清車技術(shù)狀況及前景

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本文作者：廉凱作者單位：神華集團(tuán)準(zhǔn)格爾能源有限公司哈爾烏素洗煤廠

化學(xué)清車法：化學(xué)清車法主要是通過(guò)在礦車內(nèi)壁噴灑一些化學(xué)試劑，如用工業(yè)廢液廢渣和某些化學(xué)物質(zhì)混合制成的乳液，以減小結(jié)底與車壁的黏附程度，達(dá)到清車的目地[4]。有機(jī)硅和聚氨酯等化學(xué)涂料具有很強(qiáng)的防粘結(jié)和防腐蝕性能，因此被許多煤礦企業(yè)優(yōu)先選用。然而，由于化學(xué)清車法所需的成本較高，而且有些物質(zhì)對(duì)礦車的腐蝕性較強(qiáng)，因此，目前一般也很少使用。

改變車底結(jié)構(gòu)的清車法：過(guò)去的十幾年中，人們除了運(yùn)用一些物理化學(xué)方法清理礦車結(jié)底之外，還試圖通過(guò)改變礦車底部結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清車。西安礦業(yè)學(xué)院的鄧凱林在礦車底部安裝了一套彈性裝置，在卸煤過(guò)程中，底部承受載荷的變化使得底部各部分之間發(fā)生錯(cuò)位，最終將結(jié)底破壞，實(shí)現(xiàn)清車[5]。徐州礦務(wù)局第二機(jī)械廠研制了一種底開(kāi)式礦車。與普通礦車不同的是，其底部為平底活動(dòng)式，通過(guò)翻車機(jī)翻轉(zhuǎn)過(guò)程中底板打開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)將結(jié)底除去[6]。這些方法在實(shí)現(xiàn)清車的同時(shí)也帶來(lái)了一些新的問(wèn)題，例如，底開(kāi)式礦車在裝運(yùn)煤過(guò)程中會(huì)有泄漏，底部平板有時(shí)會(huì)因粘結(jié)而無(wú)法靠重力自動(dòng)打開(kāi)等。

1振動(dòng)清車法

振動(dòng)清車法的基本原理是通過(guò)外力作用使礦車壁產(chǎn)生彈性形變范圍內(nèi)的微小振動(dòng)，使結(jié)底被破壞而實(shí)現(xiàn)清車。常見(jiàn)的振動(dòng)清車機(jī)主要有風(fēng)動(dòng)清車機(jī)、電磁振動(dòng)清車機(jī)等。

1）氣動(dòng)清車機(jī)

以高壓氣體為激振源的清車裝置稱為氣動(dòng)清車機(jī)。牛紅星等人通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)翻車機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，分別在固定礦車的4個(gè)架子上安裝了G10型氣動(dòng)鎬，當(dāng)翻車機(jī)翻轉(zhuǎn)到一定位置時(shí)，電磁閥自動(dòng)打開(kāi)，高壓氣便進(jìn)入氣動(dòng)鎬中開(kāi)始清車作業(yè)[7]。棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司所研制的氣錘式礦用清車裝置直接以來(lái)自礦井中壓風(fēng)機(jī)的高壓氣體為動(dòng)力，使氣動(dòng)錘對(duì)礦車底部產(chǎn)生高頻擊振，從而使結(jié)底破壞脫落，如圖1所示[8]。氣動(dòng)清車機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于清車過(guò)程中使用的人力資源少，費(fèi)用低，清車速度快，對(duì)礦車破壞程度低等。但是由于外力作用在礦車上的面積較小，對(duì)于一些死角或者結(jié)底比較結(jié)實(shí)的部位清車效果不是很好，因此還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

2）電磁脈沖振動(dòng)清車機(jī)

電磁脈沖清車裝置的基本工作原理是：首先通過(guò)一個(gè)大功率脈沖電源給電容器充電，即在電容器中存儲(chǔ)高電能，然后將電容器短路放電，在極短的放電時(shí)間內(nèi)，負(fù)載線圈產(chǎn)生了很強(qiáng)的磁場(chǎng)。由于感生磁場(chǎng)的存在，礦車表面和線圈之間會(huì)存在強(qiáng)大的斥力，使得礦車表面迅速發(fā)生形變并且產(chǎn)生高頻振動(dòng)，最終破壞礦車結(jié)底實(shí)現(xiàn)清車[9]。這種清車方法具有高效、節(jié)能、可自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)最早是由前蘇聯(lián)研究的，在我國(guó)秦皇島港煤四期碼頭已有應(yīng)用。2010年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)張紗、王世博等人利用ANSYS電磁仿真模塊，對(duì)電脈沖系統(tǒng)中的充電電壓和電容進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，找到了使得放電過(guò)程中作用在物體上的力最大時(shí)的電容和電壓值；然后，他們又使用優(yōu)化后的電脈沖系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)，并取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果[10]。電磁脈沖清車法具有很好的應(yīng)用前景，但由于技術(shù)尚未成熟，因此還沒(méi)有大規(guī)模的投入使用。

2機(jī)械法

常見(jiàn)的機(jī)械式清車機(jī)有鏟式清車機(jī)、機(jī)械銑式清車機(jī)、抓斗式清車機(jī)、滾筒式清車機(jī)及螺旋式清車機(jī)等。這些清車機(jī)的共同特點(diǎn)是都是通過(guò)某種機(jī)械裝置對(duì)礦車結(jié)底進(jìn)行切削。但他們都存在機(jī)身質(zhì)量大、成本高和清車效率低等缺陷。為了克服傳統(tǒng)機(jī)械清車法的不足，河南理工大學(xué)孟超等人設(shè)計(jì)了一種龍門式礦車清掃機(jī)，如圖2所示。其工作原理是：首先將礦車在清車架中固定好，然后啟動(dòng)裝置，礦車在小絞車的作用下旋轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)停止并固定，清掃裝置進(jìn)入礦車清理結(jié)底，被清除的結(jié)底落入下面的礦車內(nèi)[11]。

3其他清車法

高壓水射流法也曾在國(guó)內(nèi)外煤礦被采用，但由于整個(gè)清車過(guò)程中對(duì)水的需求量較大，而且在寒冷地區(qū)，廢水無(wú)法及時(shí)排出會(huì)迅速結(jié)冰，給煤礦壞境造成污染。除此之外，爆破法、自動(dòng)仿形清車法等技術(shù)在某些煤礦也有所應(yīng)用。

雖然目前的清車方法多種多樣，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源消耗的增加，這些方法已經(jīng)或者將要被淘汰，因此尋求一種高效、廉價(jià)、快速的清理礦車結(jié)底的方法十分必要。電磁脈沖清車方法具有很好的應(yīng)用前景，如果同時(shí)能將其與其他清車法配合使用(如氣動(dòng)清車法)，相信清車技術(shù)將會(huì)邁上一個(gè)新的臺(tái)階。