تصميم وتطبيق نظام شامل لمعالجة انسكاب الفحم في ناقلات السيور الرئيسية شديدة الانحدار

في مناجم الفحم، الرئيسيسيور ناقلةغالباً ما تتعرض مناجم الفحم المثبتة على الطرق الرئيسية شديدة الانحدار لفيضانات وانسكاب وسقوط الفحم أثناء النقل. ويتضح ذلك جلياً عند نقل الفحم الخام ذي المحتوى الرطوبي العالي، حيث قد يصل انسكاب الفحم يومياً إلى عشرات أو مئات الأطنان. ويتطلب تنظيف الفحم المنسكب تنظيفاً عاجلاً، مما يؤثر على كفاءة التشغيل والسلامة. ولمعالجة هذه المشكلة، يتم تركيب خزان لتخزين المياه في بداية سير النقل لتنظيف الفحم المنسكب. أثناء التشغيل، يُفتح صمام بوابة خزان المياه يدوياً لدفع الفحم الطافي إلى نهاية سير النقل، حيث يتم تنظيفه بواسطة رافعة. ومع ذلك، ونظراً لحجم مياه الدفع الكبير، وكثرة الفحم الطافي، وتأخر التنظيف، وقرب الفحم الطافي من حوض التجميع، غالباً ما يُدفع الفحم الطافي مباشرةً إلى حوض التجميع. ونتيجة لذلك، يتطلب حوض التجميع التنظيف شهرياً، مما يؤدي إلى مشاكل مثل كثافة العمل العالية، وصعوبة تنظيف حوض التجميع، ومخاطر السلامة الكبيرة.

1- تحليل أسباب انسكاب الفحم

1.1 الأسباب الرئيسية لتسرب الفحم

أولاً، زاوية الميل الكبيرة والسرعة العالية للناقل؛ ثانياً، الأسطح غير المستوية في نقاط متعددة على طول جسم الناقل، مما يتسبب في "طفو الحزام" ويؤدي إلى انسكاب الفحم.

1.2 صعوبات تنظيف حوض التجميع

أولاً، غالبًا ما يكون لصمام البوابة الذي يُفتح يدويًا لخزان تخزين المياه درجة فتح عشوائية، مما يؤدي إلى تدفق كميات كبيرة من مياه التنظيف. في المتوسط، يتم ضخ 800 متر مكعب من مياه مخلفات الفحم إلى الحوض في كل مرة. ثانيًا، أرضية الخزان الرئيسي غير مستوية.سير ناقليتسبب الطريق في تراكم الفحم العائم في المناطق المنخفضة دون ترسيبه في الوقت المناسب، مما يسمح للماء بحمله إلى حوض التجميع، الأمر الذي يستدعي تنظيفه بشكل متكرر. ثانيًا، لا يتم تنظيف الفحم العائم في نهاية الناقل بسرعة أو بدقة، مما يؤدي إلى اندفاعه إلى حوض التجميع أثناء عمليات التنظيف. ثالثًا، تسمح المسافة القصيرة بين نهاية الناقل الرئيسي وحوض التجميع بدخول مياه طين الفحم غير المترسب بشكل كافٍ إلى الحوض. رابعًا، يحتوي الفحم العائم على كمية كبيرة من القطع الكبيرة، مما يصعب على الحفارة المتحركة (المجهزة بمضخة طينية) جمع المواد بكفاءة من الطرف الأمامي أثناء تنظيف حوض التجميع. ينتج عن ذلك انخفاض في الكفاءة، وتآكل شديد لمضخة الطين، ويستلزم التنظيف اليدوي أو باستخدام رافعة في الطرف الأمامي لحوض التجميع، مما يؤدي إلى زيادة الجهد المبذول وانخفاض كفاءة التنظيف.

2. تصميم نظام شامل لمعالجة انسكاب الفحم في السيور الناقلة

2.1 البحث والتدابير المتعلقة بالمخطط

(1) على الرغم من عدم إمكانية تغيير زاوية ميل الحزام الناقل، إلا أنه يمكن تعديل سرعة تشغيله بناءً على كمية الفحم. يتضمن الحل تركيب ميزان للحزام عند مصدر التغذية لمراقبة كمية الفحم وتوفير بيانات فورية لنظام التحكم. يسمح هذا بتعديل سرعة تشغيل الحزام الناقل الرئيسي لتقليل السرعة والحد من انسكاب الفحم.

(2) لمعالجة مشكلة "تذبذب السير" الناتجة عن عدم استواء الأسطح في نقاط متعددة على طول جسم الناقل، تشمل التدابير تعديل كل من جسم الناقل والطريق لضمان سير السير في خط مستقيم. بالإضافة إلى ذلك، يتم تركيب أجهزة بكرات ضغط لحل مشكلة "تذبذب السير" والحد من انسكاب الفحم.

2.2 نظام التنظيف التلقائي في نهاية المؤخرة باستخدام رافعة تحميل

(1) يتم تركيب غربال أسطواني وغربال اهتزازي عالي التردد في نهاية سير النقل. يقوم الغربال الأسطواني بجمع الفحم المتساقط وتصنيفه تلقائيًا. يتم شطف المواد الصغيرة بالماء إلى منظف حوض من نوع الكاشطة، بينما يتم نقل المواد الكبيرة إلى الغربال الاهتزازي عالي التردد. عبر سير نقل، يتم إعادة المواد إلى الوحدة الرئيسيةسير ناقل. تتدفق المواد ذات الحجم الصغير من الشاشة الاهتزازية عالية التردد بفعل الجاذبية إلى منظف حوض التجميع من نوع الكاشطة.

(2) يتدفق ماء طين الفحم بفعل الجاذبية إلى منظف الأحواض الكاشط، حيث تُفرغ الجزيئات الخشنة التي يزيد حجمها عن 0.5 مم مباشرةً على سير النقل. ويتدفق الماء الفائض من منظف الأحواض الكاشط بفعل الجاذبية إلى خزان الترسيب.

(3) يتم تركيب سكة حديدية ورافعة كهربائية فوق خزان الترسيب. توضع مضخة حمأة قسرية شديدة التحمل مزودة بآلية تقليب داخل خزان الترسيب، وتتحرك ذهابًا وإيابًا لنقل الحمأة المترسبة في القاع إلى مكبس ترشيح عالي الضغط. بعد الترشيح بواسطة مكبس الترشيح عالي الضغط، يتم تفريغ كعكة الفحم على سير ناقل، بينما يتدفق الماء المرشح بفعل الجاذبية إلى حوض التجميع.

2.3 خصائص نظام معالجة انسكاب الفحم الشامل

(1) يتحكم النظام تلقائيًا في سرعة تشغيل ناقل الحزام الرئيسي للحد من انسكاب الفحم ومعالجة مشكلة "طفو الحزام". كما يتحكم بذكاء في صمام بوابة خزان تخزين المياه، مما يقلل من حجم مياه التنظيف. ويساهم تركيب ألواح البولي إيثيلين ذات الوزن الجزيئي العالي جدًا على أرضية الممر في تقليل حجم مياه التنظيف المطلوبة. وبذلك، ينخفض ​​حجم مياه التنظيف لكل عملية إلى 200 متر مكعب، أي بنسبة 75%، مما يسهل تنظيف حوض التجميع ويقلل من حجم تصريف المنجم.

(2) تقوم الشاشة الدوارة في الطرف الخلفي بجمع المواد وتصنيفها ونقلها بشكل شامل، مع فرز الجزيئات الخشنة التي يزيد حجمها عن 10 مم. أما المواد الأصغر حجماً فتتدفق بفعل الجاذبية إلى منظف الحوض من نوع الكاشطة.

(3) تعمل الشاشة الاهتزازية عالية التردد على تجفيف الفحم، مما يقلل من محتوى الرطوبة في كتل الفحم. وهذا يسهل نقله على سير النقل الرئيسي شديد الانحدار ويقلل من انسكاب الفحم.

(4) يتدفق ملاط ​​الفحم بفعل الجاذبية إلى وحدة التفريغ الكاشطة داخل خزان الترسيب. ومن خلال جهاز الترسيب الداخلي ذي الألواح المائلة الشبيهة بقرص العسل، تُفرز جزيئات الفحم الخشنة التي يزيد حجمها عن 0.5 مم وتُفرغ عبر جهاز التفريغ الكاشط على سير النقل. يتدفق الماء الفائض من وحدة تنظيف الحوض الكاشطة إلى خزان الترسيب الخلفي. تعالج وحدة تنظيف الحوض الكاشطة جزيئات الفحم الخشنة التي يزيد حجمها عن 0.5 مم، مما يحل مشكلات مثل تآكل قماش الترشيح وتراكم طبقات من كعكات الترشيح في مكبس الترشيح عالي الضغط.

3 فوائد وقيمة

3.1 الفوائد الاقتصادية

(1) يتيح النظام التشغيل بدون طاقم تحت الأرض، مما يقلل عدد الموظفين بمقدار 20 شخصًا ويوفر ما يقرب من 4 ملايين يوان صيني في تكاليف العمالة السنوية.

(2) يعمل جهاز تنظيف أحواض التجميع من نوع الكاشطة تلقائيًا بدورة تشغيل وإيقاف تتراوح بين ساعة وساعتين لكل دورة، ووقت تشغيل لا يتجاوز دقيقتين لكل عملية، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة. وبالمقارنة مع معدات التجريف التقليدية، فإنه يوفر حوالي مليون يوان صيني من تكاليف الكهرباء سنويًا.

(3) في هذا النظام، لا تدخل إلى حوض التجميع إلا الجزيئات الدقيقة. ويتم ضخها بكفاءة باستخدام مضخات متعددة المراحل دون انسداد أو احتراق المضخات، مما يقلل تكاليف الصيانة بحوالي مليون يوان صيني سنوياً.

3.2 المزايا الاجتماعية

يستبدل هذا النظام التنظيف اليدوي، مما يقلل من الجهد المبذول من قبل العمال ويحسن كفاءة التجريف. ومن خلال المعالجة المسبقة للجسيمات الخشنة، يقلل النظام من تآكل مضخات الطين والمضخات متعددة المراحل اللاحقة، مما يخفض معدلات تعطل المضخات ويطيل عمرها التشغيلي. كما أن التنظيف الفوري يزيد من السعة الفعالة للحوض، ويلغي الحاجة إلى أحواض احتياطية، ويعزز مقاومة الفيضانات. ومع التحكم المركزي من السطح والعمليات غير المأهولة تحت الأرض، تنخفض مخاطر السلامة بشكل كبير، مما يحقق فوائد اجتماعية ملحوظة.

4. الخاتمة

نظام معالجة شامل لتسرب الفحم الرئيسيسير ناقليتميز هذا النظام بالبساطة والعملية والموثوقية وسهولة التشغيل والإدارة. وقد ساهم تطبيقه الناجح في التغلب بفعالية على تحديات تنظيف انسكاب الفحم على سيور النقل الرئيسية شديدة الانحدار، وتجريف الحوض الخلفي. ولا يقتصر دور النظام على تحسين كفاءة التشغيل فحسب، بل يساهم أيضاً في حل مخاطر السلامة تحت الأرض، مما يُظهر إمكانات كبيرة للترويج والتطبيق على نطاق واسع.