تصميم وتطبيق نظام شامل لمعالجة انسكاب الفحم للناقلات الحزامية الرئيسية شديدة الميل

في مناجم الفحم، غالبًا ما تتعرض ناقلات السيور الرئيسية المُركّبة على الطرق الرئيسية شديدة الانحدار لتدفق الفحم وانسكابه وسقوطه أثناء النقل. ويتجلى هذا بشكل خاص عند نقل الفحم الخام ذي نسبة الرطوبة العالية، حيث يمكن أن يصل انسكاب الفحم اليومي إلى عشرات أو مئات الأطنان. يجب تنظيف الفحم المسكوب، مما يؤثر على كفاءة التشغيل والسلامة. ولمعالجة هذه المشكلة، يُركّب خزان مياه في مقدمة ناقل السيور لتنظيف الفحم المسكوب. أثناء التشغيل، يُفتح صمام بوابة خزان المياه يدويًا لطرد الفحم العائم إلى ذيل الناقل، حيث يُنظّفه مُحمّل. ومع ذلك، نظرًا لضخامة كمية مياه الشطف، وكمية الفحم العائم الزائدة، وعدم انتظام عملية التنظيف، وقرب الفحم العائم من حوض التجميع، غالبًا ما يُطرد الفحم العائم مباشرةً إلى الحوض. ونتيجةً لذلك، يتطلب الحوض التنظيف مرة واحدة شهريًا، مما يؤدي إلى مشاكل مثل كثافة العمالة العالية، وصعوبة تنظيف الحوض، ومخاطر سلامة كبيرة.

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 "عائم الحزام" ويؤدي إلى انسكاب الفحم.

1.2 صعوبات في تنظيف الحوض

أولاً، غالباً ما تكون درجة فتح صمام البوابة اليدوي لخزان تخزين المياه عشوائية، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في حجم مياه التنظيف. في المتوسط، يتم تنظيف 800 متر مكعب من مياه طين الفحم في الحوض في كل مرة. ثانياً، يتسبب عدم استواء أرضية طريق ناقل الحزام الرئيسي في تراكم الفحم العائم في المناطق المنخفضة دون ترسيب في الوقت المناسب، مما يسمح للماء بحمل الفحم العائم إلى الحوض ويؤدي إلى التنظيف المتكرر. ثالثاً، لا يتم تنظيف الفحم العائم في ذيل الناقل بسرعة أو بشكل كامل، مما يؤدي إلى تنظيفه في الحوض أثناء عمليات التنظيف. رابعاً، تسمح المسافة القصيرة بين ذيل ناقل الحزام الرئيسي والحوض بدخول مياه طين الفحم ذات الترسيب غير الكافي إلى الحوض. خامساً، يحتوي الفحم العائم على كمية كبيرة من القطع الكبيرة، مما يجعل من الصعب على الحفارة المتحركة (المجهزة بمضخة طين) جمع المواد بكفاءة في الطرف الأمامي أثناء تنظيف الحوض. ويؤدي هذا إلى انخفاض الكفاءة والتآكل الشديد لمضخة الطين، ويتطلب التنظيف اليدوي أو باستخدام المحمل في الطرف الأمامي من الحوض، مما يؤدي إلى كثافة عالية من العمالة وانخفاض كفاءة التنظيف.

2 تصميم نظام شامل لمعالجة انسكاب الفحم للناقلات الحزامية

2.1 مخطط البحث والتدابير

(1) مع استحالة تغيير زاوية الميلان الحادة للناقل الحزامي، يُمكن تعديل سرعة تشغيله بناءً على حجم الفحم. يتضمن الحل تركيب ميزان حزامي عند مصدر التغذية لمراقبة حجم الفحم وتوفير تغذية راجعة آنية لنظام التحكم. يسمح هذا بتعديل سرعة تشغيل الناقل الحزامي الرئيسي لتقليل السرعة وتقليل انسكاب الفحم.

(2) لمعالجة مشكلة "انجراف الحزام" الناتج عن عدم استواء الأسطح في نقاط متعددة على طول جسم الناقل، تشمل الإجراءات ضبط كلٍّ من جسم الناقل والطريق لضمان سير الحزام في خط مستقيم. بالإضافة إلى ذلك، تم تركيب أجهزة أسطوانة ضغط لحل مشكلة "انجراف الحزام" والحد من انسكاب الفحم.

2.2 نظام التنظيف التلقائي في الطرف الخلفي باستخدام محمل

(1) تُركَّب غربال أسطواني وغربال اهتزازي عالي التردد في نهاية ناقل الحزام. يجمع غربال الأسطوانة الفحم المسكوب ويصنفه تلقائيًا. تُغسل المواد الصغيرة الحجم بالماء إلى منظف حوض ذي مكشطة، بينما تُنقل المواد كبيرة الحجم إلى غربال اهتزازي عالي التردد. عبر ناقل حزام نقل، تُعاد المواد إلى الناقل الرئيسي. تتدفق المواد الصغيرة الحجم من غربال الاهتزاز عالي التردد بفعل الجاذبية إلى منظف الحوض ذي المكشطة.

(2) يتدفق ماء طين الفحم بفعل الجاذبية إلى منظف الحوض ذي الكاشطة، حيث تُفرّغ الجسيمات الخشنة التي يزيد حجمها عن 0.5 مم مباشرةً على ناقل الحزام الناقل. يتدفق الماء الفائض من منظف الحوض ذي الكاشطة بفعل الجاذبية إلى خزان الترسيب.

(3) يُركَّب سكة ورافعة كهربائية فوق خزان الترسيب. تُوضَع مضخة حمأة قسرية عالية التحمل مزودة بتحريك داخل خزان الترسيب، وتتحرك ذهابًا وإيابًا لنقل الحمأة المترسبة في القاع إلى مكبس ترشيح عالي الضغط. بعد الترشيح بواسطة مكبس الترشيح عالي الضغط، تُفرَّغ كعكة الفحم على ناقل سير النقل، بينما يتدفق ماء الترشيح بفعل الجاذبية إلى حوض الترسيب.

2.3 ميزات نظام معالجة تسرب الفحم الشامل

(1) يتحكم النظام تلقائيًا في سرعة تشغيل ناقل السير الرئيسي للحد من انسكاب الفحم ومعالجة مشكلة "طفو السير". يتحكم النظام بذكاء في صمام بوابة خزان تخزين المياه، مما يقلل من حجم مياه التنظيف. كما أن تركيب ألواح البولي إيثيلين عالية الوزن الجزيئي على أرضية الطريق يقلل أيضًا من حجم مياه التنظيف المطلوبة. ينخفض ​​حجم مياه التنظيف لكل عملية إلى 200 متر مكعب، أي بنسبة 75%، مما يقلل من صعوبة تنظيف الحوض وحجم تصريف المنجم.

(2) تقوم غربال الأسطوانة في الطرف الخلفي بجمع المواد وتصنيفها ونقلها بشكل شامل، مع تصنيف الجسيمات الخشنة التي يزيد حجمها عن 10 مم. تتدفق المواد الأصغر حجمًا بفعل الجاذبية إلى منظف الحوض ذي الكاشطة.

(3) تعمل غربلة الاهتزاز عالية التردد على تجفيف الفحم، مما يقلل من نسبة الرطوبة في الفحم الكتلي. هذا يُسهّل النقل على الحزام الناقل الرئيسي شديد الانحدار، ويُقلل من انسكاب الفحم.

(4) يتدفق خليط الفحم بفعل الجاذبية إلى وحدة التفريغ ذات الكاشطة داخل خزان الترسيب. من خلال جهاز الترسيب الداخلي ذي الصفائح المائلة على شكل قرص العسل، تُصنف جزيئات الفحم الخشنة التي يزيد حجمها عن 0.5 مم وتُفرّغ عبر جهاز تفريغ كاشطة إلى ناقل سير النقل. يتدفق الماء الفائض من منظف الحوض ذي الكاشطة إلى خزان الترسيب الخلفي. يتعامل منظف الحوض ذي الكاشطة مع جزيئات الفحم الخشنة التي يزيد حجمها عن 0.5 مم، مما يُحلّ مشاكل مثل تآكل قماش الترشيح وتراكم طبقات المرشح في مكبس الترشيح عالي الضغط.

3 فوائد وقيمة

3.1 الفوائد الاقتصادية

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

(2) يعمل منظف الحوض الكاشط تلقائيًا بدورات تشغيل وإيقاف تتراوح مدتها بين ساعة وساعتين لكل دورة، ومدة تشغيل دقيقتين فقط لكل عملية، مما يُسهم في انخفاض استهلاك الطاقة. وبالمقارنة مع معدات الحفر التقليدية، يوفر هذا الجهاز حوالي مليون يوان صيني من تكاليف الكهرباء سنويًا.

(3) بفضل هذا النظام، تدخل الجسيمات الدقيقة فقط إلى حوض المعالجة. ويتم ضخها بكفاءة باستخدام مضخات متعددة المراحل دون انسداد أو احتراق، مما يقلل تكاليف الصيانة بحوالي مليون يوان صيني سنويًا.

3.2 المزايا الاجتماعية

يُغني هذا النظام عن التنظيف اليدوي، مما يُقلل من كثافة العمال ويُحسّن كفاءة التجريف. فمن خلال المعالجة المسبقة للجسيمات الخشنة، يُقلل النظام من التآكل والتلف في مضخات الطين اللاحقة والمضخات متعددة المراحل، مما يُقلل من معدلات تعطل المضخات ويُطيل عمرها الافتراضي. كما يُزيد التنظيف الفوري من السعة الفعالة لحوض التصريف، ويُلغي الحاجة إلى أحواض احتياطية، ويُعزز مقاومة الفيضانات. وبفضل التحكم المركزي من السطح والعمليات تحت الأرض ذاتية التشغيل، تُقلل مخاطر السلامة بشكل كبير، مما يُحقق فوائد اجتماعية ملموسة.

4 الخاتمة

يتميز نظام معالجة انسكاب الفحم الشامل للناقل الرئيسي بالبساطة والعملية والموثوقية وسهولة التشغيل والإدارة. وقد ساهم تطبيقه الناجح في معالجة تحديات تنظيف انسكاب الفحم على الناقلات الرئيسية شديدة الميلان، وتجريف الحوض الخلفي بفعالية. ولا يقتصر دور هذا النظام على تحسين الكفاءة التشغيلية فحسب، بل يُسهم أيضًا في حل مخاطر السلامة تحت الأرض، مما يُظهر إمكانات كبيرة للترويج والتطبيق على نطاق واسع.