刘洋
山西中煤平朔工业集团有限责任公司 山西省朔州市 036000
【摘要】煤炭在开采的过程中需要洒水降尘降温，选煤厂在选煤的过程中需要水洗选煤，导致煤炭中含有大量水分。运输煤炭是我国煤炭运输的主要渠道，冬季列车运煤时，由于环境温度低致使煤炭冻结、挂壁，为卸煤造成了很大困难，影响了企业的经济效益，降低了列车运输能力，而且随车流失的残煤对铁路沿线的环境造成污染，为此需要在煤炭装载的过程中向车厢内壁和煤中喷洒防冻液，防止煤炭冻结。
【关键字】
当前煤炭的高效生产方式都采用的是综采设备，在进行开采的过程中需要喷水雾降尘与控制设备的高温；在煤炭的深加工过程中需要用水洗选矿，用水量大。这些因素使得煤炭中含水量多。北方地区冬季天气非常寒冷，煤炭中所含有的水分会使煤炭在运输过程中出现冻结，带来诸多问题，并产生相应后果。介绍了煤矿冬季运煤列车装车喷洒防冻液系统的设计与实践。
1.煤矿冬季运煤列车喷洒防冻液应用研究意义
铁路是我国运输煤炭的主要渠道,但是在冬季运煤过程中,由于北方冬季天气严寒,加上煤炭中含有大量的水分,在运输过程中,室外温度会达到零下20多度,煤炭会冻结成块以及和火车壁冻结在一起,运煤列车到站卸煤时,会给卸煤工人们造成非常大的困难,费工费时。所以严重影响列车运转周期和企业的经济效益,此外随车流失的残煤对铁路沿线的环境造成污染。
解决煤炭运输的冻结问题主要有一下几种方法,在装煤前用干燥车间除去煤中的水分、电加热法、磁脉冲振动以及喷洒防冻液等方法。首先干燥车间的建设成本比较高,投资比较大,很多煤炭企业为了减少投资节约成本而没有建设干燥车间,其次是电加热法及磁脉冲振动法,这两种方法也同样需要投资很多的物力和人力,不能从根本上解决冬季运煤时煤炭难卸载的问题。再者就是在煤炭装载的过程中往车厢和煤中喷洒防冻液,防冻液的凝结点比较低,在严寒的冬季不容易使水结成冰,从而能够有效的解决煤炭冻结成块的问题。通过以上几种方法的比较,喷洒防冻液与干燥车间去水、电加热等几种方法相比具有明显的优势,它利用防冻液较低的凝结点这一物理性质,防冻液在煤层中均勾喷洒后,能够使煤炭在很低的温度下都不能够冻结成块,从根本上解决煤炭的冻结问题,而且防冻液配置简单,成本低,喷洒设备投资少,能为用户节约很多资金,大大降低了煤炭运输中卸煤的成本,随着防冻液自动喷洒技术逐步成熟,极大地改善了工人的工作环境,这种方法在煤炭企业中很受欢迎。
目前防冻液的喷洒方式有几种,防冻液喷洒方式是随着喷洒技术的提高从人工手动喷洒向自动化喷洒发展,总的概括起来主要有一下三种喷洒方式:人工喷洒、手动喷洒、自动喷洒。
人工喷洒就是工人手持喷洒工具对煤炭和列车车厢喷洒防冻液,工人工作环境十分恶劣,劳动强度非常大,喷洒过程中工人很难把运煤列车的左右前后下五个面都喷洒均勾,喷洒精度低。手动喷洒是工人在较远的距离手动控制防冻液输送管道中的阀门开关,当列车进入喷洒区时打开开关喷洒防冻液,当列车驶离喷洒区或车厢连接处位置在喷嘴下面时,关闭阀门。
手动喷洒中工人的工作环境虽然有了不少提高,劳动强度也有很大降低,但是喷嘴位置固定不变,无法灵活调节喷嘴喷洒方向,不能够对运煤列车的左右前后下五个面喷洒均勾,存在喷洒死角。
自动喷洒系统是通过PID控制器来控制变频器的输出,通过变频器控制泵的转速从而实现喷洒流量的调节。自动喷洒系统能够自动识别列车行驶速度、列车行驶方向、列车高度、喷洒区及非喷洒区，能根据列车行驶速度和环境中的温度自动调节喷洒流量的变化;能根据列车高度自动调节喷嘴高度适应不同高度车厢的喷洒;能够在喷洒区均匀喷洒运煤列车的左右前后下五个面,在非喷洒区停止喷洒,减少防冻液对列车两间车厢连接处及铁轨的腐烛。
2.煤矿冬季运煤列车喷洒防冻液的主要研究内容
本文介绍某煤矿2万t列车装车喷洒防冻液的组成及主要研究内容。其组成主要有储液池、喷洒泵、喷洒管路、电控装置和喷头等。储液池的最大储存能力为240t，喷洒泵的最大流量为0.5m3/min。为了提高冬季防冻车的能力，尽可能做到既能够满足车皮的防冻要求又不浪费防冻液，主要研究内容有以下几个方面：①2万t列第一节车厢喷洒防冻液的特殊设计；②防冻液喷洒系统自动开停的设计；③安装挡风墙、防冻液可调量喷头的增设、防冻液喷洒系统检修平台。
2.1第一节车皮喷洒防冻液功能设计
在装车站的下部溜槽后方安装滑移喷淋头，采用液压绞车驱动钢丝绳进行上下的伸缩。滑移喷淋头从中部开始分开，横跨导向轨，并可以沿着导向轨进行升降。这样，在进行防冻液的喷洒时，喷洒装置可以下降到接近车厢顶部的位置，对车厢进行近距离的喷洒，能有效防止喷洒时防冻液的外泄，达到节约的目的。移动喷淋头自动（或手动）启动开关开始喷洒车厢，在第一节车厢完成喷洒之后喷头升起，与正常喷淋头之间不会形成相互干扰，还可以并列两路进行喷洒，由此很好解决了装第一节车皮的喷洒问题。
2.2防冻液喷洒系统自动开停的设计
实现喷洒系统的自动开停是为了更好改善环境和节约，并有效减少人工操作环节。防冻液喷洒系统自动开停关键技术是在两个车皮之间不喷洒防冻液。新增加的系统主要是用来对车皮之间的空当进行自动的识别，并通过加装双电眼与延时继电器的方法对防冻液喷洒的开停进行直接控制。识别系统的电气原理见图1。
图 1 自动车皮空当识别系统电气原理
如图1，电眼1信号检查到前方车皮之时会自动导通，使电磁线圈KQ9动作吸合，但是这并不会使喷洒电磁阀KA12 动作，这是因为电磁线圈KQ9与KQ10和电磁阀KA12之间是串联连接，KQ10不闭合KA12就不会动作，而只有当电眼2也检测到了前方有车皮时才使得KQ10也动作吸合，控制防冻液喷洒的电磁阀KA12 才会动作，防冻液开始喷洒；一节车皮装完后车皮继续前进，电眼1会因检测不到车皮信号而自动断开，从而使电磁线圈KQ9 断开，这时虽然电眼 2 还有车皮信号，因电磁线圈KQ9与KQ10是串联连接，KA12也会自动断电，从而停止对车皮喷洒防冻液。两个电眼之间的距离根据车皮的位置提前设计好，并将他们固定在相对应的位置上，这样就能够错开两个车皮之间的空当。两电眼之间的距离比车皮空当小0.1 m，这样可以有效、准确地控制系统自动开停，避免空当过了还继续喷液。比起单电眼设计，双电眼设计可以有效推迟1.5 s对下一节车皮开始喷洒（因为洒头用的是日常洗浴用的淋浴头，喷洒时有一定范围），待空车皮全部进入喷洒范围时开始喷洒，从而提高了防冻液的利用率，同时也大大降低了煤炭冬季外运成本。
防冻液喷洒泵采用双泵双电源设计，1#与2#防冻液喷洒泵可以自动进行开启和关闭，控制原理见图2。
图 2 喷洒泵自动开、关控制电气原理
防冻液喷洒电磁阀KA12在不工作的时候是常开点，而当工作时则是常闭点。因此，可以加装一个时间继电器KT，设置好延时断开时间10 min，如果防冻液喷洒电磁阀KA12不工作达到10min，那么时间继电器KT就会自动断电，使得控制防冻液喷洒的1#与2#泵的电磁阀失电，自动停止防冻液喷洒系统。
2.3其他研究内容与实施措施
（1）在车塔的两侧安装挡风墙，并在防冻液喷洒装置上安装挡风帘，通过这样的方法来减少大风所带来的影响，让喷洒效果能够得到保证；
（2）在防冻液喷头上增加2个可调量喷头，根据气温的变化对防冻液喷洒量进行调整；
（3）将751精煤输送机头防冻液喷头前移，这样能够让防冻液与精煤进行充分的融合，减少浪费；
（4）为防冻液增加一套备用管路，两套管路可以互为备用，也可同时使用；
（5）防冻液喷洒立杆、横杆电磁阀互为备用，其中一个出现问题，另一个能够及时进行补充喷洒；
（6）安装设计防冻液喷洒系统检修平台。
3.结语
防冻液喷洒系统设计注重实用性与节约，采用双电眼结构是这次设计中的主要创新点，实践证明达到了节约与环境保护的目的，其他措施也发挥了相应的作用，使得系统的可靠性和效率得到大大的提升。参考文献
[1]李元宗，张晓东，董志国．运煤车智能全自动防冻液喷洒系统[J].机械工程与自动化，2009 (1)：90-91．
[2]张晓东，牛志刚，李军利，等．铁路运煤车防冻液自动喷洒系统研究与应用[J]．煤矿机械，2009，30 (1)：140-142．
[3]牛志刚，董志国，徐刚，等．一种摆臂升降式防冻液喷洒装置：中国专利，201020127246.2 [P] .2010-03-1