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1大倾角皮带机

大倾角皮带运输机指倾角在18~90度之间的皮带运输机，专门输送通用皮带机无法输送的在皮带上会自动下滑的物料，或空间限制的，只能加挡板的皮带运输，具有大倾角输送、结构紧凑、占地少等特点，是大倾角输送和垂直提升物料的理想设备，在地下采矿与地下建筑工程、露天采矿、大型自卸船机等领域都有所采用。

大倾角皮带输送机的最大特点是采用波状挡边输送带来取代普通输送带，其工作原理和结构组成与通用带式机相同，输送皮带为基带、横隔板和波状挡边组成一体式结构。

2.集中除尘方式

我国大倾角皮带机的除尘方法，多数采用集中式负压吸风的布袋除尘工艺。在该布袋除尘工艺中采用了粉尘捕集罩、输送管道、布袋除尘器、引风机和烟囱等。其缺点是投资大；粉尘捕集率低；水平管道易堵塞，影响捕集率；抽风量大，运行费用高；除尘器、引风机和烟囱等占地面积大；管路复杂，主管道直径大，支管较多，管路长；系统中阀门配置较多，系统风量平衡和调节复杂；需设置专职的操作维护人员及粉尘运输设备。

现有大倾角皮带除尘最大的难度就在于粉尘的捕集和输送，在其皮带导料槽上设置锥形的罩子，与粉尘输送管道连成一体。为了避免粉尘溢出捕集罩，导料槽内必须是负压状态；为了避免粉尘在管道内沉积，必须采用大风量进行输送。两个因素均需要强大的动力，一旦粉尘沉积与管道内部，抽风效率就会大大降低，捕集罩内的负压状态就会被破坏，粉尘将溢出捕集罩，捕集效率大幅度降低。采用布袋除尘工艺的大倾角皮带，在运行了一两年后，除尘管道堵塞，除尘系统瘫痪，扬尘点粉尘飞扬。另一方面，一定量的物料和粉尘，沉积于导料槽和波状挡边之间，当皮带进入倾角部分时，堆积的物料和粉尘会从皮带的基带底板上滑落，造成二次扬尘污染。

3.分散除尘方式

将大倾角皮带机尘源位置相对集中或同一生产工段上的若干个尘源点集合形成的一个除尘系统，系统管路较短，管径较小，设备布置方便，可间断运行，除尘设施可以与主题设备连锁，不出现污染时，除尘系统可停止运行，粉尘性质单一便于回收利用，除尘设备分散布置在尘源或车间附近，生产操作人员可兼管运行。但除尘设备数量多，占用一定的场地，需设置排除灰装置，设备投资高。

与集中除尘的方式相比，分散式除尘除尘最大的难度仍然在于粉尘的捕集和输送，为了有效抽风，除尘系统内仍需保持负压，仍然需要大风量运行；虽然除尘管道短，但粉尘在管道内沉积仍然会影响除尘系统的除尘能力。

4.新型除尘方式

为解决上述问题，昆明冶金研究院发明一种大倾角皮带机的除尘捕集器，并申请了专利，适用于大倾角输送皮带机受料平段，带宽度为500～1200mm，带速为0.8～3.15m/s，下料时物料落差为10m以内，物料为散状不粘性物料。采用微动力除尘技术，可解决粉尘的捕集的问题，避免物料和粉尘沉积于皮带底板上，避免二次污染，对粉尘捕集率可高到95%以上，处理成本低、投资少、不占地、除尘器寿命长、施工工期短。

对大倾角皮带机的除尘采用的是分散除尘方式的微动力除尘技术，对相对集中的扬尘点进行独立除尘，除尘设施就设置在皮带机上部，不另外占用场地，没有任何除尘管道引出厂房；捕集下的粉尘直接落到皮带上，没有固体废物外排，不需要专门的输送设施及维护人员，对不容纳粉尘的物料运输不适用微动力除尘工艺；除尘设备密封性好，处理风量小，除尘风机电机功率为3kW，设备噪声小于50dB（A），低于达到国家标准。微动力除尘技术比传统的分散式除尘工艺，运行费用少50%，投资费用少40%。除尘器出口含尘量<50mg/Nm³，达标排放；操作岗位含尘浓度<10mg/m³，符合国家卫生标准。

对大倾角皮带落料点进行密封，在落料点后顺皮带运行的方向，依次设置高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室和密封室；高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室和密封室，底部由两块帮板连通器将其相互连通；在连通器内左右各设置一块倾斜导流板，导流板下端在波状挡板范围以内，将从落料管跌入的物料顺利地导入皮带槽内，避免粉尘溢出皮带槽，避免落到格式皮带的皱褶式波浪挡板上。与落料管的下端设置有与高效沉降室连通的气流平衡管。

帮板连通器有机地将高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室和密封室等除尘设施和大倾角皮带机联系到一起，是除尘设施的密封器，是粉尘捕集器。其外壁垂直于大倾角皮带底板，通过支撑架将高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室和密封室的重量传到皮带架上；帮板连通器上半部分与高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室和密封室连接为钢质材料，高为150mm~300mm；下半部分与大倾角皮带底板连接为橡胶材质，高为100mm~200mm。帮板连通器的宽度与高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室和密封室一致，等于皮带机的宽度；其长度取决于高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室和密封室的长度，为3m~6m。在高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室和密封室的上部设置了折流板，尺寸为300mm×200mm，倾斜角度与水平方向为15～45°。循环分离室为顶板倾斜的喇叭形状，倾斜角度与水平方向为10～30°，循环分离室的扩口端连接密封室，密封室的顶部垂悬有橡胶条。

导流板为钢质材料，设于帮板连通器内部，长度与帮板连通器长度一致，固定于帮板内侧上部，倾斜角度与水平方向为50～70°，导流板下部设置密封橡胶条，旨在将物料和粉尘导入皮带槽内，最大程度地避免落入皱褶波状档板和帮板之间。导流板底部与格式大倾角皮带顶部垂直间隙≮10mm，导流板底部与格式大倾角皮带波状挡边水平间隙≮20mm。密封橡胶条条直径为φ8～10mm，4～6层排列，间隙为0.5～1.0mm。

5.除尘设计计算

除尘器内气体基本流速为1～2 m/s，捕集粉尘粒径为40μｍ以上，压力损失比较小。

在计算中假设气流为水平均匀气流，假设尘粒具有与气流相同的速度。除尘器的结构尺寸就使粉尘通过除尘器长度L时代流速V能使粒子借自身重力作用，按沉降速度W，下降到除尘器底部。尘粒沉降到底部的时间小于或等于气流他哦你通过除尘器的时间。

设气流通过除尘器的时间为t，则t=L/V

式中：L——除尘器的长度，m；

V——气流流速，m/s；

设尘粒沉降到底部的时间为ta，则ta=H/Ws

式中：H——除尘器的高度，m；

Ws——尘粒沉降的速度，m/s。

要使尘粒不被气流带走，则必须to≤t ，H/Ws ≤L/V。

设计时可按下列公式计算沉降室的主要结构尺寸：

除尘器长度：L=HV/ Ws.

除尘器高度：H=L Ws/V。

除尘器的宽度：B=A/H=Q/(3600VH)

式中：A——除尘器的横截面积，m²；

Q——气体流量，m³/h。

设气体中含有的尘粒为球形，粒径在1～100μm范围内，根据斯托克司定律，尘粒在沉降时仅收到气体的阻力。

Fg=πd_s³(p_k-p_t)g/6

式中：Fg——尘粒的沉降力，N；

d_s——尘粒的当量直径，m；

p_k——尘粒的密度，kg/m³；

p_t——气体的密度，kg/m³；

g——重力加速度，m/s²。

F=3πμd_SW_S 

式中：F——气体的阻力，N；

μ——气体的黏度，Pa.s；

W_S ——尘粒的沉降速度，m/s。

当尘粒种类和直径以及气体状态一定时，尘粒的沉降力Fg为一定值。在此情况下，尘粒由静止状态开始沉降时，由于沉降速度很小，当F＜Fg时，尘粒呈等加速度沉降过程中下降速度不断增加，则气体阻力F不断增加；当达到Fg=F时，尘粒的下降速度不再增加，而以等速度不断沉降，此速度就是尘粒的沉降速度。

将上式代入尘粒等速度沉降的条件式Fg=F，则

πd_s³(p_k-p_t)g/6=3πμd_SW_S

移项整理后则可得到沉降速度W_S为：

W_S= d_s²(p_k-p_t)g/18μ

做等速度沉降的尘粒直径为：

d_s=[18μW_S /(p_k-p_t)g]^1/2

式中：d_s——斯托克司粒径。

公式中尘粒是以球状粒子计算，但实际上尘粒并非球状例子，应按下式进行修正。

d_s=0.65d

式中：d——形状不规则尘粒的粒径，m；

      0.65——形状修正系数。

尘粒的密度应进行测试确定。

6.新型除尘器实例

昆明冶研新材料公司的多晶硅项目锅炉房原料输送系统采用微动力除尘技术，共18个除尘点，总投资为209万元，工期为90天，于2010年12月建成投产。

图1是大倾角皮带机的除尘装置结构示意图。图2是大倾角皮带除尘装置的帮板位置断面示意图。

图1       大倾角皮带机的除尘装置结构示意图

图2      大倾角皮带除尘装置的帮板位置断面示意图

图中各标号依次表示：大倾角皮带运输机1、密封室2、落料管3、气流平衡管4、高效沉降室5、粉尘过滤器6、折流板7、循环分离室8、导流板9、帮板10、密封橡胶条11、基带底板12、波状挡板13、导流板支架14、橡胶条15。

参见图1，对大倾角皮带运输机1的受料平段的首部采用密封室2进行密封，落料管3的工位之后依次设置高效沉降室5、粉尘过滤器6、循环分离室8和密封室2，高效沉降室5和循环分离室8上部设置有折流板7，落料管3的下部设置有与高效沉降室5相通的气流平衡管4，高效沉降室5、粉尘过滤器6、循环分离室8和密封室2各除尘设施通过帮板10连成一体，帮板10内壁设置有两块导流板9，导流板由支架14固定于帮板10上端，导流板下部设置密封橡胶条11，与格式输送带相接触。

首先从落料管3落入高效沉降室5的含尘气体，由于容积增大气流速度下降，并受到折流板7变向，大颗粒粉尘沉降；含尘气流在负压下通过气流平衡管4回流至落料管3内的下端。部分动能较大的粉尘继续向粉尘过滤器6扩散，经内置的布袋除尘器分离，干净的气体排出除尘器，粉尘粘附与布袋上，经脉冲振打回到皮带运输机上，少部分向循环分离室8扩散，因变径管容积变大气流速度变缓，被上置的倾斜折流板7阻挡、变向，粉尘与气流分离；还有很少量的粉尘继续向密封室2运动，受到密封室2垂悬的一系列橡胶条15再次阻挡沉降下来。

参见图2，在帮板10内设置的导流板9倾斜角度为50～70°，通过导流板9和其下部的密封橡胶条11，均能准确地将沉降下来的粉尘落入格式输送带内，避免落到皱褶式波状挡板13上，也不会落到帮板10与皮带底板12之间，避免二次扬尘。

在对输送装置密封处理中，产尘点粉尘浓度≤5g/m³，设备处于常温、常压状态，密封箱体采用钢焊接件，与设备之间的密封采用橡胶板，输送带为格式大倾角皮带运输机，除尘设备的头部、尾部密封采用多级密封橡胶条，橡胶条直径为φ8～10mm，4～6层排列，间隙为0.5～1.0mm。

锅炉房采用微动力除尘技术进行粉尘治理，自投产以来，除尘效果显著，粉尘捕集率大于95%，除尘器出口含尘量<50mg/Nm³，操作岗位的含尘浓度<10mg/m³。与布袋除尘技术相比，总投资节省80万元，工期缩短60天，每年节约运行电费70万元

7.结束语

采用微动力除尘技术，攻克大倾角皮带运输机粉尘量大、难捕集、易积聚于皮带的皱褶式波浪挡板上造成二次污染的难题，在大倾角皮带运输机上设置高效沉降室、粉尘过滤器、循环分离室、密封室和帮板连通器等进行高效密封和除尘，在帮板连通器内左右各设置一块倾斜导流板，保证将从落料管跌入的物料顺利地导入皮带槽内，避免粉尘溢出皮带槽或落到皮带的皱褶式波浪挡板上，保证粉尘捕集率达到95%以上，并成功地运用于云南冶金集团下属企业。