粉煤灰自动打包装

粉煤灰自动打包装车除尘工艺

及技术研究

标题项目名称：粉煤灰自动打包装车除尘工艺及技术研究完成单位：兖州煤业股份有限公司东滩煤矿安丘市鸢都水泥机械厂负责人：邓小林验收日期：2014年9月一、立项背景、目的及意义

东滩煤矿位于兖州煤田向斜的轴部，井田南北长12.4km，东西宽约4.8km，面积约为60km2，主采二叠系山西组下部的3＃煤层，为第四系覆盖下的全隐蔽井田。东滩矿主采煤层为二迭系下统山西组第三层煤，属中等变质程度气煤，煤层平均厚度9.5m；矿井属低瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，爆炸指数37.4%；煤层为易自燃倾向性，最短发火期18天，煤层自然发火情况比较突出。矿井防灭火工作一直是矿井通防工作的重点。利用袋装粉煤灰对采空区进行充填，有效封堵煤体巷道冒落空洞，进行充填堵漏是预防自燃隐患的有效措施。

东滩煤矿建有总装机容量4.2万千瓦的自备电厂，年排灰量约10万多吨，产生的粉煤灰主要作为生产井下喷浆原料，部分外销作为生产水泥的混合材料，其余作为废料外排充填塌陷区，会造成一定的环境污染。为有效利用粉煤灰，减少外排，有效控制环境污染，通过对粉煤灰的物理、化学特性进行试验，选用粉煤灰装袋充填井下采空区及对采空区进行隔离堵漏，符合井下防灭火材料的要求。为此，在矿自备电厂附近建设了一座粉煤灰打包机车间，利用压风管路将电厂干灰输入灰仓，在灰仓下口将粉煤灰打包。现有粉煤灰打包机受设备性能影响，打包作业时需7－8人同时作业，劳动效率低下，且打包期间产生灰尘较大，对职工身体健康造成较大影响。粉煤灰打包期间产生

的有害粉尘，如果不采取有效的防尘措施，这此高浓度的粉尘将被吸入工人肺部，引起肺部纤维组织增生，逐渐影响呼吸功能以及其他器官的功能，形成危害上人身体健康较为严重的一种职业病—尘肺病。根据现场实测，在灰仓下灰、打包作业、人工装运等几种工序同时进行时，其粉尘浓度可高达1000mg/m3以上，远远超过国家标准，施工期间粉煤灰尘严重危害广大矿工的身体健康。因此，不管从保障企业安全生产角度考虑，还是从保护作业人员职业安全健康角度考虑，研究干灰粉煤灰自动打包装车除尘工艺是是目前矿山企业亟待解决的一个难题。二、项目概况，国内外同类技术发展状况1、项目概况随着粉煤灰在矿井防灭火中的广泛应用，利用袋装粉煤灰对充填井下采空区及对采空区进行隔离堵漏使用越来越普遍，这就对粉煤灰打包及装车系统提出了更高的要求。传统施工方式对粉煤灰打包装袋时，利用人工打包，费时费力，劳动效率低下，普通粉煤灰打包机，虽然能实行自动打包成袋，但不能自动装车，且打包时需7－8人同时作业，而且没有除尘系统，在粉煤灰打包作业环节产生的灰尘严重危害着广大矿工的身体健康。本项目针对东滩煤矿粉煤灰打包装车机效率低下，打包装车期间产尘大等缺陷，研究一种新型自动打包装车机，配套使用抽出式脉冲布袋除尘器，使其具有安全防护性强、生产效率高、劳动强度低，除尘效果好、安全环保等特点，来替代老式的粉煤灰打包设备。2、国内外同类技术发展状况粉煤灰自动打包装车工艺在国内应用中大多存在粉尘浓度高、作业环境差等缺陷，该项目利用抽出式脉冲布袋除尘器有效除低了施工现场粉尘浓度，改善了作业环境，整套粉煤灰自动打包、自动装车、除尘装备在国内为首次应用，我们在设备配套选型过程中，没有发现与该套设备相同的设备。三、研究实施内容

本项目针对东滩煤矿粉煤灰打包装车机效率低下，打包装车期间产尘大等缺陷，研制了一种新型自动打包装车机，使其具有安全防护性强、生产效率高、劳动强度低，安全环保等特点，来替代老式的粉煤灰打包设备。1、粉煤灰自动打包装置的研究新型粉煤灰自动打包机，采用微机秤计量，微机称根据粉煤灰打包机的结构及粉煤灰物料的灌装特点，精心设计，开发研制了微机控制系统，并且具有计量精确、迅速，性能稳定、可靠，调整方便，功能齐全等功能。该设备与同类产品相比，具有结构合理、性能稳定、计量准确、调整方便、操作简单、能耗低、产量大、功能齐全、维修方便等优点。本机通过电气一体实现粉煤灰袋的压紧、松开，出料嘴的开启、关闭等自动化功能。从而减少了包装机的机械故障。该设备主要适用于粉煤灰袋装及其流动性较好的粉末状和细颗粒状物料的编织袋和复膜袋的包装。（2）结构与功能新型粉煤灰自动打包装车机主要有机身、给料机构、出灰机构、控制机构、称量机构和掉袋机构等组成。1）机身：采用型钢焊接结构，强度高、钢度大，小巧轻便。2）给料机构：由摆线针轮减速机带动链轮，经链条、链轮传动完成给料机均匀下料。3）出灰机构：由电动机带动主轴叶轮高速旋转，将粉煤灰经出料嘴灌装于包装袋中。4）控制机构：由行程开关启动，经微机、电磁阀控制气缸工作，使出料嘴的开启，实现电气一体的自动控制。5）称量机构：当袋重达到标定值时，拉力传感器发出信号，电磁阀控制气缸工作，使出料嘴关闭停止灌装。6）掉袋机构：出料嘴关闭，停止灌装的同时，电磁铁通过传感器的信号进行吸合，压袋器作用，使包装袋自动倾斜掉袋。（3）工作原理灰仓的粉煤灰物料进入包装机出料斗壳体，经人工插袋的同时启动行程开关，把信号传至微机，启动电磁阀，通过气缸工作，打开出料嘴，由高速运转的叶轮将煤粉灰物料，经出料嘴连续不断的灌装于编织袋中。当袋重达到设定值时，由传感器把信号传至微机，电磁阀通过微机控制启动气缸，关闭出料嘴停止灌装；同时，电磁铁通过传感器的信号进行吸合，压袋器作用，使包装袋自动倾斜掉袋。整个灌装过程为电气一体控制，除人工插袋外，粉煤灰压袋、出料嘴的开启、关闭；粉煤灰灌袋、称重计量、自动掉袋等功能均可自动完成，全过程仅需1－2人作业即可，即可减少机械故障，又保证了包装设备的高效运转。2、粉煤灰自装车装置的研究粉煤灰自动装车机是新一代输送装车设备。该设备生产效率高，节能省力，其效率是人工运袋装车的十几倍，其先进的技术和优良的性能具有其它设备无可比拟的优势，是用于粉煤灰自动打包装车工序的关键设备。该设备自动化程度较高，由1－2个人即可完成整个卸袋装车过程。（1）适用范围:1）供电电源AC380V-15%～+10%,50Hz2）工作环境：①温度：-10～40②相对湿度：<90%③海拔高度：1000m3）粉煤灰包装袋：符合GB9774-96标准规定要求4）装袋矿车：最大装车长度：12m车高不大于：3.8m（2）工作原理袋装成品件由横向输送机（入料皮带输送机）经卸袋溜槽进入到自动装车机的进料皮带输送机上，袋装成品件经进料皮带输送机（行走部分）的输送，到达出料皮带输送机（升降部分）端部托板部位，经人工卸袋装车完成整个装车过程。操作方法：操作工人用一只手控制卸料位置和码放高度；另一只手可调整出料输送机的卸料高度和整机纵向位置。（3）主要结构新型粉煤灰打包装车机主要由进料输送机（行走部分）、悬臂梁、出料输送机（升降部分）、行走机构和电器控制系统五大部分所组成。①进料输送机进料输送机（行走部分）将横向输送系统（入料皮带输送机）输送的袋装成品，转载到出料输送机（升降部分）上。由驱动装置、传动滚筒、改向滚筒、拉紧装置及输送胶带等组成。进料输送机驱动装置为电机减速机，通过链轮、链条驱动进、出料输送机。②悬臂梁在悬臂梁上安装有机上电控箱，一组行走车轮和卷场变幅装置。其尾部与进料皮带输送机和出料输送机相连接。卷场变幅装置通过钢丝绳使出料输送机俯仰升降。③出料输送机出料输送机（升降部分）将进料输送机送来的袋装成品转载到矿车上。在接近头部的一端，装有吊架和滑轮，与悬臂梁上的卷场变幅装置用钢丝绳连接，通过卷扬装置的升降，实现出料输送机变幅卸袋的升降目的。操作人员在出料输送机（升降部分）头部，通过左右两组按钮可控制装车机的升、降，完成装车作业。④行走机构行走机构有主行走机构、行走机构、减速机和链传动机构组成。减速机选用行星摆线针轮减速机，通过链传动将动力传至行走机构，带动行走机构及整机前进或后退。⑤电气控制系统电气控制系统是控制整机的开关和各部分的各种动作及安全保护。控制箱装在悬臂梁上，另外两个按钮控制盒，分别安装在出料输送机端部两侧；机下按钮盒装在机下适于操作的地方，以便于操作人员未登机前操作。

3、粉煤灰打包装车除尘系统的设计随着国家对煤矿粉尘防治技术重视程度的提高，我国施工作业地点粉尘防治技术也有了较大的提高，相继形成了抽出式除尘技术、密闭控尘技术、湿式除尘技术，并建立了相应的技术体系。但从粉煤灰自动打包装车过程来看采用单一除尘技术不能完全有效的降低粉煤灰打包装车过程中产生的灰尘。为此本课题在总结已有除尘技术优缺点的基础上，结合东滩煤矿粉煤灰自动打包装车设备特点，提出粉煤灰打包装车除尘系统优化设计方案。（1）封闭抽出除尘技术及工艺在粉煤灰自动打包装车各产尘点中，以下料口和装袋过程的产尘最多。粉煤灰在灰仓内干拌和料，致使在搅拌过程中产生大量粉尘，通过下料口漏向操作间，并向有人作业区域扩散。因此有效沉降通过下料口及装袋过程产尘是除尘工作中的重要一环。参照密闭除尘理论可知，如果将粉尘的封闭控制在一个密闭空间中，用除尘器密闭空间中的粉尘抽出净化，则能够将下料口及装袋过程产尘全部捕捉沉降。根据密闭除尘理论及粉煤灰自动打包装车机特点，设计了下料口及装袋地点封闭除尘工艺。其除尘原理是：以通风机作动力，将含尘气体经风筒（管）吸入脉冲除尘器中，利用脉冲除尘器的除尘布袋及过滤粉尘，净化空气。随着滤袋表面粉尘不断增加，除尘器进出口压差也随之上升。当除尘器阻力达到设定值时，控制系统发出清灰指令，清灰系统开始工作。首先电磁阀接到信号后立即开启，使小膜片上部气室的压缩空气被排放，由于小膜片两端受力的改变，使被小膜片关闭的排气通道开启，大膜片上部气室的压缩空气由此通道排出，大膜片两端受力改变，使大膜片动作，将关闭的输出口打开，气包内的压缩空气经由输出管和喷吹管喷入袋内，实现清灰。当控制信号停止后，电磁阀关闭，小膜片、大膜片相继复位，喷吹停止。净化的气体排入外界，从而达到除尘的目的。四、项目研发应用过程、关键技术及创新点1、项目研发过程：通过广泛调研，研制出了粉煤灰自动打包、自动装车机，与抽出式脉冲布袋除尘器配套使用，并选择东滩煤矿矿内制浆站作为实验地点，安全高效完成粉煤灰自动打包装车除尘，降低粉煤灰打包装车过程中的粉尘浓度，改善了作业环境，提高劳动效率。1）调研阶段：通过对国内外的粉煤灰自动打包装车机的现状及优缺点的调研分析，特别是对除尘效果的调研分析，积累各种基础数据，为方案设计提供基础。查找生产厂家，并实地考察调研，最后确定生产厂家为安丘市鸢都水泥机械厂。2）方案设计阶段：在调研的基础上，会同生产厂家安丘市鸢都水泥机械厂工程技术人员到东滩煤矿矿内制浆站实地勘察，确定粉煤灰自动打包装车除尘的总体结构形式，确定应达到的具体技术指标。进行初步的计算、分析，并确定实施方案。通过反复讨论和初步的论证确定总体设计方案。3）详细设计、计算机仿真分析、方案优化阶段：总体方案和使用地点确定后，将所有数据汇总，与抽出式脉冲布袋除尘器配套连接，进行详细设计，通过模拟、仿真验证各分系统方案的可行性和可靠性。根据模拟发现的问题对的详细设计进行修改、完善，使方案进一步的优化，最终确定与之配套详细设计并实施。4）工业性试验、总结。2、项目关键技术(1)新型粉煤灰打包机的自动打包功能设计。（2）新型粉煤灰打包机的自动装车功能设计。(3)粉煤灰打包机下料口密闭防尘罩的设计；3、主要创新点(1)粉煤灰打包机的自动打包自动装车功能。(2)粉煤灰打包机的降尘装置设计。五、工业性试验1、实际运行情况粉煤灰自动打包装车除尘工艺使用后，从2014年4月至2014年9月，通防工区进行运行测试。使用过程中粉煤灰自动打包装车效率高，每天打包数量可在2000袋左右，且实现粉煤灰的自动打包，打包过程中仅需2-3人作业，劳动效率高。实现粉煤灰自动打包、自动装车，仅需2-3人可完成从打包到装车下井的全部过程。利用除尘系统可有效降低粉煤灰打包装车过程中产生的灰尘，保护广大职工的生命健康。降低了职工劳动强度，改善了作业环境，达到了预期的效果。2、存在问题及改进（1）在设计初期，粉煤灰打包装车系统两组皮带运输机连接装置采用φ10mm螺栓连接，第二部皮带运输机承重处无底座，长期使用容易造成螺栓断裂，后期在第二部运输机承重处焊接底座，防止螺栓直接承重断裂。（2）在使用初期，粉煤灰打包除尘系统收尘器距底板高度较高，人员收尘需登高作业，后期将除尘管路向下延接1米，便于人员收尘。4、试验结论(1)、粉煤灰自动打包装车效率高，每天打包数量可在2000袋左右，且实现粉煤灰的自动打包，打包过程中仅需2-3人作业，劳动效率高。(2)、实现粉煤灰自动打包、自动装车，仅需2-3人可完成从打包到装车下井的全部过程。(3)、利用除尘系统可有效降低粉煤灰打包装车过程中产生的灰尘，保护广大职工的生命健康。1、社会效益（1）对环境的影响：本项目对环境无