成莊礦洗選廠斜輪自動放矸裝置的改造應(yīng)用

葛亞南

(山西晉城煤業(yè)集團 成莊礦洗選廠，山西 晉城 048021)

晉城煤業(yè)集團成莊礦洗選廠塊煤主洗設(shè)備為2臺斜輪分選機，由于其設(shè)計缺陷，扇形板內(nèi)圈與主軸支座之間存在間隙，在運行過程中碎矸會從縫隙進入斜輪殼體底部，這些碎矸不僅會造成介質(zhì)泵和管道堵塞，而且嚴(yán)重影響斜輪分選機扇形板的使用周期。為此在斜輪分選機下方安裝了放矸裝置，但該裝置為人工控制、人工清理，不僅操作人員勞動強度大，而且效果不好。為解決這一問題，對現(xiàn)場存在的問題進行分析整改。首先將 “船閘原理”作為革新的理論依據(jù)，并對現(xiàn)場裝置進行系統(tǒng)完善，包括放矸閥門開啟控制、介質(zhì)回收、矸石自動輸送排放，以實現(xiàn)斜輪分選機的定時自動放矸。

1 實施前現(xiàn)狀及存在的問題

成莊礦洗選廠塊煤主洗設(shè)備為2臺洛陽礦山機械廠生產(chǎn)的LZX-4.0型斜輪分選機，由于其存在設(shè)計缺陷，在使用過程中，部分小碎矸不可避免地從扇形板與支座間的縫隙進入斜輪殼體底部，為了防止這些小碎矸磨損扇形板，減少設(shè)備運轉(zhuǎn)負(fù)荷以及防止矸石進入介質(zhì)系統(tǒng)后造成介質(zhì)泵、介質(zhì)管道堵塞，閥門磨損等，該廠在斜輪殼體最底部開孔，并安裝配套儲矸漏斗，漏斗下方使用管路將矸石引到合介桶篦子上，運行中崗位司機每間隔1 h左右手動操作,打開儲矸漏斗下的電動閥門，將儲矸漏斗中的碎矸排放至介質(zhì)桶箅子上，使合格介質(zhì)在流回介質(zhì)桶前先濾去碎矸，但由于箅子上的碎矸夾雜著介質(zhì)，首先要用水沖洗這些小碎矸進行介質(zhì)回收，然后再將介質(zhì)桶箅子上的矸石人工清理至廠房地面，最后再用鐵鍬將矸石從地面清理至601矸石膠帶機進入矸石倉(見圖1)。這種較為落后的排矸方法主要存在以下問題：

1) 由于需要人員定期進行排矸，時間控制性差，如果由于各種特殊原因，如其它崗位設(shè)備的緊急故障處理、工作人員疲勞等，造成斜輪殼體底部的矸石不能及時排放，這些碎矸就會對扇形板、分選槽造成嚴(yán)重磨損，同時排矸輪主軸負(fù)荷增大，會出現(xiàn)跳閘、斷軸，甚至減速器損壞等事故。

2) 手動開啟電動閥門放矸時，由于人工操作隨意性大，造成電動閥門開啟過程不均勻，過快或過慢，斜輪內(nèi)的懸浮液常常沿著管道流入合介桶，造成斜輪瞬時液位偏低，設(shè)備停機，影響洗選系統(tǒng)正常運行。

3) 儲矸漏斗內(nèi)的矸石先被排放至介質(zhì)桶箅子上，由于這些矸石上黏附著大量介質(zhì)，需要用水沖洗矸石進行介質(zhì)回收，這樣水也會隨著介質(zhì)一塊流入合介桶內(nèi)，影響合格介質(zhì)比重；為了減少對合介桶內(nèi)介質(zhì)比重的影響，只能用少量的水沖洗矸石，矸石脫介不徹底，造成了介質(zhì)的流失。

4) 矸石脫介后，必須先將矸石從箅子上清理至地面，再將地面上的矸石清理至601矸石膠帶機，造成職工工作量加大。

5) 介質(zhì)桶距地面垂直高度2 m多，將合介桶箅子上的矸石清理至三樓地面時，矸石對地面的瞬時沖擊力較大，造成三樓地板已被矸石沖擊磨損得十分嚴(yán)重，同時矸石在清至地面時懸浮液四處飛濺，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，且影響到建筑樓板的安全系數(shù)。

圖1 改造前放矸系統(tǒng)圖

2 改進的目的

1) 實現(xiàn)放矸自動控制，增加斜輪分選機扇形板使用壽命，延長更換周期，還要防止斜輪內(nèi)懸浮液瞬時流失現(xiàn)象的發(fā)生，保證正常生產(chǎn)。

2) 通過對斜輪分選機放矸系統(tǒng)進行技術(shù)改造，解決手動放矸存在的問題，實現(xiàn)斜輪分選機自動放矸，減小工作量，優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。

3 主要改進內(nèi)容

1) 設(shè)計思路。本次改造的設(shè)計思路借鑒了船閘工作原理，通過由時間繼電器控制的電動閥門所組成的兩道閘門來實現(xiàn)。

2) 施工工藝。對斜輪放矸系統(tǒng)的工藝設(shè)施進行了一系列改進(見圖2)。

a) 在斜輪儲矸漏斗下部焊接1個儲矸廂，通過管路與儲矸漏斗連接，管路中間安裝電動閥門1，儲矸箱內(nèi)部斜放1塊箅子。當(dāng)電動閥門1打開后，矸石排放至儲矸箱，先經(jīng)過箅子自行脫介，這些介質(zhì)為合格介質(zhì)，通過介質(zhì)回收管進入合介桶，矸石則臨時存儲于儲矸箱內(nèi)(此時儲矸箱下方的電動閥門2處于關(guān)閉狀態(tài))。由于矸石鋪在箅子上，不會出現(xiàn)懸浮液瞬時大量流失，造成液位偏低現(xiàn)象的發(fā)生。

圖2 改造后放矸系統(tǒng)圖

b) 儲矸廂底部接入2趟管路(分別為介質(zhì)回收管和排矸管)，其中箅子下的物料即合格介質(zhì)通過介質(zhì)回收管路直接進入合介桶循環(huán)使用，箅子上的矸石會通過排矸管路進入到放矸小篩。

c) 在儲矸箱底部排矸管路入口處安裝電動閥門2，從循環(huán)水池接入1趟清水管并入排矸管，用電動閥門3控制。安裝清水管的作用：一是由于排矸管路坡度較平緩，矸石不易自行滑入放矸小篩，可通過水的沖擊作用將矸石沖至放矸小篩上；二是由于矸石上夾帶著大量介質(zhì)，通過用水沖洗進行脫介。當(dāng)電動閥門1關(guān)閉后，電動閥門2和閥門3才會同時打開進行放矸并脫介，其目的是防止斜輪跑料造成液位偏低無法生產(chǎn)。

d) 在排矸管路靠近末端處安裝自制振動放矸小篩，篩機上安裝有噴水嘴，篩機下方通過管路接至稀介桶。放矸時，當(dāng)上方放矸管內(nèi)的矸石向下排至小篩篩板上時，篩機振動將矸石排至601矸石膠帶，同時噴水將矸石上的介質(zhì)沖掉后回收至稀介桶循環(huán)利用，同時還可防止矸石倉發(fā)生竄倉事故。

3) 電控參數(shù)設(shè)置。

斜輪放矸系統(tǒng)自動控制是通過由時間繼電器控制的3個電動閥門來實現(xiàn)的。具體參數(shù)設(shè)置及工作原理如下：

a) 電動閥門1和排矸輪實現(xiàn)聯(lián)鎖。只有當(dāng)排矸輪啟動后，閥門才會運行。目前，電動閥門1的啟動周期為45 min，即當(dāng)排矸輪運行45 min后，閥門開始啟動，啟動周期為1 min，即開啟15 s后打至最大位置，持續(xù)30 s后開始關(guān)閉，15 s后完全關(guān)閉。45 min后再重新啟動，如此循環(huán)往復(fù)。這樣儲矸漏斗內(nèi)的矸石被臨時排放至儲矸箱內(nèi)。

b) 電動閥門1關(guān)閉2 min后，電動閥門2和閥門3同時開啟，2個閥門的開啟周期均為1.5 min(開停時間各15 s，持續(xù)時間1 min)，可將儲矸箱內(nèi)的矸石全部沖至放矸小篩上，介質(zhì)和水則通過小篩下方漏斗回收至稀介桶。

c) 3個電動閥門的開停通過時間繼電器的控制來實現(xiàn)，其時間參數(shù)的設(shè)置可根據(jù)井下煤質(zhì)變化進行適時調(diào)整，即當(dāng)井下煤質(zhì)較好，含矸量低時，閥門的啟動周期可適當(dāng)延長；反之，閥門的啟動周期可縮短。

d) 放矸小篩控制電源與閥門啟動電源控制同步，即當(dāng)閥門開啟放矸時，振動小篩開始運行，當(dāng)放矸結(jié)束，所有閥門關(guān)閉時，小篩停止運行。比控制原理在確保正常放矸的同時，也可避免小篩長期無功運行耗能大及壽命縮短的問題。

4 創(chuàng)新點

1) 船閘原理在斜輪自動放矸裝置上的應(yīng)用，在實現(xiàn)斜輪自動放矸的同時，避免出現(xiàn)斜輪內(nèi)懸浮液瞬時流失現(xiàn)象的發(fā)生，保證了正常生產(chǎn)。

2) 電動閥門的啟動周期可根據(jù)煤質(zhì)變化適時調(diào)整，具有靈活性。

3) 矸石脫介更加徹底，實現(xiàn)了對合格介質(zhì)和稀介質(zhì)的分別回收。

4) 改造簡單易行，整體設(shè)計合理緊湊，具有較強的實用性、安全性。

5 改進后效果

1) 社會效益。

a) 實現(xiàn)了矸石排放自動控制功能，避免了液位出現(xiàn)瞬時降低的情況，減少了故障時間，延長了斜輪分選機的使用更換周期，保證了正常生產(chǎn)。

b) 提高了介質(zhì)回收率，最大限度的減少了介質(zhì)的浪費，節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟效益。

c) 現(xiàn)場環(huán)境得到了極大地改善，為標(biāo)準(zhǔn)化工作創(chuàng)造了條件。

d) 減輕了職工的工作量。

2) 經(jīng)濟效益。

a) 改造后，提高了介質(zhì)回收率，每月可多回收介質(zhì)5 000 kg，按介質(zhì)價格1.3元/kg計算，年可創(chuàng)經(jīng)濟效益：5 000×1.3×12=78 000元。

b) 改造后斜輪沒有再出現(xiàn)液位瞬時降低的情況，每年至少可減少故障時間約10 h，按每小時入洗1 300 t原煤、每噸100元利潤計算，可增加收入：10×1 300×100=1 300 000元。

c) 斜輪分選機扇形板的使用壽命延長了5個月左右。每套扇形板按照5萬元計算，2套扇形板的使用周期累計延長10個月，相當(dāng)于1套新扇形板的使用周期，可節(jié)約材料費5萬元。每次更換扇形板約55 h，按每小時入洗1 300 t原煤、每噸100元利潤計算，可增加利潤：55×1 300×100=7 150 000元。

d) 按改造前現(xiàn)場清矸每班至少需要2人，該車間三八工作制作業(yè)，可節(jié)約人工6人，根據(jù)該車間平均日工資水平100元計算，可節(jié)省：100×6×360=216 000元。

每年可節(jié)省累計經(jīng)濟效益： 78 000+1 300 000+7 150 000+216 000=874.4萬元。

6 推廣應(yīng)用前景

斜輪分選機自動放矸裝置的革新與應(yīng)用在保證斜輪分選機安全高效運行的前提下，降低了工人勞動強度，延長了斜輪分選機扇形板的使用壽命，具有明顯的社會和經(jīng)濟效益。該裝置不僅適用于成莊礦洗選廠，而且可應(yīng)用于其它安裝有斜輪分選機的廠、礦企業(yè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻

[1]王成師，王建明.重介質(zhì)分選工[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007:99-106.

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[3]鄭和平,張志輝.新材料在提高斜輪分選機排矸輪使用壽命中的應(yīng)用[J].選煤技術(shù)，2007(4):18-19.