王紹巖

（河曲縣泰陽煤業(yè)有限公司，山西 忻州 034000）

引言

塊煤自由落入煤倉的沖擊和相互間劇烈的碰撞會造成大量塊煤破碎，降低塊煤率，降低企業(yè)收益。應用螺旋溜槽，可使煤流沿螺旋溜槽勻速下滑，降低塊煤在下落過程中的碰撞和沖擊，減少塊煤破碎，并提高煤倉的使用壽命。根據(jù)螺旋溜槽在煤倉方式安裝不同，螺旋溜槽又分為外螺旋溜槽和內螺旋溜槽兩種，外螺旋溜槽被安裝在筒倉壁，使煤沿筒倉壁下滑；內螺旋溜槽采用獨立的鋼結構立柱支撐，被螺旋安裝于立柱上。相比外螺旋溜槽，內螺旋溜槽直徑小、煤流速度低、物料相互之間的碰撞和沖擊小，可提高塊煤率[1-4]。

1 設計計算

如圖1 所示，煤流的角速度ω 和螺旋溜槽螺距h 由螺旋溜槽外半徑R、螺旋角α 和底板傾角φ 等參數(shù)決定。

圖1 螺旋溜槽示意圖

煤流在螺旋溜槽中的運行軌跡如下。

為使煤流勻速下滑、不堆積和集聚，在煤倉由滿倉再次放煤時，溜槽上的煤能隨煤位的下降而滑動，制作時給螺旋溜槽底板設置一個斜角度，該角度叫作底板傾角φ，如圖2 所示。

圖2 底板傾角

底板傾角φ的取值由煤與溜槽底板的摩擦系數(shù)f 決定，受煤的含水率、煤的粒度分布、煤的品種、煤的黏附性等因素影響。

暫取摩擦系數(shù)f=0.35（該值需要根據(jù)實際物料種類進行測量和選擇），則底板傾角φ=arctanf=19.29°。

考慮到實際振動和螺旋角的綜合影響，取值比理論值小2°～3°較合適。

最大傾角γ 為螺旋葉片的最大傾斜角度，由螺旋角α 和底板傾角φ 決定，公式如下。

最大傾角處與螺旋中部槽外側邊緣的夾角為β，公式如下：

將上述公式編入EXCEL，可計算得出各種螺旋溜槽的參數(shù)。

2 內外螺旋溜槽對比

將某一參數(shù)的內螺旋溜槽和外螺旋溜槽的煤流速度理論值計算分析對比，可發(fā)現(xiàn)兩種溜槽的優(yōu)缺點，對比如下。

內螺旋溜槽參數(shù)：螺旋直徑2 600 mm；螺旋螺距3 750 mm；底板傾角16°。經公式計算，正常運行時需要給定的煤流速度v=5 m/s。

外螺旋溜槽參數(shù)：螺旋直徑16 000 mm；螺旋螺距24 000 mm；底板傾角16°。經計算，正常運行時給定的煤流速度v=11 m/s。

經計算可知，外螺旋溜槽需要的給定速度約為內螺旋溜槽的2 倍，而高速會導致螺旋溜槽磨損變快，塊煤破碎率增高，煤流對煤倉沖擊增大。

外螺旋溜槽是直接安裝于煤倉側壁上，其參數(shù)受煤倉尺寸的約束。但外螺旋溜槽的運行速度快，不容易堵塞，適合運輸濕度大、不易碎的物料。

內螺旋溜槽如圖3 所示，其安裝于中間鋼結構立柱上，尺寸與煤倉的直徑無關，可自由調節(jié)，適用于各種物料。但是當煤倉煤位上升時，溜槽的鋼結構立柱會受到較大的側向擠壓力，對鋼結構的穩(wěn)定性要求較高。內螺旋溜槽用鋼量比外螺旋溜槽大。內螺旋溜槽既可以應用于煤倉，也可以應用于落差較大的輸送機相互搭接處。螺旋溜槽應用于輸送機搭接處，既可減少物料的破碎損耗，也可降低物料對受料設備的沖擊。

圖3 內螺旋溜槽

3 螺旋溜槽結構設計和制造

采用4 根立柱為外框架，螺旋葉片和螺旋側邊擋板等作為支撐也作為溜槽，增強鋼結構立柱的抗擠壓能力。螺旋溜槽設計有引入段、過渡段、勻速段三部分，引入段為來料設備與溜槽的接入段；過渡段為要達到給定速度的加速度段，該段結構既可以是大螺旋角的溜槽，也可以是曲線溜槽（本文不討論曲線溜槽的設計計算）；勻速段為煤流速度達到設計要求后進入導向溜槽部分勻速下滑的區(qū)域。

內螺旋先采用螺栓與鋼結構立柱連接，每隔一個螺距的連接處再進行焊接連接。外螺旋采用預埋螺栓或錨栓與倉壁固定。

不同的螺旋葉片采用不同的制作方法，直徑小于3 m、葉片寬度小于1 000 mm的螺旋葉片采用整體下料和拉制，制作需要設計專用的工裝和設備。對于直徑較大的葉片，無法直接制作大葉片，可采用三維軟件建模，將整體模型等分成若干小段模型，設計專用的模具，將螺旋葉片分段分小節(jié)壓制成型，再拼焊成大葉片。

為降低塊煤在運行過程中的翻滾現(xiàn)象，保持塊煤的勻速滑動，降低塊煤的破碎率，需要選擇能降低塊煤與螺旋葉片摩擦系數(shù)的敷面材料，使葉片具備較高的耐磨性，防止堵塞溜槽現(xiàn)象發(fā)生。對于外螺旋溜槽，因運行速度較高，可采用陶瓷、鑄石板等耐磨材料敷面。內螺旋溜槽速度較低，為防止堵塞，可采用摩擦系數(shù)較低的高分子材料敷面。

4 結語

采用螺旋溜槽可以減少塊煤的破碎率，提高煤倉使用壽命，降低受料設備沖擊。內螺旋溜槽直徑小，造價低，煤流速度小，塊煤的破碎率更小，在解決鋼結構立柱穩(wěn)定性和低速堵煤問題上，應用前景將非常廣泛。