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1、空氣炮在煤倉清堵中的應用研究 (內(nèi)蒙古煤礦設計研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特010010)
摘要：文章針對煤在倉內(nèi)流動的兩種主要狀態(tài)，進行了倉內(nèi)物料的受力分析，介紹了空氣炮在煤倉防堵中的有效應用；同時還分析了空氣炮的工作原理，提出了空氣炮在使用過程中的常見問題，為正確地使用空氣炮提供了借鑒。
關鍵詞：煤倉堵塞；空氣炮；應用
中圖分類號：TD529+.1文獻標識碼：A文章編號：1007—6921(XX)03—0211—02
原煤運送過程中在煤倉內(nèi)滯留起拱，形成煤倉堵塞，這樣不僅影響煤倉作用的充分發(fā)揮，也嚴重地影響煤礦正常生產(chǎn)。要改善煤倉內(nèi)物料的流動性，以最安全、最
2、節(jié)能、最迅速的方法破除煤倉起拱、堵塞、粘倉，保持生產(chǎn)過程的連續(xù)性，就必須設置最先進、最理想的破拱助流裝置。
空氣炮利用壓縮空氣突然釋放產(chǎn)生的氣流，對物料形成的沖擊與振動，使物料疏松下落是目前世界上公認的最先進、最經(jīng)濟、最理想、最環(huán)保、最安全的破拱助流設備。但是在煤倉的防堵過程中如何利用好空氣炮，是煤礦企業(yè)必須認真研究的問題。
1煤倉堵塞的原因分析
要想搞清楚煤倉堵塞的原因，就必須先了解煤在倉中的流動原理。煤在倉內(nèi)的流動是由它自身的重力引起的，其運動狀態(tài)主要有兩種：
1.1整個倉內(nèi)的物料同時從各自的位置流向卸料口，稱整體流(圖1(a))，這是倉內(nèi)物料流動最理想
3、的狀態(tài)。740)this.width=740"border=undefined>
1.2管狀流(圖1(b，c，d))，在煤倉中心部位有相當于卸料口大小的物料呈柱狀向卸料口運動，其他區(qū)域是處于停滯狀態(tài)。這種狀態(tài)使煤倉有效容積相對減少，同時增加煤倉卸料時物料的粘結(jié)、起拱，形成煤倉堵塞。直立煤倉的底部漏斗結(jié)構，一般是向斗口收縮的正方錐形或圓錐形，橫截面由上而下逐漸縮小，截面收縮率從上至下很快地增大，當煤倉漏斗閘門打開流動開始時，貯存在倉內(nèi)的煤粒由于自重的作用，克服阻力向下流動。在煤流下降流動過程中，每下降一個微小的高度，煤顆粒均要重新排列，煤顆粒的原有層面呈不均勻下
4、降，以適應截面收縮的變化。由于截面收縮率的增大，煤愈接近斗口，擠壓錯動愈大，加之煤的粘結(jié)作用(在一定范圍內(nèi)，煤的粘結(jié)力與煤的含水率成正比)，煤流的內(nèi)外摩擦力也急劇增大，當各種阻力的影響使煤顆粒原有層面破壞到一定程度時，便導致產(chǎn)生管狀流；當倉內(nèi)各種阻力增大到超過煤粒自重作用的垂直凈壓力時，煤流中斷，形成拱形堵塞，流動完全停滯。結(jié)拱的位置一般在煤倉下口上方約2m的地方。
近年來，在煤倉的設計上使用了雙曲線形漏斗或和漏斗斜面上、下段不同角度(上段角度小于下段角度)的設計。這些漏斗煤倉都是根據(jù)等截面積收縮率或近似等截面積收縮率設計的，煤在倉內(nèi)的流動是下面快，越向上面越慢，呈現(xiàn)整體
5、流狀態(tài)。這種設計在一定程度上緩解了煤倉堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。但影響煤倉堵塞最根本的原因還是物料本身的特性與煤倉幾何形狀對物料流動的適應性。隨著井下綜合開采的普及和煤的洗選加工，使倉貯煤的外在水分普遍在8%，甚至更高。煤的粘結(jié)性強、流動性差，當它在重力作用下，呈漏斗狀從倉口排出時，料流的形狀是與卸料口尺寸大致相當?shù)闹鶢铙w(圖2)。在這個柱狀體內(nèi)，物料受重力作用而產(chǎn)生的剪切力S必須大于使物料固化的物料內(nèi)摩擦力F才能流動。而剪切力與物料對倉壁的摩擦、物料內(nèi)摩擦以及料倉漏斗錐角有關。當這些因素確定后，剪切力的分布取決于物料的深度。圖2是料倉內(nèi)剪切力S，摩擦F，側(cè)壓力P的分布圖，在A點有S＝F，
6、此處即結(jié)拱的臨界點。因此，在此處放置空氣炮，當空氣炮的沖擊力大于A點的靜摩擦力F，即沖擊應力大于物料的結(jié)拱強度就能有效地助流、破拱、預防和清除堵塞。
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2空氣炮的工作原理
空氣炮是防止和消除各種類型料倉、料斗、水泥預熱器窯道分叉處及礦山溜井、溜坡的物料起拱、粘倉閉塞等到現(xiàn)象的專用裝置。一般整套的空氣炮組件是由儲氣罐、氣缸、電磁閥以及相關的管路閥門等組成(如圖3)。
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空氣炮的工作原理是：當原煤倉發(fā)
7、生堵塞時，快速打開空氣炮儲氣罐的閥口，讓罐內(nèi)的壓縮空氣形成高速噴出的強烈氣流，以超過一馬赫的速度直接沖貯存散體物料的閉塞故障區(qū)。這種突然釋放的膨脹沖擊波克服了物料的靜磨擦而形成的起拱或粘壁，使倉內(nèi)的物料得以恢復重力流動，從而保證物料輸送和生產(chǎn)的連續(xù)性。
3空氣炮使用中的常見問題
3.1氣源管路堵塞或漏氣
空氣炮所用的壓縮空氣必須是過濾后的干燥氣體，最大工作壓力一般不超過0.8MPa，最小工作壓力一般不低于0.4MPa。如果氣源管路發(fā)生堵塞或漏氣，就會使儲氣罐中的氣體壓
