,充分体现了绿色发展"碳达峰、碳中和"的理念,推进了煤炭企业的绿色转型。

(a)

(b)

图7 现场安装图

3结语

本文根据不同实际工况,设计了3种燃煤电站输煤皮带机紧身封闭防护罩,包括常规带式输送机与紧身封闭罩、封闭带式输送机与紧身封闭罩、常规带式输送机与常规机架上封闭罩,3种设计均采用组合结构,能够满足燃煤电站不同输送分段下的封闭要求,输送空间严密,同时结构稳定,方便拆卸,安装维护方便,便于检修工作的开展,防护的同时能够实现高效、清洁化输送。