神华北电胜利能源有限公司 内蒙古锡林浩特 026000

由 国家能源投资集团有限公司投资建设的胜利发电厂 2×660 MW 机组工程位于内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市的东北郊，是锡盟—山东特高压输电通道的配套煤电项目之一，通过锡盟—北京东—济南双回线路向京津及冀北电网和山东电网送电。为满足胜利发电厂燃煤需求，建设了一条由胜利一号露天煤矿至胜利发电厂的厂外输煤系统，该系统同时还可为周边 2 座电厂提供燃煤。系统全长 13.81 km，由 6 条带式输送机组成。为了发挥系统的最大效率，减少土地占用，其中 2 条 10.16 km 的带式输送机采用煤灰双向运输方式，设计正向输送煤炭 1 000 万t/a，反向输送电厂粉煤灰 200 万 t/a。

锡林浩特市位于内蒙古东部，属中温带半干旱大陆性气候，其主要气象特征是寒冷、风大、干旱。胜利一号露天煤矿至胜利发电厂的厂外输煤系统途经草原，上跨锡林河，临近村庄，环境保护非常重要。胜利一号露天煤矿煤种为中灰、低硫、低磷褐煤，全水分 36.5% 左右，平均基低位发热量为 3 500 kal/kg。原输煤系统冬季设备运行时，因煤的含水率较高，易与输送带冻结，清扫器无法有效清除带面粘煤，带式输送机回程输送带与回程托辊接触后，沿线落煤严重，清扫费时费力，影响输煤系统效率，同时还存在较大的安全、环保隐患。为降低输送系统沿线落煤，保护生态环境，对长距离带式输送机设置了输送带翻转装置，使得与回程托辊接触的输送带表面仍为非承载带面，煤炭和粉煤灰输送始终使用输送带承载面，既能保护输送带，延长其使用寿命，又可以集中清理输送带回程带面上的粉料，减少粉尘污染[1]，同时还可降低输送带跑偏的可能性，减少回程托辊的磨损，在一定程度上增加了托辊运行的可靠性和使用寿命[2]。

1 输送带翻转装置的选择

输送带翻转装置是将回程段输送带翻转 180°，即在输送机机头卸载点之后的回程段，将输送物料的承载面翻转到上面，在机尾受料点前再将输送带翻转过来。其目的是避免输送带的承载面与回程分支托辊接触，减少回程分支托辊的粘料和磨损，有利于带式输送机运输环境的清洁，避免对沿线环境造成污染[3]。当带式输送机需要双向输送物料时，即回程输送带也输送物料时，同样需要采用输送带翻转装置，以满足回程段输送带承载面输送物料的要求。

输送带翻转装置的类型有自然翻转式、托辊导向式和滚轮支承式[4]。自然翻转式是在输送带 2 个固定夹辊间不用任何支撑装置，自然翻转 180°，该方式容易引起输送带严重下垂和折叠，适合带宽较窄和带速较低的带式输送机。托辊导向式可根据输送带的规格、带速和张力等情况，在输送带 2 个固定夹辊间的翻转区域增加 3 组或更多组 45°、90°、45°的托辊导向装置[5]，引导翻转 180°，这种方式应用较多，比自然翻转式适用范围广。滚轮支承式是在 2 个固定夹辊间设置若干个鼓形滚轮，使输送带在翻转过程中形成筒形，这种方式利用输送带成管后的扭转进行翻转，输送带张力均匀且占用空间小[6]。

根据带式输送机机头部和机尾部的实际布置情况，设计采用托辊导向式翻转装置。

2 输送带翻转装置的设计

带式输送机需要较长的距离来实现输送带的翻转，在短距离带式输送机上设置翻转装置使用效果不明显，还增加了设备故障点和工程投资，而在长距离带式输送机上使用输送带翻转装置则很有必要。本工程中，在 M704、M705、M706 3 条长距离带式输送机上设置了输送带翻转装置，其中 M704 带式输送机长度为 1.57 km，提升高度为 29 m，单向输煤；M705 带式输送机长度为 8.67 km，提升高度为 44 m，M706 带式输送机长度为 1.27 km，提升高度为 89 m，这 2 条均为双向运输，即上带面输煤、下带面运灰。M705 带式输送机由于距离长，需要穿越村庄、公路、铁路和河流，采用了水平转弯技术，3 个转弯段的转弯半径分别为 4、3 和 5 km。为了合理布置驱动装置，降低输送带强度，采用了头 2 中 2 尾 1 的 5×1 400 kW 多点驱动方式。

上述 3 条带式输送机的带宽B=1.6 m、带速v=4.0～4.5 m/s，均采用钢丝绳芯输送带。根据 GB 50431—2008《带式输送机工程设计规范》的规定，采用托辊导向式翻转装置，翻转装置的长度不小于22B(即 35.2 m)[7]。本工程带式输送机输送带翻转装置的长度在满足规范要求的基础上，根据工艺布置的实际需要确定。

下面以 M705 带式输送机为例，重点介绍输送带翻转装置在长距离带式输送机中的应用。

3 M705 带式输送机的整机布置

M705 带式输送机为长距离煤灰双向运输带式输送机，为保证煤和灰始终处在输送带承载面上，输送带非承载面始终与回程分支托辊接触，在输送机机头和机尾处布置了输送带翻转装置，如图 1 所示。这种布置方式是将带式输送机头部、尾部输送带翻转装置集中在转载站内，实现了输送带翻转区域集中落料、集中清理，同时杜绝了带式输送机沿途分散式落料的状况，解决了带式输送机沿线落煤污染环境的难题[8]。

图1 M705 带式输送机的整机布置Fig.1 Overall layout of M705 belt conveyor

3.1 头部翻转装置的设计

在初始设计阶段，M705 带式输送机头部输送带翻转装置设计在驱动装置和张紧装置之后，张紧装置上层。此处输送带张力较低，导向装置的受力较小，有利于输送带的导向和翻转，张紧滚筒始终与输送带非承载面接触，设备运行稳定，输送带不易跑偏。而将输送带翻转装置布置在张紧装置上层，可利用转载高度和空间，转载站结构较为紧凑，也减少了转载站的体积，降低了工程投资。M705 带式输送机头部翻转装置如图 2 所示。

图2 头部翻转装置Fig.2 Overturning device at head

3.2 尾部翻转装置的设计

在初步设计阶段，M705 带式输送机机尾部输送带翻转装置设计在尾部卸料点之后，位于地面层，这样布置设备安装空间大，检修方便，也便于清扫地面落料。缺点是地面落料堆积到一定高度就需要及时清理，否则会造成故障停机。地面落料需要通过人工、机械配合运输到指定区域。M705 带式输送机尾部翻转装置的设计如图 3 所示。

图3 尾部翻转装置Fig.3 Overturning device at tail

4 输送带翻转装置的优化

胜利发电厂输煤系统是国内外高寒地区煤灰双向运输的首次设计，智能化应用程度高，实现了无人值守、有人巡视。工程处在高寒草原地区，粉尘控制是工程的重点之一，如能减少人员参与，实现自动清扫，就可以减少职业病对员工的危害，进一步提升智能化应用水平。因此，对输送带翻转装置进行了优化，为实现输煤系统绿色环保和安全平稳运行提供了保障。

4.1 头部翻转装置的优化

受工艺影响，输送带头部翻转装置布置在张紧装置正上方的 2 层楼面，此处落料收集后，不利于物料转运。如实现翻转装置处落料自动清扫，则需进行较大调整，提升转载站高度，增加大量工程投资。经对比分析，提升转载站高度的做法不经济，最终确定在翻转装置后方的同层楼板处设置落料溜槽，人工清扫的落料经过此溜槽转载到回程运灰带面上运走，避免了由 2 层楼面转运至 1 层，再经过汽车外运，节省了大量人力、物力和转运时间，优化后的头部翻转装置如图 4 所示。

图4 优化后头部翻转装置Fig.4 Overturning device at head after optimization

4.2 尾部翻转装置的优化

通过优化设计，将尾部输送带翻转装置由转载站1 层移至顶层，降低了转载站的高度，取消了与转载站连接的一部分栈桥。由于尾部卸料点高度降低，在满足凹弧段最小曲率半径的前提下，机尾也缩短了 30 m，降低了工程投资。优化后的尾部翻转装置如图 5所示。

图5 优化后尾部翻转装置Fig.5 Overturning device at tail after optimization

翻转装置移至顶层后，其下层设备是运灰带面，在翻转装置下方加设落料溜槽后，可将煤灰卸载至运灰带面上，输送系统运行后落地煤灰粉尘较大，可以考虑在翻转装置下安装小型输送设备，实现落地煤灰的自动清扫和自动转运。

4.3 输送带翻转装置的细节优化

由于输送带较宽，翻转装置较长，输送带垂度较大，为保证系统运行安全可靠，除中间设置 90°托辊导向装置外 (见图 6)，还在两侧增设了 45°托辊导向装置 (见图 7)。

图6 90°托辊导向装置Fig.6 90°roller guide

图7 45°托辊导向装置Fig.7 45°roller guide

锡林浩特地区一年四季多风，为避免输送带翻转区域煤灰的二次污染，本工程除 M704 输送机尾部受地形及空间限制未进行封闭设计，其他所有输送带翻转装置均布置在独立的楼层并进行封闭设计。同时输送带翻转装置区域附近楼板的煤灰清理工作必须在停机后进行，可使用人工负压除尘设备清扫。从安全生产的角度出发，必须在输送带翻转装置的两侧加设防护栏杆，同时进行安全监控。

5 结语

通过优化设计，使长距离煤灰双向运输带式输送机输送带翻转装置的设计更加合理，经过在胜利一号露天煤矿至胜利发电厂的长距离带式输送机上的应用表明，该输送带翻转装置能够有效提高带式输送机运行的可靠性和经济性，降低故障停机率和运行成本，绿色环保，延长了带式输送机的使用寿命，为高寒地区带式输送机输送翻转装置的应用提供了实践经验。