煤仓智能清堵工艺系统在薛湖选煤厂的开发与应用 

煤仓智能清堵工艺系统在薛湖选煤厂的开发与应用 

李朋朋     丁作文

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摘要：分析了当前煤矿企业存在的煤仓利用率低、清堵装置的清堵效果不明显、仓下出料不稳定等问题。通过研发一种煤仓智能清堵工艺系统，合理选择优势突出的马丁空气炮并自行设计独立供风系统，设计一种无需人员入仓的空气炮穿管操作工艺，在薛湖选煤厂得到成功应用，高效解决了煤仓利用率低、煤仓人工清堵安全系数低等问题，尤其是在当前国家要求保障煤矿职工的安全健康及智能化发展大趋势背景下，该技术社会效益巨大，在煤矿、选煤厂、电厂、水泥厂等料仓广泛应用的企业，推广应用前景十分广阔。

关键词：煤仓  智能清堵  工艺系统  社会效益 

引言

煤仓是煤炭加工生产中不可缺少的环节，煤仓对煤炭储存、调节和缓冲煤炭的运输起着十分重要的作用。煤仓内存煤时间过长，加之煤的湿度的影响，无形中增大了煤炭与仓壁的摩擦力，因此会产生蓬仓、仓下下料口堵塞或下料不畅等问题[1]。当前处理上述问题的方法有人工进仓清理挂壁物料、空气炮疏通、仓下下料口人工疏通等[2-3]，人工处理效率低下且无疑会产生较大安全隐患，严重影响了企业安全生产。

国内外专家、学者对有关煤仓防堵和疏通的问题已经做了大量的分析研究工作，但煤仓堵塞依然是严重困扰煤矿企业安全生产的问题。煤仓物料堆积、起拱，造成了煤仓利用率低，现有煤炭生产加工过程中存在清堵装置（空气炮）布局不合理、无煤仓清堵设计标准而导致的清堵效果不明显、仓下放煤不稳定等问题。因此，亟待研究开发一种煤仓清堵系统及清堵工艺，高效解决上述问题。

1. 煤仓智能清堵工艺系统的研发

1.1 煤仓智能清堵工艺系统的设计

针对当前煤仓利用率低、现有清堵装置清堵效果不明显等存在的技术问题，通过设计构建一种煤仓智能清堵系统及清堵工艺，着力解决上述提出的问题。

1.1.1 工艺系统的组成

为实现以上目的，通过以下技术方案予以实现：构建设计煤仓智能清堵系统，包括煤量监测模块、给煤机运行监测模块、数据接收模块、数据分析模块、空气炮调整模块、指令发送模块与空气炮清堵系统，所述空气炮清堵系统包括指令接收模块与指令运行模块。各模块内传感器均自行研发。煤仓智能清堵工艺系统图见图1。

图1 煤仓智能清堵工艺系统

1.1.2 工艺系统各模块的作用

煤仓智能清堵工艺系统中煤量监测模块，用于在煤仓的每台给煤机上安装煤量监测传感器，获取给煤机的实时煤量输送情况；给煤机运行监测模块，用于在煤仓的每台给煤机上安装给煤机运行状态传感器，获取给煤机的实时运行状态；数据接收模块，用于接收煤量监测模块与给煤机运行监测模块获取的监测数据；数据分析模块，用于对接收的煤量输送数据以及给煤机的实时运行状态进行分析，得到分析结果；空气炮调整模块，用于根据分析结果，对空气炮的相关参数进行调整；指令发送模块，用于向空气炮清堵系统发送空气炮相关参数的调整指令；空气炮清堵系统，用于通过启动空气炮，使给煤机稳定给煤；指令接收模块，用于接收指令发送模块发送的空气炮相关参数调整指令；指令运行模块，用于根据接收的指令，对空气炮清堵系统中的各个空气炮单元进行调整。空气炮智能清堵系统在使用时配备独立供风系统。煤量监测模块使用煤量监测传感器，煤量监测传感器可为称重传感器获取给煤机的实时煤量输送情况。

1.1.3 煤仓清堵工艺流程

在煤仓的每台给煤机上安装煤量监测传感器对给煤机的实时煤量输送情况进行监测，并上传监测数据，在煤仓的每台给煤机上安装给煤机运行状态传感器对给煤机的实时运行状态进行监测，并上传监测数据；对接收的煤量输送数据以及给煤机的实时运行状态进行分析，得到分析结果，判断给煤机输煤情况，根据给煤机输煤情况，对空气炮的相关参数进行调整，向系统发送空气炮相关参数的调整指令；根据接收的指令，对空气炮清堵系统中的各个空气炮单元的电磁阀进行调整，使给煤机稳定给煤。

1.2 空气炮清堵工艺及设备选择

1.2.1空气炮穿管工艺创新，无需人员入仓作业

当前，大多数企业解决煤仓蓬仓问题过程中，需要人员进入煤仓内部进行人工清理积煤及空气炮穿管，该过程人工入仓清理容易使人缺氧，且煤仓仓壁煤板结严重，人工清理过程中容易造成塌方，且仓内温度较高，通风效果差，安全系数及工作效率低。根据上述问题，创新设计空气炮穿管工艺，无需人员入仓作业，

能够对煤仓进行由下往上进行清理积煤，对煤仓的清仓效率高，安全系数高，节约成本。

1.2.2 空气炮的选型

空气炮是防止和解决散状物料在储存仓产生起拱、堆积、堵塞等问题的关键设备，广泛应用于煤炭、水泥、钢铁、电力、矿山、粮食等行业。在中国市场， 目前广泛应用的产品为第3代XHV 空气炮和马丁最新的第5代负压驱动火龙空气炮。

（1）马丁空气炮与国产空气炮的对比

① 阀门不同。国产空气炮普遍采用外置膜片阀，不耐高温，容易烧坏故障，可靠性低。马丁 XHV (外置) 和火龙空气炮 (内置) 均采用耐用的活塞阀，耐高温，可靠性高，见图2。

图2 马丁空气炮
活塞阀结构图

② 喷暴直径不同。国产空气炮一般采用 DN64 的直径，喷暴力低。马丁火龙空气炮采用 DN100 的直接，喷暴力高，见图3。

图3 马丁空气炮与国产空气喷暴直径对比图

（2）马丁火龙空气炮特点及优势

① 新型直喷设计，使得气体在释放过程中没有速度损失，提升喷暴力，达到 传统外置锥头空气炮喷暴力的 2 倍，见图4。

图4 马丁火龙空气炮与传统空气炮工作原理图

② 大大的节约压缩空气，在喷暴频率不变的情况下可以节约 30%-50%的压缩空气量。

③ 可降低空压机的负载，降低电耗，节能效果显著。

④ 体积小，安装所需空间小，适合受限空间溜槽及料仓的改造安装。

⑤ 结构简单维修方便，只需在气罐单侧维修，不需要移动气罐和喷嘴。

⑥ 可靠性高。可提供20万次连续喷爆次数，保证马丁空气炮一直在最佳工作状态。

⑦ 采用先进 PLC 控制系统，可根据客户现场实际工况，精确控制每一个空气炮上的电磁阀的动作模式，实现精准喷放，以达到最佳的喷扫效果。

1.2.3自行设计独立供风系统

① 智能清堵系统采用独立的供风系统，保证系统运行过程中风压稳定，确保空气炮的喷暴力。

② 独立供风系统提供的风无杂质、低水分，避免损坏空气炮，延长了空气炮使用寿命。

③ 供风系统采用自动放水功能的空气过滤器，减少因人工放水不及时、误操作等影响空气炮使用效果。

2. 煤仓智能清堵工艺系统在薛湖选煤厂的应用

河南神火煤电股份有限公司薛湖选煤厂1#、2#、3#精煤仓设计储存能力均为2600吨，因安装的国产空气炮位置不合理且空气炮本体使用效果不佳，导致仓内精煤挂壁、蓬仓现象严重，导致无法使用仓下给煤机放煤装车。为不影响产品外运装车，选煤厂通过临时改造，将生产的末精煤转运进入储煤大棚，使用铲车进行装车，铲车装车存在装车效率低、成本高问题。

针对上述问题，河南神火煤电股份有限公司薛湖选煤厂利用现有煤仓智能清堵工艺系统专利技术，对薛湖选煤厂1#、2#、3#精煤仓进行了煤仓智能清堵工艺系统开发与应用。

2.1一种无需人员入仓的空气炮穿管操作工艺应用

根据煤仓图纸、设计及现场产品挂壁情况，选择合适位置进行水钻打孔，进行安装临时炮管，临时炮管管口封堵侧面开口，深入煤仓仓壁合理尺寸，开口向下，出气方向延仓壁向下；炮管前端设置弯头，由内向外进行穿设。创新设计空气炮穿管工艺，无需人员进入仓内开展挂壁末精煤清理，该技术通过第五代马丁火龙空气炮对煤仓进行由下而上进行清理积煤，清仓效率高，安全系数高，解决了煤仓中精煤挂壁、蓬仓问题。

2.2 煤仓清理完毕后，设计布置煤仓智能清堵工艺系统

拆除原有国产空气炮，根据现场实际情况，根据仓体整体结构每个煤仓设计20个火龙空气炮安装位置，仓外一周安装8台150L火龙空气炮，顺着物料流动的方向布置，仓下4个漏斗，每个漏斗安装3台马丁 150L 火龙空气炮，共20台。每台给煤机安装探测仪，自动检测给煤机运行情况和煤量情况，给煤机开启后根据煤量变化将自动启动空气炮，使给煤机稳定给煤，出煤后将自动停止空气炮，节约压缩空气，并实现连续运行，无人操作，防止人员误操作将煤打实造成煤仓堵塞。

2.3 应用效果

该煤仓清堵技术能够对煤仓进行由下往上进行清理积煤，实现了无需人员进入煤仓作业，避免人工清仓导致的清仓效率以及安全系数较低的问题。通过设置有煤量监测模块、给煤机运行监测模块与数据分析模块，能够自动检测给煤机运行情况和煤量情况，给煤机开启后根据煤量变化将自动启动空气炮，使给煤机稳定给煤，出煤后将自动停止空气炮，节约压缩空气，降低空压机负载，降低电耗，能连续给煤，对洗选系统各项参数、指标能够更好控制。

针对智能清堵工艺系统应用效果良好情况，薛湖选煤厂下一步计划对原煤仓（仓储能力3300吨）实施煤仓智能清堵工艺系统项目。

截止目前，该煤仓智能清堵系统已在临涣选煤厂、新桥选煤厂、梁北选煤厂、泉店选煤厂、新庄选煤厂等进行了推广应用，均取得了良好效果。

结束语

煤仓仓体内壁挂煤、仓体下部出口段堵煤等而导致的仓储利用率低及影响生产效率是困扰企业安全稳定生产的普遍问题。河南得丰地科技有限公司研发的煤仓智能清堵工艺系统及清堵技术能够高效解决煤仓利用低、煤仓人工清堵安全系数低等问题，尤其是在当前国家要求保障煤矿职工的安全和健康及智能化发展大趋势背景下，该技术社会效益巨大，在煤矿、选煤厂、电厂、水泥厂等料仓广泛应用的企业，推广应用前景十分广阔。

参考文献

[1] 王峥,商守海,高利强,等. 煤仓清理机器人研发与应用[J]. 煤炭科学技术,2022,50(9):215-221.

[2] 曹雁鸿. 煤仓处理防蓬口装置的设计及应用[J]. 煤，2019，28（10）：47-48.

[3] 王洁. 天宏选煤厂防堵仓改造实践[J]. 选煤技术，2017，2（4）：36-39.