輸煤系統(tǒng)中大型除鐵器選型與應(yīng)用

李盛

【摘 要】通過(guò)對(duì)煤礦、選煤廠等現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，分析了鐵器雜質(zhì)對(duì)煤質(zhì)與安全生產(chǎn)的潛在危害，通過(guò)各類除鐵器比較，重點(diǎn)推薦了超強(qiáng)型強(qiáng)迫循環(huán)油冷除鐵器的應(yīng)用方案，并列舉了相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例。

【關(guān)鍵詞】煤質(zhì)；大型除鐵器比較；強(qiáng)迫循環(huán)油冷除鐵器

Abstract： China is the w orlds largest coal producer and consum er and nearly 76% energy com es from coal w hich is an issue that m ust lead to the negative im pact on environm ental protection and also on econom ic developm ent and the developm ent of society. Huge coal m ining， transportation and com bustion have already caused a great dam age to our environm ent. Based on the above this article carries a case study on how Tuoketuo Pow er Plant m ake use of photovoltaic energy technologies to reduce significantly energy consum ption of coal and atm ospheric em issions to get good effects to our environm ent and society.

Key w ords：distributed photovoltaic ， traditional energy ，the user side interconnection ， com bined pow er generation， energy conservation and em ission reduction

一、煤炭中鐵器雜物是怎么混入的

煤礦開采地質(zhì)條件復(fù)雜 ，斷層多 ，輸送過(guò)程中不可避免地帶有混入錨桿、刮板、托輥、雷管炮線等雜物。長(zhǎng)錨桿、鐵板在運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中對(duì)皮帶構(gòu)成很大的危害；破碎機(jī)齒牙或刮板等鐵件隨著大塊煤一起進(jìn)入破碎機(jī)后就會(huì)損壞設(shè)備，危及設(shè)備和人身安全；入洗原煤中的鐵器一旦進(jìn)入跳汰機(jī)就會(huì)很快布滿床層底部，成為“死床層”，使跳汰機(jī)篩不能正常工作；而雷管則在煤炭加工、運(yùn)輸設(shè)備中有引起火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)，給下道設(shè)備造成潛在的危害。因此說(shuō)煤中鐵器不除，即不能正常生產(chǎn)也不能安全生產(chǎn)。調(diào)查資料表明，同一礦井生產(chǎn)出的煤炭，用不用除鐵器其煤質(zhì)大不一樣。

二、除鐵器的應(yīng)用現(xiàn)狀

許多電廠、煤礦招標(biāo)依據(jù)除鐵器價(jià)格高低而不是除鐵器真實(shí)除雜性能來(lái)選擇除鐵設(shè)備。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行實(shí)踐與調(diào)查研究，許多電廠用戶已經(jīng)認(rèn)識(shí)到必須配備強(qiáng)力除鐵器，才能更好地清除煤中的雜鐵，減少下道流程設(shè)備的故障隱患，減少企業(yè)損失。但是需要說(shuō)明的是：即使是特別強(qiáng)力的除鐵器，除鐵效率也只能接近100% 。可以想象，當(dāng)皮帶機(jī)以3.5米/秒以上的速度運(yùn)行時(shí)，要從1.4- 1.6米寬、350m厚的煤層中清除雷管和雜鐵并不是一件容易的事。

三、 大型除鐵器選型方案

1、除鐵器的分類簡(jiǎn)介

按照磁源類型，除鐵器可分為永磁和電磁兩種。參見(jiàn)表一

2、各種除鐵器的冷卻方式比較

永磁除鐵器沒(méi)有發(fā)熱問(wèn)題，所以不存在冷卻問(wèn)題。以下我們只討論電磁除鐵器的冷卻方式。常見(jiàn)電磁除鐵器按照冷卻方式分為自然冷卻、風(fēng)冷、水冷、油冷、強(qiáng)迫油循環(huán)、熱管冷卻等形式，現(xiàn)簡(jiǎn)要比較如表二。

3、大型電磁超強(qiáng)磁除鐵器的技術(shù)難點(diǎn)

大型電磁超強(qiáng)磁除鐵器因其磁場(chǎng)強(qiáng)度高、磁場(chǎng)作用區(qū)域大，要求具有較大的勵(lì)磁功率，因而對(duì)散熱的要求相應(yīng)提高。除需要設(shè)定必須的安匝數(shù)、合適的長(zhǎng)徑比外，影響除鐵器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的主要設(shè)計(jì)因素之一體現(xiàn)在散熱的計(jì)算。

設(shè)電磁除鐵器勵(lì)磁功率為P，則P=α？△T？S；其中α為除鐵器表面和空氣的散熱系數(shù)；△T為除鐵器允許溫升；S為散熱面積。電磁繞組的發(fā)熱功率最終要靠足夠的散熱面積散至空氣中并達(dá)到熱平衡，一旦散熱能力不足就會(huì)導(dǎo)致線圈溫度過(guò)高，輕則線圈自身燒毀，嚴(yán)重情況下還可能引起火災(zāi)事故。要保證散熱，一是要有足夠的散熱面積，二是散熱通路必須要設(shè)計(jì)合理。因?yàn)樵诿簣?chǎng)高塵環(huán)境下沒(méi)有合理的散熱通路，即使在設(shè)備運(yùn)行初期散熱面積足夠，在運(yùn)行一段時(shí)間以后散熱通路就容易被積塵阻塞，同樣造成散熱能力不足。

沈陽(yáng)隆基公司（原撫順隆基公司）采用的大型除鐵器專利技術(shù)（專利號(hào)ZL 02 2 74093.7），不但散熱面積提高為傳統(tǒng)方式的6～7倍，大大降低溫升和磁芯表面溫度，使除鐵器冷熱態(tài)性能差異降至最小，并且有效的防止了粉塵的沉積。

影響除鐵器穩(wěn)定運(yùn)行的因素還有諸多工藝因素，其中最為主要的是繞組的絕緣處理工藝。隆基公司大型電磁除鐵器采用真空浸漆或真空澆注環(huán)氧樹脂工藝處理，不僅提高了繞組整體絕緣性能，而且提高了占空比，使繞組固化為一體，提高了傳熱能力，使整個(gè)繞組達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)水平。

4、國(guó)內(nèi)大型除鐵器的使用情況

國(guó)內(nèi)大型的除鐵器主要使用在輸煤港、電廠煤碼頭及大型煤礦。

近幾年，國(guó)內(nèi)使用1800mm及以上除鐵器的單位有：秦皇島港務(wù)局，連云港港務(wù)局，天津港，唐山曹妃甸碼頭，日照東港，黃驊港，華潤(rùn)常熟電廠，國(guó)華黃驊發(fā)電廠，大唐寧德電廠，大唐潮州三百門電廠，常州發(fā)電廠，上海外高橋電廠，國(guó)華臺(tái)山電廠，江蘇鎮(zhèn)江發(fā)電廠，廣東汕尾發(fā)電廠，福建華陽(yáng)后石電廠，神華集團(tuán)神府東勝煤礦，山東兗州礦務(wù)局，大同礦務(wù)局，山西平朔礦務(wù)局等。

目前國(guó)內(nèi)正在運(yùn)行的大型超強(qiáng)磁除鐵器70%以上是沈陽(yáng)隆基公司（原撫順隆基）產(chǎn)品。以國(guó)內(nèi)最大的輸煤港秦皇島港為例，其輸煤皮帶寬、輸送量大、帶速快、煤層厚、環(huán)境惡劣在港口行業(yè)最具代表性。曾經(jīng)采用過(guò)美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)等進(jìn)口產(chǎn)品以及國(guó)內(nèi)等多家除鐵器。由于隆基除鐵器穩(wěn)定和優(yōu)越的性能，從2000年開始五年秦港的擴(kuò)建與改造一直采用隆基除鐵器。目前秦皇島港務(wù)局二公司、三公司、四公司、六公司、七公司、煤一期東擴(kuò)、煤四期擴(kuò)容、煤五期項(xiàng)目均采用隆基除鐵器。從而改變了國(guó)內(nèi)無(wú)法生產(chǎn)可靠的大型超強(qiáng)磁除鐵器的看法，使其實(shí)現(xiàn)了大型超強(qiáng)磁除鐵器的逐步國(guó)產(chǎn)化，大大節(jié)約了生產(chǎn)、維護(hù)成本。

5、煤炭礦山大型除鐵器選型方案

方案一：采用強(qiáng)迫循環(huán)油冷除鐵器

強(qiáng)迫循環(huán)油冷除鐵器是一種市場(chǎng)上新興的除鐵設(shè)備。強(qiáng)迫油冷除鐵器因其線圈采用完密封形式，故抗粉塵、抗潮濕性能極好，適用于港口、煤礦、電廠等較惡劣的工作環(huán)境；強(qiáng)迫油冷這種散熱方式，散熱效率極高，徹底解決了因溫升使電阻增大而帶來(lái)的磁場(chǎng)強(qiáng)度降低的難題，所以，強(qiáng)迫油冷除鐵器是既從理論上，又從實(shí)踐上體現(xiàn)“高強(qiáng)磁”的選擇，是實(shí)現(xiàn)“高強(qiáng)磁”理論的便捷途徑。

5.1強(qiáng)迫循環(huán)油冷除鐵器工作原理

強(qiáng)迫油冷除鐵器，磁系整體為全封閉結(jié)構(gòu)，其線圈全部浸入絕緣導(dǎo)熱油中?？坑捅脦?dòng)油強(qiáng)迫循環(huán)，而不是靠對(duì)流來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)的。通過(guò)油的快速流動(dòng)，使線圈工作時(shí)產(chǎn)生的熱量快速傳遞至散熱器，在散熱器外，通過(guò)強(qiáng)迫風(fēng)冷加快散熱器內(nèi)部油的冷卻，使冷卻后的油進(jìn)入下一工作循環(huán)過(guò)程，從而使除鐵器有良好的散熱，使除鐵器的冷態(tài)及熱態(tài)磁場(chǎng)差值最小。

5.2強(qiáng)迫循環(huán)油冷除鐵器特點(diǎn)：

（1） 勵(lì)磁線圈完全浸漬在密封的絕緣導(dǎo)熱油中，磁體具有良好的防塵、防潮和防腐蝕性能。

（2） 磁場(chǎng)設(shè)計(jì)獨(dú)特，磁路短、損耗小，磁場(chǎng)梯度大，除鐵效率高。

（3） 體積小，重量輕，冷卻裝置結(jié)構(gòu)緊湊，散熱效果好。

四、大型強(qiáng)迫循環(huán)油冷除鐵器的應(yīng)用

1、撫順隆基電磁科技有限公司為遼寧能港發(fā)電有限公司提供的強(qiáng)迫油冷除鐵器RCDE- 22T3，經(jīng)過(guò)運(yùn)行，除鐵效果極佳；

2、擁有國(guó)內(nèi)最大帶寬（B=2200mm）的神華準(zhǔn)格爾能源股份有限責(zé)任公司，2007年末也接受了RCDF- 24DT3強(qiáng)迫油冷這一方案，并在2008年2月份安裝調(diào)試完畢（懸掛高度800mm）。運(yùn)行至今取得了十分良好的除鐵效果；

3、目前，國(guó)內(nèi)港口碼頭新購(gòu)置的大型除鐵器均為循環(huán)油冷除鐵器（80%以上均為隆基產(chǎn)品），現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試鐵件：錨桿、刮板、破碎機(jī)齒牙、大鐵板、皮帶機(jī)托輥、螺栓、螺母等埋于煤層下的吸力測(cè)試驗(yàn)收效果極佳，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)如下圖一、圖二：

五、結(jié)束語(yǔ)

方案一、方案二的除鐵方案，對(duì)于大型輸煤皮帶的除鐵，我司有足夠的業(yè)績(jī)證明這一方案的可行性。尤其作為強(qiáng)迫循環(huán)油冷除鐵器，無(wú)論是從現(xiàn)場(chǎng)使用情況，還是從未來(lái)發(fā)展方向看，必將是除鐵行業(yè)的一種趨勢(shì)。