导料槽结构优化在降低输煤粉尘中的应用研究

在燃煤电厂的物料输送过程中，输煤系统是实现煤炭从储煤场到锅炉连续供给的关键环节，然而由于煤炭颗粒在落料、转运和流动过程中存在冲击、摩擦和分散现象，粉尘问题十分突出，粉尘会造成设备磨损加剧和输送效率下降，还会通过空气扩散形成环境污染，并对作业人员的呼吸系统造成危害。在国家环保标准日益严格、企业安全生产和绿色发展要求不断提升的背景下，降低输煤系统粉尘排放已成为电厂节能减排和环保改造的重要任务。

1 输煤系统粉尘的产生机理与影响因素

1.1 粉尘的产生机理

输煤系统运行过程中，粉尘的产生主要源于煤炭颗粒在重力作用和输送机运行下的相互碰撞、摩擦以及煤块与设备内壁的冲击，煤炭从高处落入导料槽或皮带输送机时因落差过大形成较高的动能，造成煤块破碎和细颗粒的剥离，从而产生一次扬尘。输送过程中煤流的不均匀分布和高速运动会在局部形成紊流，使已沉降的细颗粒再次悬浮形成二次扬尘，导料槽结构不合理会加剧煤流加速度和冲击力，增加粉尘释放量。若密封性能不足，煤流冲击和气流扰动产生的粉尘会直接通过缝隙或接口外逸进入操作环境并扩散到厂区。

1.2 粉尘的主要影响因素

影响输煤系统粉尘产生量的因素较多，其中物料性质是首要因素，包括煤炭的水分含量、硬度及粒度组成，水分较低、硬度较高的煤炭更易在冲击中形成大量细颗粒，粒度越小、比表面积越大，越容易被气流携带形成悬浮粉尘。其次是输送工况因素，如皮带速度、落料高度及倾角、导料槽过渡段长度等都会影响煤流的冲击力和紊流程度。设备结构与密封状况同样关键，导料槽内部缺少导流和缓冲结构会导致煤流直接撞击槽壁，产生大量破碎粉尘，接口密封不严、衔接部位存在缝隙则为粉尘外逸提供通道，环境通风条件会影响粉尘扩散范围，负压不足或乱流存在时粉尘易向作业区蔓延。

2 导料槽结构优化在降低输煤粉尘工程中的应用

2.1 倾角与落差优化减少落料冲击粉尘

煤炭在自由落体过程中其动能与落差成正比，落差过大时煤块到达导料槽底部或皮带时的速度显著提升，瞬间冲击力不仅会破碎煤块、释放大量一次扬尘，会加剧衬板和皮带的磨损，倾角过大则会使煤流沿槽内高速滑落，碰撞频率和强度均增加，产生的细颗粒更易被气流携带扩散。若倾角过小物料流动性不足，易形成堆积和堵塞，导致局部粉尘集中外溢，基于大量现场测试和经验，将导料槽倾角控制在55^∘～65^∘ 、落差控制在 1.0～1.5m ，可在保证物料顺畅下落的同时有效降低冲击速度，减少破碎量和粉尘生成量。对于落差较大的场合可在导料槽中部设置缓冲段或多级过渡槽，将落差分段消耗以降低末端冲击动能。

例如，某 2×600MW 燃煤机组在改造前，导料槽倾角约为 70^∘ ，落差超过 2m ，输煤过程中粉尘浓度常年高于 150mg/m³ 且落料口周围二次扬尘明显，改造过程中设计人员通过 CFD 建立三维煤流模型，分析不同倾角与落差组合下的煤流速度分布与冲击压力，最终将倾角优化为60^∘ ，增加过渡缓冲段将落差降至 1.2m ，改造完成后经连续运行一个采暖季监测，粉尘浓度稳定在 80～90mg/m³ ，平均降低 43.3% ，同时导料槽衬板更换周期由 6 个月延长至 12 个月，维护费用下降近三成，在源头上减少了煤流的冲击粉尘，还改善了煤流轨迹的稳定性，避免了煤流分散造成的局部扬尘，由于落料过程更加平稳设备运行振动降低，堵塞与溢料风险减少，整体输送效率与环保水平均得到提升，该方法投资成本相对较低，施工周期短，适合老旧输煤系统的节能环保改造。

2.2 内部导流板与缓冲结构改善煤流流态

煤流在导料槽内的运动状态决定了二次扬尘的产生量，传统直通式导料槽缺乏有效的流向引导，煤流在高速下落过程中容易直接冲击槽壁或下游皮带，形成高强度紊流和颗粒分散，大量细粉被气流夹带悬浮，从而在出口和接口处造成明显粉尘外逸。紊流还会导致煤流分布不均匀，使下游皮带局部受料过重，增加设备磨损和跑偏风险，工程改造中通过在导料槽内部布置合理的导流板与缓冲结构，可以有效改变煤流轨迹，实现速度的逐级消减与方向引导，从而平稳过渡到下游输送设备。导流板常采用弧形或折线型结构，上部导流板负责将高速煤流偏转至槽中心区域避免直接撞击槽壁，中部缓冲板通过改变流向与分流作用，降低煤流速度同时减少颗粒破碎，缓冲结构多采用耐磨钢板或复合衬板，以延长使用寿命。

例如，某大型港口电厂的输煤改造工程中，采用两级弧形导流板 + 缓冲衬板方案，并利用 DEM 对煤流运动进行仿真优化，确保导流板曲率半径与煤流轨迹高度匹配，避免因角度不当造成堆积，改造完成后出口粉尘浓度由 110mg/m³ 降至 68mg/m³ ，降低幅度达 38% ；皮带受料冲击力下降 27% ，输送噪声降低约 3dB(A)，同时煤流分布更加均匀，跑偏率下降 40% ，延长了托辊和皮带的使用寿命，该方案投资成本适中施工周期短，可应用于新建系统，也可用于老旧系统的升级改造，对稳定煤流流态、降低二次扬尘和改善受料条件具有显著效果。

2.3 密封结构与防尘帘提升封闭输送效果

煤流落差和流态得到优化，如果导料槽的密封性不足，粉尘仍会通过各类缝隙、接口或检修口逸出，造成作业环境污染，因此密封结构与防尘帘的优化是粉尘控制的最后一道防线，也是保障治理效果长期稳定的关键。密封结构的设计应重点解决三类问题，一是进出口密封，在导料槽进、出口处加装多层柔性防尘帘，形成空气屏障，阻断粉尘外逸路径；二是接口密封，在导料槽与皮带机、溜槽连接处采用可调式压紧密封条或耐磨橡胶板，适应设备运行振动和热胀冷缩；三是检修口密封，采用快速拆装密封盖板，既保证密封效果，又方便检修维护。

例如，某 1×1000MW 机组的粉尘治理工程中，在导料槽出口设置三层耐磨橡胶防尘帘并在衔接皮带机落料口加装可更换式密封盖板，同时在接口处增加耐高温柔性密封套管，确保运行振动下密封不失效。出口处粉尘浓度由 95mg/m³ 降至 48mg/m³ ，降幅近 50% ，皮带滚筒和托辊上的粉尘沉积量减少 60% ，清理频率由每周一次降为每月一次，维护成本降低。在高粉尘强度场合，密封措施还可与局部负压抽风系统联用，将残余粉尘集中收集处理，从而提升封闭输送效果，密封与防尘帘不仅可以与倾角优化、导流缓冲形成协同作用，而且维护简便、投资较低，是实现粉尘治理达标的高性价比措施。

结语

输煤系统粉尘不仅影响电厂生产环境和设备运行安全，还对职工健康和厂区环保达标构成挑战，从倾角与落差优化、内部导流板与缓冲结构改进以及密封结构与防尘帘强化三个方面提出了系统的优化思路与工程措施，实现从粉尘源头削减到过程控制再到末端封闭的全链条控制模式，该模式为实现节能减排、绿色生产和职业健康提供技术支持与实践经验。

参考文献

[1] 赵学义 . 皮带传送机械中导料槽的优化设计 [J]. 科技创新与应用 ,2025,15(02):127-130.

[2] 李一庆 , 王兰超 . 矿用皮带机运输带优化及导料槽结构改造研究 [J]. 现代制造技术与装备 ,2024,60(04):77-79.

[3] 李书有 . 带式输送机输送带选型及导料槽结构改进优化研究[J]. 机械管理开发 ,2022,37(10):212-213+216.