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技術 | 皮帶輸送機帶面清掃問題的解決

發布時間：2024-08-16

由于皮帶輸送機輸送的物料性質不同，其物料在帶面黏附的多少和清理難度也截然不同，因此其采用的清掃方法也不同。如果沒有結合物料的特性來設計和安裝清掃器，不僅達不到預期的清掃效果，而且極易對皮帶表面產生傷害，縮短皮帶的使用壽命。我公司自2019年針對皮帶機帶料問題配合多家清掃器生產廠家實地開展試用效果評價，同時也結合生產實際開展了多次研討調整試驗，最終解決了皮帶輸送機帶面清掃不徹底的問題。

1　皮帶輸送機帶面物料產生的原因

水泥企業皮帶機輸送的物料多數為熟料、水泥、燃煤爐渣粉、煤矸石、石灰石、燃煤、黏土、脫硫石膏等各類原燃材料。其帶面物料無法完全脫離的原因：一是燃煤爐渣粉、熟料、水泥等物料水分含量低（≤0.5%），吸附在帶面上的粉塵顆粒主要是其微細粉，粉塵顆粒很小，表面能很大，造成靜電吸附；二是燃煤、黏土、脫硫石膏等物料水分含量在10%~17%之間，因水的表面張力，使顆粒之間產生了黏聚力，因此更容易黏附在帶面上；三是石灰石、煤矸石等顆粒狀物料水分含量在1%~4%之間，其帶面除了微細粉粉塵吸附外，還有少量粉狀物料因含有水分黏附在帶面上；四是因為皮帶輸送機帶面凸凹不平，將粉狀物料和顆粒夾雜在帶面縫隙間。

2　清掃器的分類及工作原理

清掃器的作用主要是能有效地清掃皮帶輸送機帶面黏附物或者物料，具有防止黏附物對托輥的包裹腐蝕，減少帶面黏附物隨機脫落造成的環境污染，預防事故等作用。常見的清掃器主要有以下幾種。刮板式清掃器：①聚氨酯清掃器，自動張緊合金清掃器、刮板清掃器等；②滾刷式清掃器：電動滾刷清掃器、毛刷清掃器、旋轉式清掃器；③風掃式清掃器：壓縮空氣吹掃、風機吹掃等。

刮板式清掃器的工作原理主要是刮板作用面緊貼輸送帶的載荷面，清掃卸載黏結在輸送帶上的物料。其對因水分含量高而黏附在帶面上的物料清掃作用較好。

滾刷式清掃器的工作原理主要是刷尖與帶面輕微接觸，尼龍刷的旋轉方向與回程輸送帶的運行方向相反，將黏在帶面上的微細顆粒粉狀物料刷下，達到清潔的目的。其對水分含量小的粉狀物料清掃效果好。

風掃式清掃器的工作原理主要是依靠一定風壓的氣體對帶面進行吹掃，實現帶面清潔的目的。其對使帶面損傷嚴重和水分含量小的粉狀物料或微細粉清掃效果較好。

3　皮帶輸送機運行中清掃效果現狀

我公司皮帶輸送機輸送的物料主要有：熟料、石灰石、煤矸石、燃煤爐渣粉、脫硫石膏等，各物料品質情況見表1，其在皮帶輸送機上的落料區域見圖1，清掃器安裝位置示意見圖2。

表1　各物料品質情況（P·O 42.5水泥生產配料）

從圖1和圖2可以看出，脫硫石膏最先落入皮帶，與帶面接觸，然后依次為石灰石、煤矸石和燃煤爐渣混合料、熟料。也就是說，不同水分、粒度的物料與皮帶均有接觸。

圖1　物料在皮帶輸送機上的落料區域

圖2　改造前皮帶輸送機清掃器安裝布置

針對高水分含量的脫硫石膏最先接觸皮帶，而且也是帶面附著物清理難度最大的問題，我們采取的措施有：第一階段采用聚氨酯清掃器、刮板清掃器進行清掃，清掃效果可達到40%~50%，但未達到預期目標。為了提高清掃效果，將清掃器與皮帶接觸面加大，增加清掃器對帶面的壓力，提高刮掃力度，但調整后清掃器磨損明顯加快，尤其是接觸面形成了凹槽，清掃效果僅維持了4 d就開始下降。帶面中心區域開始出現物料結皮。第二階段針對第一階段存在的問題，降低了聚氨酯清掃器、刮板清掃器與帶面的接觸壓力，增設了滾刷清掃器進行清掃，清掃效果可達到60%~70%。但第一階段和第二階段均出現了一個共同的問題，即接料板角度過緩，低于物料堆積的休止角，而且接料板材質為鋼板，表面粗糙，摩擦系數較大，造成增加的清掃器清掃下來的物料在A區和B區進行淤積，其中滾刷清掃器運行約8 h后，清掃下來的物料在B區淤積后可接觸到滾刷，造成滾刷清掃皮帶的同時又將淤積的物料帶起，大幅度降低清掃效果。

4　皮帶輸送機運行中清掃效果差的原因分析

（1）聚氨酯清掃器可有效將黏附在帶面的脫硫石膏以及帶面縫隙夾雜的物料顆粒進行部分清除，其接觸壓力越大清掃效果越好，但壓力越大對皮帶接頭損傷也越大，同時壓力增加后滑動摩擦阻力上升，清掃器磨損加快，清掃效果隨著清掃器的磨損程度變大而變差。其次聚氨酯清掃器對微細粉粉塵顆粒清掃效果不明顯。

（2）刮板清掃器和聚氨酯清掃器工作原理和作用基本相同，其對高水分黏附物料清理效果較好，但同樣對微細粉粉塵顆粒清掃效果不明顯。同時由于刮板清掃器與接料板距離較近，造成清掃物料堆積，如果不及時清理，會導致清掃器被物料掩埋，帶面二次接觸物料，清掃效果大幅度下降。

（3）滾刷清掃器因其與皮帶相對運動，滾刷旋轉對帶面進行清掃，對低水分黏附在帶面的粉塵物料清掃效果較好，對于微細粉粉塵顆粒和低水分粉塵物料清掃效果雖然優于刮板清掃器，但其清掃效果仍然無法達到預期目的。同時滾刷清掃器與接料板距離較近，運行中物料淤積后如果不及時清理，會導致淤積的物料直接包裹滾刷，造成滾刷失效，完全失去清掃作用。

5　皮帶輸送機清掃器組合選型及接料板改造思路

為充分了解清掃器的清掃效果，以我公司配料皮帶為例開展了以下試驗和數據收集，配料皮帶輸送機帶寬800 mm，物料有效接觸寬度約700 mm，皮帶輸送機帶速為1.25 m/s。在無清掃器清掃情況下，對帶寬800 mm、長度1?000 mm范圍內的帶面（S=0.8 m2）附著物料和粉塵進行收集，約27 g。

通過單一使用清掃器后，收集帶面附著物料和粉塵在（S=0.8 m2）范圍內的總重，對比各清掃器的使用效果，效果對比見表2。

表2　各清掃器使用效果數據

由表2可知，針對我公司的皮帶輸送機現狀，若以上清掃器單一使用，效果均很難達到60%以上，結合現階段存在的問題，論證后決定應結合物料的不同特性，清掃器的不同類型作用和優劣勢進行組合選型應用。同時對接料板進行改造，使接料板的傾斜角度大于物料堆積休止角，然后對接料板表面進行處理，降低摩擦系數。

針對以上分析，我們進行了清掃器重新選型、設計及組合安裝，并對接料板進行改造，如圖3所示。使得清掃效果達到了將近95%，進一步實現了清潔化生產。其中自主設計增加了高壓氣幕清掃器對微細粉進行反吹清掃，規避了部分公司使用壓縮空氣對帶面清掃時，造成空壓機使用負荷上升、電能消耗上升且對粉磨系統用氣穩定性產生一定的影響。

圖3　皮帶輸送機清掃器組合安裝及接料板改造布置

（1）鑒于聚氨酯清掃器和刮板清掃器的使用效果及特點，我們在原有基礎上降低了聚氨酯清掃器和刮板清掃器與帶面的接觸壓力：一是為了延長清掃器使用壽命和維護時間；二是減少對皮帶接頭、帶面的損傷。為彌補降低壓力所導致清掃效果不佳的問題，在兩者之間增加了一臺自動張緊合金清掃器。該清掃器接觸面為合金材質，有效延長了使用時間，并且通過壓力彈簧保持接觸面與帶面保持一定的壓力范圍和上下彈性的活動空間，有效地規避和降低了對皮帶接頭的損傷。這3臺刮板式清掃器可有效清除帶面黏附的65%~70%的物料。

（2）將原滾刷清掃器更換為電動滾刷清掃器，提高電動滾刷旋轉速度，提升了毛刷對帶面的清掃力度。高速運動的毛刷可以將受刮板壓力作用黏附在帶面的微細粉進行清掃剝離和打散松動，使得微細粉物料與帶面接觸的能量減小，進一步將清掃效果提高到80%~85%。

（3）電動滾刷清掃器清掃后，帶面殘留的微細粉、少量的含水黏附物料以及帶面縫隙夾雜的細粉等未完全清除，為進一步清除這些物料。我公司自主設計了高壓氣幕清掃器，對帶面進行全面吹掃，吹掃后帶面清潔度大幅度上升，清掃效果達到95%以上。

（4）為解決清掃后的物料淤積影響清掃器使用效果的問題，結合現場空間位置情況，對接料板角度進行調整，接料板角度由28°調整至40°~45°，使其角度接近物料自然休止角，同時在接料板表面鋪設了聚四氟乙烯板，降低板面摩擦系數，使清掃后的物料能直接滑落進入下料口。

6　應用效果

皮帶輸送機的返程帶面清掃問題，應結合皮帶輸送的物料特點選擇清掃器，在生產中皮帶輸送機的帶面附著物最難以徹底清除的就是含有水分的微細粉附著物，在三道刮板式清掃器對帶面大量附著物料和粉塵進行清掃后，將電動滾刷和高壓氣幕配合使用清除帶面剩余的微細粉附著物，可大幅度提升清掃效果，實現清潔化生產。同時減少清除的物料和粉塵淤積對清掃的影響也至關重要，在安裝和改造過程中要一并考慮實施。通過以上改造，員工清掃作業時間由每班清掃一次降低為每周清掃一次。

7　結束語

本文介紹了為實現清潔化生產，解決皮帶輸送機返程帶面清掃問題所實施的一系列清掃器選型搭配使用和配套的下料口改造等措施。基本解決了返程帶面清掃不徹底造成的環境污染，同時也大幅度地降低了員工的勞動強度。后期隨著社會的發展，皮帶輸送機返程帶面清掃實現“零”殘留是必然趨勢，清掃器的多樣化、新清掃技術的應用都將是新的研究方向。

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