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技术 | 皮带输送机带面清扫问题的解决

发布时间：2024-08-16

由于皮带输送机输送的物料性质不同，其物料在带面黏附的多少和清理难度也截然不同，因此其采用的清扫方法也不同。如果没有结合物料的特性来设计和安装清扫器，不仅达不到预期的清扫效果，而且极易对皮带表面产生伤害，缩短皮带的使用寿命。我公司自2019年针对皮带机带料问题配合多家清扫器生产厂家实地开展试用效果评价，同时也结合生产实际开展了多次研讨调整试验，最终解决了皮带输送机带面清扫不彻底的问题。

1　皮带输送机带面物料产生的原因

水泥企业皮带机输送的物料多数为熟料、水泥、燃煤炉渣粉、煤矸石、石灰石、燃煤、黏土、脱硫石膏等各类原燃材料。其带面物料无法完全脱离的原因：一是燃煤炉渣粉、熟料、水泥等物料水分含量低（≤0.5%），吸附在带面上的粉尘颗粒主要是其微细粉，粉尘颗粒很小，表面能很大，造成静电吸附；二是燃煤、黏土、脱硫石膏等物料水分含量在10%~17%之间，因水的表面张力，使颗粒之间产生了黏聚力，因此更容易黏附在带面上；三是石灰石、煤矸石等颗粒状物料水分含量在1%~4%之间，其带面除了微细粉粉尘吸附外，还有少量粉状物料因含有水分黏附在带面上；四是因为皮带输送机带面凸凹不平，将粉状物料和颗粒夹杂在带面缝隙间。

2　清扫器的分类及工作原理

清扫器的作用主要是能有效地清扫皮带输送机带面黏附物或者物料，具有防止黏附物对托辊的包裹腐蚀，减少带面黏附物随机脱落造成的环境污染，预防事故等作用。常见的清扫器主要有以下几种。刮板式清扫器：①聚氨酯清扫器，自动张紧合金清扫器、刮板清扫器等；②滚刷式清扫器：电动滚刷清扫器、毛刷清扫器、旋转式清扫器；③风扫式清扫器：压缩空气吹扫、风机吹扫等。

刮板式清扫器的工作原理主要是刮板作用面紧贴输送带的载荷面，清扫卸载黏结在输送带上的物料。其对因水分含量高而黏附在带面上的物料清扫作用较好。

滚刷式清扫器的工作原理主要是刷尖与带面轻微接触，尼龙刷的旋转方向与回程输送带的运行方向相反，将黏在带面上的微细颗粒粉状物料刷下，达到清洁的目的。其对水分含量小的粉状物料清扫效果好。

风扫式清扫器的工作原理主要是依靠一定风压的气体对带面进行吹扫，实现带面清洁的目的。其对使带面损伤严重和水分含量小的粉状物料或微细粉清扫效果较好。

3　皮带输送机运行中清扫效果现状

我公司皮带输送机输送的物料主要有：熟料、石灰石、煤矸石、燃煤炉渣粉、脱硫石膏等，各物料品质情况见表1，其在皮带输送机上的落料区域见图1，清扫器安装位置示意见图2。

表1　各物料品质情况（P·O 42.5水泥生产配料）

从图1和图2可以看出，脱硫石膏最先落入皮带，与带面接触，然后依次为石灰石、煤矸石和燃煤炉渣混合料、熟料。也就是说，不同水分、粒度的物料与皮带均有接触。

图1　物料在皮带输送机上的落料区域

图2　改造前皮带输送机清扫器安装布置

针对高水分含量的脱硫石膏最先接触皮带，而且也是带面附着物清理难度最大的问题，我们采取的措施有：第一阶段采用聚氨酯清扫器、刮板清扫器进行清扫，清扫效果可达到40%~50%，但未达到预期目标。为了提高清扫效果，将清扫器与皮带接触面加大，增加清扫器对带面的压力，提高刮扫力度，但调整后清扫器磨损明显加快，尤其是接触面形成了凹槽，清扫效果仅维持了4 d就开始下降。带面中心区域开始出现物料结皮。第二阶段针对第一阶段存在的问题，降低了聚氨酯清扫器、刮板清扫器与带面的接触压力，增设了滚刷清扫器进行清扫，清扫效果可达到60%~70%。但第一阶段和第二阶段均出现了一个共同的问题，即接料板角度过缓，低于物料堆积的休止角，而且接料板材质为钢板，表面粗糙，摩擦系数较大，造成增加的清扫器清扫下来的物料在A区和B区进行淤积，其中滚刷清扫器运行约8 h后，清扫下来的物料在B区淤积后可接触到滚刷，造成滚刷清扫皮带的同时又将淤积的物料带起，大幅度降低清扫效果。

4　皮带输送机运行中清扫效果差的原因分析

（1）聚氨酯清扫器可有效将黏附在带面的脱硫石膏以及带面缝隙夹杂的物料颗粒进行部分清除，其接触压力越大清扫效果越好，但压力越大对皮带接头损伤也越大，同时压力增加后滑动摩擦阻力上升，清扫器磨损加快，清扫效果随着清扫器的磨损程度变大而变差。其次聚氨酯清扫器对微细粉粉尘颗粒清扫效果不明显。

（2）刮板清扫器和聚氨酯清扫器工作原理和作用基本相同，其对高水分黏附物料清理效果较好，但同样对微细粉粉尘颗粒清扫效果不明显。同时由于刮板清扫器与接料板距离较近，造成清扫物料堆积，如果不及时清理，会导致清扫器被物料掩埋，带面二次接触物料，清扫效果大幅度下降。

（3）滚刷清扫器因其与皮带相对运动，滚刷旋转对带面进行清扫，对低水分黏附在带面的粉尘物料清扫效果较好，对于微细粉粉尘颗粒和低水分粉尘物料清扫效果虽然优于刮板清扫器，但其清扫效果仍然无法达到预期目的。同时滚刷清扫器与接料板距离较近，运行中物料淤积后如果不及时清理，会导致淤积的物料直接包裹滚刷，造成滚刷失效，完全失去清扫作用。

5　皮带输送机清扫器组合选型及接料板改造思路

为充分了解清扫器的清扫效果，以我公司配料皮带为例开展了以下试验和数据收集，配料皮带输送机带宽800 mm，物料有效接触宽度约700 mm，皮带输送机带速为1.25 m/s。在无清扫器清扫情况下，对带宽800 mm、长度1 000 mm范围内的带面（S=0.8 m2）附着物料和粉尘进行收集，约27 g。

通过单一使用清扫器后，收集带面附着物料和粉尘在（S=0.8 m2）范围内的总重，对比各清扫器的使用效果，效果对比见表2。

表2　各清扫器使用效果数据

由表2可知，针对我公司的皮带输送机现状，若以上清扫器单一使用，效果均很难达到60%以上，结合现阶段存在的问题，论证后决定应结合物料的不同特性，清扫器的不同类型作用和优劣势进行组合选型应用。同时对接料板进行改造，使接料板的倾斜角度大于物料堆积休止角，然后对接料板表面进行处理，降低摩擦系数。

针对以上分析，我们进行了清扫器重新选型、设计及组合安装，并对接料板进行改造，如图3所示。使得清扫效果达到了将近95%，进一步实现了清洁化生产。其中自主设计增加了高压气幕清扫器对微细粉进行反吹清扫，规避了部分公司使用压缩空气对带面清扫时，造成空压机使用负荷上升、电能消耗上升且对粉磨系统用气稳定性产生一定的影响。

图3　皮带输送机清扫器组合安装及接料板改造布置

（1）鉴于聚氨酯清扫器和刮板清扫器的使用效果及特点，我们在原有基础上降低了聚氨酯清扫器和刮板清扫器与带面的接触压力：一是为了延长清扫器使用寿命和维护时间；二是减少对皮带接头、带面的损伤。为弥补降低压力所导致清扫效果不佳的问题，在两者之间增加了一台自动张紧合金清扫器。该清扫器接触面为合金材质，有效延长了使用时间，并且通过压力弹簧保持接触面与带面保持一定的压力范围和上下弹性的活动空间，有效地规避和降低了对皮带接头的损伤。这3台刮板式清扫器可有效清除带面黏附的65%~70%的物料。

（2）将原滚刷清扫器更换为电动滚刷清扫器，提高电动滚刷旋转速度，提升了毛刷对带面的清扫力度。高速运动的毛刷可以将受刮板压力作用黏附在带面的微细粉进行清扫剥离和打散松动，使得微细粉物料与带面接触的能量减小，进一步将清扫效果提高到80%~85%。

（3）电动滚刷清扫器清扫后，带面残留的微细粉、少量的含水黏附物料以及带面缝隙夹杂的细粉等未完全清除，为进一步清除这些物料。我公司自主设计了高压气幕清扫器，对带面进行全面吹扫，吹扫后带面清洁度大幅度上升，清扫效果达到95%以上。

（4）为解决清扫后的物料淤积影响清扫器使用效果的问题，结合现场空间位置情况，对接料板角度进行调整，接料板角度由28°调整至40°~45°，使其角度接近物料自然休止角，同时在接料板表面铺设了聚四氟乙烯板，降低板面摩擦系数，使清扫后的物料能直接滑落进入下料口。

6　应用效果

皮带输送机的返程带面清扫问题，应结合皮带输送的物料特点选择清扫器，在生产中皮带输送机的带面附着物最难以彻底清除的就是含有水分的微细粉附着物，在三道刮板式清扫器对带面大量附着物料和粉尘进行清扫后，将电动滚刷和高压气幕配合使用清除带面剩余的微细粉附着物，可大幅度提升清扫效果，实现清洁化生产。同时减少清除的物料和粉尘淤积对清扫的影响也至关重要，在安装和改造过程中要一并考虑实施。通过以上改造，员工清扫作业时间由每班清扫一次降低为每周清扫一次。

7　结束语

本文介绍了为实现清洁化生产，解决皮带输送机返程带面清扫问题所实施的一系列清扫器选型搭配使用和配套的下料口改造等措施。基本解决了返程带面清扫不彻底造成的环境污染，同时也大幅度地降低了员工的劳动强度。后期随着社会的发展，皮带输送机返程带面清扫实现“零”残留是必然趋势，清扫器的多样化、新清扫技术的应用都将是新的研究方向。

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