同忻選煤廠矸石溜槽管道耐磨技術(shù)的改造

陳文武

(大同煤礦集團(tuán) 大地選煤工程有限責(zé)任公司，山西 大同 037003)

同忻選煤廠矸石溜槽管道耐磨技術(shù)的改造

陳文武

(大同煤礦集團(tuán) 大地選煤工程有限責(zé)任公司，山西 大同 037003)

針對(duì)選煤廠矸石脫介篩入料管路輸送的流體組分較為復(fù)雜，管道局部磨損嚴(yán)重的情況，為了提高選煤廠矸石管路的使用壽命，延長(zhǎng)矸石脫介篩篩板的更換周期。通過分析物料流動(dòng)的方向和沖擊位置，對(duì)工藝管路進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)改造，對(duì)易磨損的位置安裝緩沖物料裝置，增加了新型耐磨內(nèi)襯。改造后，改善了管路跑、冒、滴、漏現(xiàn)象的發(fā)生，降低了管路運(yùn)行成本、材配消耗、維護(hù)費(fèi)用以及車間的工作強(qiáng)度。矸石管道使用壽命的提高，為選煤廠提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，改造具有可操作性和實(shí)效性。

矸石管道；耐磨材料；三通；沖擊磨損

大同煤礦集團(tuán)公司同忻選煤廠是一座設(shè)計(jì)處理量為原煤10 Mt/a的礦井型動(dòng)力煤選煤廠。設(shè)計(jì)主要工藝為>50 mm粒級(jí)塊煤采用重介質(zhì)淺槽分選機(jī)分選，50～1.5 mm粒級(jí)末煤采用三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，1.5～0.15 mm粒級(jí)使用螺旋分選機(jī)分選，<0.15 mm粒級(jí)煤泥使用加壓過濾機(jī)脫水回收的聯(lián)合工藝。入洗原煤來(lái)自同忻煤礦，以氣煤及1/3焦煤為主。

矸石管道系統(tǒng)輸送的物料具有硬度大、表面尖銳、形狀不規(guī)則的特點(diǎn)，且輸送過程流速較大，矸石系統(tǒng)溜槽、管路磨損尤為嚴(yán)重，管路易磨損的部位有三處，即彎頭、三通、變徑。目前因材料磨損而引起的經(jīng)濟(jì)消耗巨大，為此研究人員針對(duì)耐磨材料的選取和研發(fā)進(jìn)行了一系列的研究工作，在耐磨材料選擇上，應(yīng)根據(jù)工作條件和環(huán)境選擇耐磨材料的基本性能，防止出現(xiàn)單方面追求力學(xué)性能指標(biāo)，導(dǎo)致成本增加，造成隱患[1]，因此對(duì)管道磨損的原因進(jìn)行分析并合理改進(jìn)管道設(shè)計(jì)，選擇緩沖物料對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)，對(duì)減緩管道磨損至關(guān)重要，其中最主要的環(huán)節(jié)是緩沖物料的篩選工作。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題

同忻選煤廠50～1.5 mm粒級(jí)原煤通過三產(chǎn)品旋流器分選后進(jìn)入矸石脫介篩，從旋流器底流集料箱排出的矸石直接沖擊天圓地方、彎頭拐彎處，造成管件壽命縮短、損壞頻率增大，并存在跑、冒、滴、漏的生產(chǎn)問題。矸石脫介篩入料速度快，料箱內(nèi)布料不均，導(dǎo)致篩子負(fù)荷不平衡，造成物料在單側(cè)篩箱堆積，物料對(duì)單側(cè)篩板磨損嚴(yán)重，影響選煤廠正常生產(chǎn)管路的磨損不僅造成大量材料浪費(fèi)，而且增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)成本增加。不同機(jī)理作用造成管道磨損程度和部位不同，所以先分析管道磨損原因，之后有針對(duì)性的進(jìn)行管道的優(yōu)化改造。

1.1 變形磨損

固體顆粒與管壁表面進(jìn)行傾斜或平移過程時(shí)，發(fā)生的摩擦磨損[1]。影響磨損的因素有固體顆粒大小、硬度、形狀，流體的性質(zhì)、粘度及管材質(zhì)量等。與煤泥水管道、清水管道不同，矸石脫介篩入料管道中的物料粒度大、硬度高、濃度大且形狀不規(guī)則，對(duì)管道的局部磨損非常嚴(yán)重。

1.2 沖蝕磨損

沖蝕磨損主要與管路角度和沖蝕速度有關(guān)。同忻選煤廠旋流器底流口距矸石篩入料箱中心高度較小，管道的坡度較大，物料流速大，沖蝕率高。當(dāng)物料以較高的速度對(duì)矸石集料箱的天圓地方、管道彎頭等過流部件表面行沖擊、研磨時(shí)，管道內(nèi)壁沖蝕磨損較為嚴(yán)重。

1.3 疲勞磨損

疲勞磨損主要取決于管壁表面的韌性和強(qiáng)度，與管內(nèi)流體的流速，沖擊角等多個(gè)因素有關(guān)。一般而言，選煤廠可選用硬度較大的韌性材料[2]。同忻選煤廠之前使用的普通耐磨鋼管，使用周期半年，磨損非常嚴(yán)重。

2 改造方案與實(shí)施

2.1 改變管路結(jié)構(gòu)，降低磨損速率

針對(duì)同忻選煤廠矸石脫介篩入料管的磨損情況及物料運(yùn)輸特點(diǎn)，把原來(lái)的圓管改造成方箱，并將管道伸入箱內(nèi)，使箱內(nèi)的存料增加，減少了物料對(duì)耐磨材料的沖擊強(qiáng)度，降低了材料磨損速率；將原來(lái)的彎頭部分改為三通裝置，并在三通相貫線處做了補(bǔ)角處理，釋放了下落物料的動(dòng)能，將強(qiáng)沖擊磨損變?yōu)槿鯖_擊滑動(dòng)磨損；在物料運(yùn)送的第二個(gè)拐彎部分，將原來(lái)的彎頭改為緩沖料箱，減小了落料坡度，緩沖料箱可以再次釋放物料流動(dòng)的動(dòng)能，將拐彎中心位置提高，對(duì)下落物料起到一定的鎮(zhèn)流作用，也發(fā)揮了原來(lái)料箱緩沖池的作用，不僅料箱布料和篩子負(fù)荷變得均勻，也大幅度降低了物料分布不均，溢出篩板側(cè)壓條，一側(cè)篩箱堆積的問題，從而減緩了物料對(duì)篩箱的沖刷磨損。管路改造示意圖如圖1所示。

圖1 管道改造示意圖

2.2 合理選材，提高耐磨性能

重介系統(tǒng)所采用的耐磨管路大多是耐磨材料與普通鋼管結(jié)合制成的材料。不同的耐磨材料,所采用的內(nèi)襯工藝不同,內(nèi)襯質(zhì)量的好壞,在很大程度上決定了耐磨管路的使用壽命[2]。選煤廠常用耐磨材料的性能及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1所示。

通過表1中耐磨材料的性能對(duì)比數(shù)據(jù)，同忻選煤廠采用多元增韌耐磨微晶陶瓷作為管道的材料，這種材料是在高鋁陶瓷的基礎(chǔ)上添加了少量其他元素，使其具有更高的抗沖擊韌性和超強(qiáng)的耐磨性。在第二拐彎處的緩沖料箱位置，采用耐磨鋼作為材料，該材料具有極強(qiáng)的抗沖擊磨損性、優(yōu)良的韌性及良好的焊接性能，杜絕了脆性斷裂問題的發(fā)生。

3 改造效果與經(jīng)濟(jì)效益

3.1 改造效果

同忻選煤廠矸石脫介篩入料管道系統(tǒng)整改后，重新分配了各受力部位的角度，緩解了物料對(duì)管路的沖擊和磨損，增加了管路的抗磨損能力；極大改善了跑冒滴漏的嚴(yán)重問題，給廠房?jī)?nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)工作創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)節(jié)省了頻繁更換材料配件和修理費(fèi)用，降低了選煤廠運(yùn)行成本；延長(zhǎng)了矸石管道使用周期，減少了檢修維護(hù)工作量，改造后篩面布料均勻，減少了物料堆積對(duì)單側(cè)篩箱的沖刷和磨損，保證了生產(chǎn)正常進(jìn)行，且檢修更加方便。改造前、后設(shè)備圖對(duì)比如圖2所示。

表1 常用耐磨材料的性能及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

圖2 改造前、后設(shè)備圖對(duì)比

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

管路改造工程避免了不必要材料的浪費(fèi)現(xiàn)象,減少了跑、冒、滴、漏問題的發(fā)生, 減少了維修工作量和材料使用量,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和材料成本。未改造前，同忻選煤廠矸石管路每六個(gè)月需更換一次，每套管路造價(jià)為2.3萬(wàn)元，三套系統(tǒng)約6.9萬(wàn)元，每年更換費(fèi)用為13.8萬(wàn)元。改造后，由于新型耐磨材料使用壽命是原管路材料的四倍，每年更換費(fèi)用為7.2萬(wàn)元，每年可節(jié)省管路更換費(fèi)用大約6.6萬(wàn)元。此外，未改造前矸石在運(yùn)輸過程中對(duì)篩面沖擊力強(qiáng)，每年更換篩板費(fèi)用為50萬(wàn)元，經(jīng)過改造后此項(xiàng)費(fèi)用減少為32萬(wàn)元，可節(jié)約18萬(wàn)元，從而將被動(dòng)維修轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)維修,使維修工作轉(zhuǎn)入良性循環(huán)[5]。綜合計(jì)算，每年可節(jié)約費(fèi)用約24.6萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

同忻選煤廠矸石溜槽管道重介系統(tǒng)耐磨管路改造后，延長(zhǎng)了受沖擊最嚴(yán)重，磨損速率快的彎頭、三通等耐磨件的使用壽命。易磨損位置進(jìn)行了適當(dāng)改造，安裝了緩沖物料裝置，降低了磨損速率，同時(shí)新添加的新型耐磨內(nèi)襯，提高了管路耐磨性能，延長(zhǎng)了管路的使用壽命，減少了跑、冒、滴、漏現(xiàn)象引起的事故停車問題。在保證選煤廠正常生產(chǎn)運(yùn)作的同時(shí)，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，較少了材料消耗，節(jié)約了維修和材料成本，改善了工作環(huán)境，為其他選煤廠提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)和參考。

[1] 周平安.耐磨材料的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2005(6)：40-42.

[2] 張同軍.全重介選煤廠管道抗磨損技術(shù)研究[J].潔凈煤技術(shù)，2011，17(3)：16-18,25.

[3] 王 盟，唐琳琳.選煤廠重介管路耐磨材料簡(jiǎn)介及選用[J].煤質(zhì)技術(shù)，2011(11)：69-70,72.

[4] 康素芬.淺談重介質(zhì)選煤系統(tǒng)中常用的耐磨管道[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009，19(10)：224-225.

[5] 張鐵軍，張世坤，邊緒德，等.介質(zhì)管路磨損原因分析及防治措施[J].中國(guó)煤炭，2008，34(4)：78-79.

Technical modification for enhancing the wear resistance of reject chuting pipe at Tongxi Coal Preparation Plant

CHEN Wen-wu

(Dadi Coal Preparation Engineering Co., Ltd. of Datong Coalmine Group, Datong, Shanxi 037003, China)

The feed pipe of reject medium draining screen in coal cleaning plant is often seen to suffer severe wear at local points for the reason that the fluid chuting through the pipe is a complicate mixture in nature. In order to extend the pipe's service life and the medium draining screenplate replacement interval, redesign and renovation work is made of the process pipe based on result of analysis of the direction of material flow and the points where the pipe inner wall is subjected to impact. This involves the fitting of buffer mechanism at wearing points and addition of novel wear-resistant lining. The renovation work has led to elimination of pipe leakage and reduction of operating and maintenance costs, consumption of material and labor intensity. Moreover, because of the extension of the service life of such pipes, a favourable economic and social result has been brought about for the plant. The renovation work proves to be practically effective and technically feasible.

reject pipe; wear-resistance material; T-bend; impact wear

1001-3571(2016)06-0040-03

TD948.7

A

2016-12-06

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.011

陳文武(1966—)，男，山西省大同市人，副總工程師，從事煤炭洗選設(shè)備技術(shù)管理工作。

E-mail：dtcww2008@126.com Tel:18935211846

陳文武.同忻選煤廠矸石溜槽管道耐磨技術(shù)的改造[J]. 選煤技術(shù)，2016(6)：40-42.