浅谈板框压滤脱水系统皮带输送机布置及设计计算

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中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i n
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中国设备工程 2021.06 （上）某市政污泥处理厂脱水车间板框压滤脱水系统设计时，板框压滤机与皮带输送机的安装位置及设备选型匹配设计均一并考虑，设计过程中尽可能地采用水平皮带输送机，可有效提高设备使用寿命和生产能力。

另外，除应保证各设备有效对接外，还要做好大块泥饼破碎、防止泥饼洒落等细节方面的结构处理，以确保压滤泥饼能够无遗洒、顺利转运至预定堆放位置。

1 设备总体布置
如图1所示，三台板框压滤机1横向并排布置在脱水车间三楼，其安装支腿固定在车间二楼的钢筋混凝土基础上，三台板框压滤机根据生产需要可以任意组合运行。

板框压滤机1的泥饼卸除工序开始后，翻板1（3）已向下打开，隔膜板1（1）与配板1（2）依次从右向左拉开，人工用泥铲将泥饼从板间卸下，并依靠泥饼重力自由掉落在滤板下方。

为了保证卸下的泥饼及时转运至渣料间，在板框压滤机正下方横向并排布置3台板框皮带输送机2用于收集卸下的泥饼，并在3台板框皮带输送机2的卸泥端纵向布置1台汇总皮带输送机3将泥饼运送至渣料间。

板框压滤机1卸泥时，其对
浅谈板框压滤脱水系统皮带输送机布置及设计计算
王健
（中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南 长沙 410000）
摘要：市政污泥处理过程中，将压滤脱水后的泥饼采用泥铲从压滤机滤板间依次卸下，脱落的泥饼竖直向下作自由落体运动，正下方的皮带输送机将泥饼接住，大块的泥饼下落经过破泥钢板格栅后变成小块的泥饼落在下方输送胶带上，运行的输送机将泥饼转运至渣料存放车间。

本文根据板框压滤脱水后泥饼卸料与输送的特点分析，结合皮带输送机的设计方法，对某市政污泥处理厂板框压滤脱水系统皮带输送机布置与设计相关内容做了较详细的介绍。

关键词：板框压滤；皮带输送机布置；设计计算
中图分类号：X757;TF341 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）06（上）-0123-03
应的板框皮带输送机2和汇总皮带输送机3同时运行，未卸泥板框压滤机1所对应的板框皮带输送机2不动作。

2 皮带输送机组成与工作原理
皮带输送机由导料槽及刮料板、头架、电动滚筒、输送带、承载托辊、中间架及支腿、回程托辊、防偏滚筒、尾架、张紧装置、改向滚筒、溜槽等零部件组成。

三台板框皮带输送机上方设置了破料钢板格栅，压滤机上卸下的泥饼自由下落接触到破料钢板时，大块泥饼落体产生的冲击力可将其破碎成小块泥饼，便于泥饼转运和贮存，破料钢板格栅的尺寸可根据用户对泥饼大小要求来确定。

皮带机朝出料端方向均设置了3‰的下行坡度，保证了输送带上滴漏的水或沼液均能顺利流走而不积存在输送带上。

环形输送带绕装在电动滚筒和改向滚筒上，并通过张紧装置拉动改向滚筒将输送带张紧，输送带上段底部均匀设置了承载托辊，用于支承输送带上段和泥饼重量，输送带下段底部均匀设置了回程托辊，用于支承输送带下段重量，在输送带上段两侧均匀设置了防偏滚筒，可以控制输送带的跑偏范围。

当启动皮带输送机时，电动滚筒得电旋转，并通过滚筒外壁与输送带接触面间产生的摩擦力矩带动输送带运动，从而将带面上的泥饼输送到预定位置，当停止皮带输送机时，电动滚筒断电停止旋转，输送带处于静止状态。

3 皮带输送机设计计算
3.1 皮带输送机所需输送能力
单台板框压滤机每小时出泥量W：
W=a×a×b×n 泥×ρ泥÷t（t/h） （1）式中，a 为矩形滤室边长（m ）；b 为最大泥饼厚度（m ）；
n 为泥饼数量（块）；ρ泥为泥饼密度（t/m 3
）；t 为出泥时间（h）；板框皮带输送机所需输送能力≥W；汇总皮带输送机所需输送能力≥3W。

3.2 原始参数及物料特性
（1）物料：含水率60%压滤污泥，破碎后为不大于300×300×35（mm ）块状泥饼，动堆积角30°；（2）长度：汇总皮带输送机L 1、板框皮带输送机L 2；（3）质量输送能力：板框皮带输送机所需输送能力≥W，汇总皮带输送机所需输送能力≥3W；（4）物料堆积密度：1t/m 3；（5）输送形式：水平输送；（6）板框皮带输送机溜槽应与板框压滤机、皮带输送机紧密贴合，不漏泥，并配备破料装置，方便污泥输送。

3.3 初定设计参数
（1）上托辊间距1200mm，下托辊间距2500mm，上托辊槽角35°、前倾2°
，下托辊为平行托辊；上、下托辊直径
1.板框压滤机 1（1）.隔膜板 1（2）.配板 1（3）.翻板
2.板框皮带输送机 2（1）.导料槽及刮料板 2（2）.头架 2（3）.电动滚筒 2（4）.输送带 2（5）.承载托辊 2（6）.中间架及支腿 2（7）.回程托辊 2（8）.防偏滚筒 2（9）.尾架 2（10）.张紧装置 2（11）.改向滚筒 2（12）.溜槽 2（13）.破料格栅
3.汇总皮带输送机 3（1）.导料槽及刮料板 3（2）.头架 3（3）.电动滚筒 3（4）.输送带 3（5）.承载托辊 3（6）.中间架及支腿 3（7）.回程托辊 3（8）.防偏滚筒 3（9）.尾架 3（10）
.张紧装置 3（11）.改向滚筒 3（12）.溜槽图1 板框压滤机、皮带输送机布置图
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研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用
中国设备工程 2021.06 (上)
108mm；（2）带速v=1.0m/s；（3）带宽B=1000mm；（4）初选尼龙输送带NN-300、层数4层，上覆盖胶厚6mm，下覆盖胶厚3mm。

3.4 由带速、带宽验算输送能力I m
I m =3600Svkρ（t/h） （2）式中，I m 为输送机的最大质量输送能力（t/h）；S 为输送带上物料的最大横截面积（m 2）；v 为带速（m/s）；k 为输送机的倾角系数；ρ为被输送物料的堆积密度（t/m 3）。

（1）查手册得输送带上物料截面积S=0.1335m 2（带宽B=1000mm、动堆积角30°、槽角35°）。

（2）确定k 值。

输送机倾角δ=arctan0.003=0.1718°,查手册得k=1。

（3）输送能力。

I m =3600Svkρ（t/h） （3）若I m ≥皮带输送机实际所需输送能力，则满足物料输送能力要求。

3.5 驱动圆周力的计算
对于输送距离小于80m 的皮带输送机，采用精确计算法。

F u =F H +F N +F s1+F s2+F st （4）式中，F u 为圆周力（N）；F H 为主要阻力（N）；F N 为附加阻力（N）；F s1为特种主要阻力（N）；F s2为特种附加阻力（N）；F st 为提升阻力（N）。

F H =fLg［q RO +q RU +(2q B +q
G )］ （5）式中，L 为输送机长度（m）；q RO 为承载分支每米长度托辊旋转部分质量（kg/m）q RU 为回程分支每米长度托辊旋转部分质量（kg/m）；q B 为每米长度输送带质量（kg/m）；q G 为每米长度物料质量（kg/m）；f 为模拟摩擦系数。

q G =I m /(3.6v)（kg/m） （6）式中，I m 为质量输送能力（t/h）；v 为带速（m/s）。

F s1=F ε+F gL （7）式中，F ε为托辊前倾阻力（N）；F gL 为导料栏板摩擦阻力（N）。

F ε=C εμ0L ε(q B +q
G )gcosδsinε （8）式中，L ε为装有前倾托辊的输送区段长度（m）；μ0
为托辊与输送带间的摩擦系数，μ0=0.3-0.4；C ε为槽形系数；δ为输送机倾角（°）；ε为托辊轴线相对于输送带纵向轴线的前倾角（°）。

F gL =［μ2I v 2ρgl/(3.62v 2b 12)］×10-3 （9）式中，I v 为体积输送能力（m 3/h）；ρ为输送物料堆积密度（t/m 3）；l 为装有导料栏板的输送区段长度（m）；v 为带速（m/s）；b 1为导料栏板内部宽度（m）；μ2为物料与导料栏板间的摩擦系数，μ2=0.5-0.7。

F s2=F r +F a +F gL +F xx （10）式中，F r 为清扫器阻力（N）；F a 为犁式卸料器阻力（N）；F gL 为局部布置的导料栏板与输送物料之间的摩擦阻力（N）；F xx 为卸料车阻力（N）。

该皮带输送机没有卸料装置及局部导料栏板，故F a =F gL =F xx =0
F r =S q Pμ3 （11）式中，S q 为输送带与清扫器接触面积（m 2）；P 为输送带与清扫器之间的压力，一般P=3×104-10×104N/m 2；μ3为输送带与清扫器之间的摩擦系数，一般μ3=0.5-0.7。

F st =q
G ×H×g （12）式中，q G 为每米长度物料的质量（kg/m）；
H 为提升高度（m）；g 为重力加速度，g=9.81m/s 2。

该皮带输送机为水平输送方式，故F st =0。

F N =F bA +F f +F 1+F t （13）
式中，F bA 为物料加速阻力（N）；F f 为加速段导料栏板摩擦阻力（N）；F 1为输送带弯曲阻力（N）；F t 为改向滚筒轴承的阻力（N）。

F bA =I v ρ(v-v 0)/3.6 （14）式中，v 0为在输送带运行方向上物料的速度分量（m/s）。

F f =｛(μ2I v 2ρgl b )÷｛［3.62（v-v 0)/2］b 12｝｝×10-3
（15）式中，l b 为加速段长度（m）。

l b ≥（v 2-v 02)/（2gμ1） （16）式中，μ1为物料与输送带之间的摩擦系数，μ1=0.5～0.7。

对于织物芯输送带：
F 1=9B （140+0.01F/B）×（d/B） （17）式中，F 为滚筒上输送带平均张力（N）；D 为滚筒直径（m）；d 为输送带厚度（m）。

F t =0.005（d 0/D）F r （18）式中，d 0为轴承内径（m）；D 为滚筒直径（m）；F r 为作用在滚筒上输送带绕入点和绕出点张力及滚筒旋转部分重力的矢量和（N）。

3.6 输送机功率计算
传动滚筒轴所需功率P A =F u ×v （19）式中，P A 为传动滚筒轴所需功率（kW）；F u 为圆周力（kN）；v 为带速（m/s）。

电机轴所需功率P M =F A /η （20）式中，P M 为电机轴所需功率（kW）；η为传动系统效率。

3.7 输送带张力和拉紧力的计算
（1）保证输送带不打滑的最小张力。

在传动滚筒上圆周力F u 通过摩擦传递给输送带，工作时，保证传动滚筒与输送带间不打滑，滚筒绕出端输送带的最小张力T 2应满足：
T 2≥F umax /(e μα-1） （21）式中，F umax 为满载输送机起动或稳定工况条件下出现的最大圆周力（N）；μ为传动滚筒与输送带之间的摩擦系数；α为输送带在传动滚筒上的围包角（°）；e μα为尤拉系数。

（2）限制输送带在两托辊间垂度的最小张力：对于承载分支：T 0≥a 0(q B +q G )g/［8(h/a)max ］（N） （22）对于回程分支：T u ≥a n q B g/［8(h/a)max ］（N） （23）式中，a 0为承载分支托辊间距（m）；a n 为回程分支托辊间距（m）；q B 为每米长度输送带的质量（kg/m）；q G 为每米长度物料的质量（kg/m）；g 为重力加速度，g=9.81m/s 2；(h/a)max 为输送带许用最大垂度。

（3）拉紧装置拉紧力：
F sp =2T sp （24）式中，F sp 为拉紧装置拉紧力（N）；T sp 为拉紧滚筒处输送带的张力（N）。

3.8 输送带层数计算
Z=T max ×n/（B×σ） （25）式中，Z 为输送带层数；T max 为稳定工况下输送带最大张力（N）；n 为稳定工况下输送带安全系数；B 为带宽（mm）；σ为输送带纵向扯断强度（N/（mm·层））。

若Z 不大于初选尼龙输送带的层数，则初选参数合适，反之，则需重新选定尼龙输送带参数。

4 结语
皮带输送机具有运行可靠、输送能力大、能耗低、耐久性好、造价低等优点，柔性输送胶带耐冲击、耐腐蚀，并且该机型结构简单，易于与临边设备进行组合搭配，适用于脱水后污泥的转运工作。

在产品设计过程中，要特别注意如下
几点：（1）输送机的输送能力满足压滤机的单位时间出泥
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中国设备工程 2021.06 （上）1 概述
贵州天福化工有限责任公司（以下简称公司）是瓮福（集团）全资子公司，于2005年9月注册成立，年产30万t 合成氨、20万t 甲醇、15万t 二甲醚、10万t 二氧化碳项目，是贵州省第一个采用壳牌粉煤气化技术和装备的煤化工项目，公司原燃料煤及石油焦均是以火车和汽车运输方式进厂，年生产用煤约110万t，每年清理出的杂物约有140t 左右，公司进煤方式95%以上依靠火车进煤，且无法控制煤中杂物含量，同时运输环节受天气影响很大，进厂煤水分普遍偏高，杂物较多，输煤系统中核心设备（环锤破碎机）效率降低，易发生堵煤现象，加重了输送系统稳定运行的难度；2018年，贮运车间技术人员经过长时间的认真调研，积极走访和对比论证，在输煤系统上增设了自动除杂器，将杂物阻断在进入煤棚之前，与此同时，在B 环锤破碎机前端，对原有筛分装置进行技改，使其成为动态阶梯筛，粉状煤通过率由原来的30%上升到60%～70%左右，大大减轻了环锤的破碎压力，降低了环锤堵煤的次数，保障了下游装置原煤的及时供给。

设备运行一年多，效果明显，较好地解决了输煤系统因设备堵煤造成的多重问题。

2 技改目的
天福公司输煤系统分为堆和送，堆煤工况单线，输送能力1000t/h，公司98%的原煤将通过这一工况到达干煤棚，而原有输煤线路上的除杂物器（除大块机），只能除掉大块石头、木棒，对编织袋、稻草、塑料网杂物基本不起作用，导致大量杂物进入送煤工况的设备里（取料机斗轮、破碎机、煤仓），造成溜管、环锤堵塞，严重时导致热电和煤气化装置减负荷和停产；原筛分装置，就是在环锤破碎机入口配有间隔约35mm 长条形钢架固定格栅，煤流自上方流下，约30%左右细煤直接落入环锤下方溜管，但当格栅筛分被编织袋或其他杂物遮挡时，过筛面积就大幅减小，此时含粉量重、泥性强、水分高的煤流全部涌向环锤井口和破碎腔体内瞬时集聚，环锤破碎机就会因堵煤过载而跳机停车，严重影响了热输煤系统设备技术改造措施探究
李木俊
（贵州天福化工有限责任公司，贵州 福泉 550501）
摘要：输煤系统是原煤进入生产装置前的重要运输途径，运输中受原煤的煤量、颗粒、水份、流动性、杂物等因素影响较大，常常发生溜管、环锤破碎机堵煤故障，影响输煤系统的安全有效运行。

作为原煤输送的主要线路，如何保障输煤系统的稳定运行，减少杂物进入后续装置，提升破碎前筛分能力，降低环锤破碎机负载，减少环锤及溜管堵煤故障，实现安全稳定生产，一直是技术人员致力解决的难题。

因此，本文对输煤系统设备技术改造措施进行了分析研究，希望对相关技术人员有借鉴参考作用。

关键词：设备技术改造；清除原煤中杂物；过筛能力；破碎效率；原料配送；安全生产；降本增效
中图分类号：TD844+.7 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）06（上）-0125-02
电锅炉的稳定运行。

此次技改目的就是要对“最大限度地清除原煤杂物，减少输煤线路堵塞，保装置稳定运行”。

3 现状分析
3.1 两生产装置配送煤粒度不同
热电和煤气化装置对破碎粒度要求不同，对应的破碎设施也应该不同，原环锤破碎系统A、B 线路配置一样，一直是煤输送过程的瓶颈，怎样提升送煤效率是原料配送技术人员迫切需要解决的问题。

表1 两装置对煤需求对比
日送煤量粒度要求破碎要求热电装置1200t ￠≦10mm 环锤破碎气化装置
2000t
￠≦30mm
环锤破碎 磨煤机
3.2 原静态筛分通过率小
由于环锤上的筛分是静态筛，筛分效果不好，通过率30%左右，大量煤经过环锤破碎机破碎，增加运行负荷，在输送瞬间煤量大、煤湿、粉煤较多、有杂物卡塞筛孔等状况下，极易发生环锤堵煤状况。

3.3 雨季送煤困难
每年4～7月是雨季，配送的煤水分偏高，细粉煤容易敷堵环锤底部筛孔，降低煤的流动性，经常发生堵煤而无法及时向热电供煤，影响锅炉生产正常运行。

3.4 热电锅炉堵渣现象
进入雨季，入仓煤水分高且流动性差输送困难，为满足热电生产用煤需要，常规做法是暂时加大筛分和环锤底部筛板孔径，增大煤的通过率，缓解送煤压力。

但增大孔径后，会有部分大规格颗煤进入热电锅炉，在锅炉内循环硫化床燃烧不充分，不断聚积引发锅炉堵渣，然后，用原料煤调节堵渣状况，不但增加生产成本，还增加捅渣的工作任务和操作危险。

3.5 杂物堵塞煤仓下料管
在煤冲击时，编织袋等杂物常常流入热电煤仓，在煤仓量要求。

（2）压滤机出泥时，翻板与输送机溜槽搭接良好，翻板夹角小于泥饼的2倍安息角，保证泥饼能顺利导入至输送胶带上且不洒料。

（3）皮带机上方破料格栅与滤板下沿之间距离满足泥饼的破碎要求。

（4）皮带机计算公式要有据可查，保证设计计算过程合理、正确。

本文所述项目已投入运营一年多，皮带输送机使用运行正常，实践证明，此项
目的设备布置及设计方法是可行的，值得在行业里广泛推广应用。

参考文献：
[1]王鹰，陈宏勋，王国华等.连续输送机械设计手册[M].北京：
中国铁道出版社，2001.。