基于篩孔形狀的原煤分級(jí)篩篩板改造與應(yīng)用

王晨升，蘇 芳

(山西大同大學(xué) 煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037003)

基于篩孔形狀的原煤分級(jí)篩篩板改造與應(yīng)用

王晨升，蘇 芳

(山西大同大學(xué) 煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037003)

為了解決塔山礦原煤車間篩板存在物料積聚，影響篩分效率的問題，對(duì)塔山礦原煤車間分級(jí)篩篩板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造。結(jié)合篩板結(jié)構(gòu)跟篩分效率之間的關(guān)系，確定最有利于分級(jí)的篩板結(jié)構(gòu)為出料段第一、二排采用180 mm×250 mm橢圓形篩孔篩板，其他排采用150 mm×200 mm橢圓形篩孔篩板。應(yīng)用結(jié)果表明：聚料和卡篩問題明顯減少，滿足了生產(chǎn)要求，此次改造對(duì)分級(jí)篩分作業(yè)具有重要指導(dǎo)意義。

原煤篩分；篩板；篩孔形狀；卡篩；應(yīng)用改造

原煤經(jīng)過原煤車間分級(jí)分選后，進(jìn)入選煤車間篩分。原煤篩分過程中，篩板作為直接接觸工作的元件，其性能的優(yōu)劣在很大程度上影響著篩分效率和精確性。由于篩板表面幾何結(jié)構(gòu)與篩板篩分性能有直接的關(guān)系，目前常用的篩板結(jié)構(gòu)有沖孔篩板、編織網(wǎng)篩板和焊接網(wǎng)篩板等。因此針對(duì)特定的工作情況，選擇適合的篩板形式對(duì)于分選和篩分尤為重要。

在原煤篩分方面，相關(guān)研究人員做了諸多研究?？等f里、方魯香[1]通過優(yōu)化原煤分級(jí)旋流器組、主選旋流器、粗煤泥篩的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)，完善了洗選系統(tǒng)工藝，提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和洗選效率，降低了精煤損失。郭玉梅、趙賀[2]通過引進(jìn)分級(jí)張弛篩，在選煤廠的生產(chǎn)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)了6 mm 的高效篩分。唐利剛[3]等提出了一種基于塊煤與末煤重介質(zhì)回收系統(tǒng)可共用的選煤工藝，塊矸石及塊精煤都進(jìn)入末煤脫介系統(tǒng)，通過調(diào)整補(bǔ)水量及合格介質(zhì)的分流量，實(shí)現(xiàn)塊煤和末煤系統(tǒng)分選密度的獨(dú)立調(diào)控。朱世剛[4]等對(duì)劉家口選煤廠進(jìn)行了技術(shù)改擴(kuò)建，改擴(kuò)建后系統(tǒng)具有塊煤系統(tǒng)、末煤系統(tǒng)、末煤重介系統(tǒng)和螺旋系統(tǒng)的單獨(dú)開啟功能，可實(shí)現(xiàn)四種生產(chǎn)方式，大大提高了洗煤廠的適應(yīng)能力。冉書明[5]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)適當(dāng)提高分級(jí)篩激振器工作頻率及振幅可減少卡堵問題，但也會(huì)降低分離效率。張帥[6]等對(duì)塊煤系統(tǒng)整體工藝進(jìn)行優(yōu)化改造后，入選量由原來的300 t/h提高到了400 t/h，脫水效果得到明顯改善。趙天波[7]等將液壓動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸工藝改成淺槽重介質(zhì)分選機(jī)排矸工藝，投入使用后，矸石帶煤量降到0.6%以下，塊精煤帶矸量可保持在0.75%，塊精煤質(zhì)量明顯提高，提質(zhì)增效效果顯著。劉志強(qiáng)、陳志勇[8]針對(duì)新窯選煤廠原煤水分高，干法篩分時(shí)篩孔易堵塞的問題，將原煤干法篩分工藝改成濕法篩分工藝，篩分工藝改造后，原煤篩分效率平均提高了35.20個(gè)百分點(diǎn)，原煤介耗量下降了0.85 kg/t。周俊、孫培林[9]采用2臺(tái)弛張篩代替原有香蕉篩進(jìn)行13 mm干法篩分，中塊煤產(chǎn)率由14.16%提高至24.29%，末混煤產(chǎn)率由原來的59.17% 降至48.24%，每年可增收2 079 萬元；淺槽入料量與分級(jí)篩篩上錯(cuò)配物減少了13.90%，混入分選系統(tǒng)的煤泥量由8.69%降至2.17%，末混煤產(chǎn)率提高了3.44%。

1 塔山選煤廠

塔山選煤廠是一座設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為15 Mt/a的特大型動(dòng)力選煤廠，入選原煤全部來自塔山礦井。塔山礦井井田地質(zhì)儲(chǔ)量50億t，可采儲(chǔ)量30億t，其主要可采煤層為石炭系3#、3#-5#、8#煤層，可采量分別為3.9、15.3、6.1億t。選煤廠入選原煤以氣煤為主，少量焦煤，屬富灰、特低硫、特低磷、高發(fā)熱量、高灰熔點(diǎn)、高揮發(fā)分煤。灰成分以SiO2及Al2O3為主。選煤廠原煤灰分為34.30%，硫分為0.67%，屬中高灰、低硫煤。原生煤泥含量為8.16%，含量較小，原煤硬度較大。選煤廠采用150～13 mm粒級(jí)塊煤重介淺槽分選、13～1.5 mm粒級(jí)末煤三產(chǎn)品重介旋流器分選、1.5～0.25 mm粒級(jí)粗煤泥煤泥分選機(jī)分選，并采用加壓過濾機(jī)對(duì)細(xì)粒煤泥進(jìn)行最終回收處理，高嶺巖分選采用動(dòng)篩+手選聯(lián)合分選的工藝。

1.1 產(chǎn)品質(zhì)量

塔山選煤廠煤粉篩分資料表明，粗粒含量較高，>0.25 mm粒級(jí)含量占25.27%，有利于粗粒煤泥分選回收?？蛇x性分析表明，各粒級(jí)原煤可選性基本一致，當(dāng)分選密度在1.60 g/cm3時(shí)可選性為中等可選，但分選密度≤1.50 g/cm3，則其可選性為難選煤，當(dāng)分選密度>1.80 g/cm3時(shí)，可選性基本為易選。根據(jù)確定的選煤方法及工藝流程，塔山選煤廠最終產(chǎn)品質(zhì)量見表1。由表1可知，塔山選煤廠產(chǎn)品以混煤為主，大塊煤所占比例較小，另外矸石比例也較高。

表1 最終產(chǎn)品質(zhì)量

1.2 工藝系統(tǒng)

洗選系統(tǒng)配置三套生產(chǎn)系統(tǒng)，每天保證兩套系統(tǒng)24 h生產(chǎn)，一套系統(tǒng)在檢修維護(hù)。單系統(tǒng)年工作天數(shù)實(shí)際為220 d，年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為5 280 h。單系統(tǒng)小時(shí)最大處理能力為1 100 t，洗選系統(tǒng)原煤最大處理能力為68 200 t/d?？焖傺b車站裝車能力為5 000 t/h。選煤工藝系統(tǒng)流程圖和工藝設(shè)備如圖1和表2所示。

圖1 選煤工藝系統(tǒng)流程圖

設(shè)備名稱技術(shù)特征臺(tái)數(shù)備注原煤分級(jí)篩香蕉篩BRU-1-300/6102進(jìn)口原煤破碎機(jī)MMD500系列2進(jìn)口原煤脫泥篩香蕉篩BRU-2-420/6103進(jìn)口

2 篩板改造實(shí)踐

篩板的結(jié)構(gòu)在很大程度上關(guān)系到篩分效率和精確性，常用的篩板結(jié)構(gòu)有沖孔篩板、編織網(wǎng)篩板和焊接網(wǎng)篩板等。塔山煤礦在2013年10月的年度機(jī)電檢修中，將原煤車間舊系統(tǒng)與新車間進(jìn)行了搭接，搭接后原煤車間2103、2104分級(jí)篩出料端兩排篩板由原來150 mm×200 mm橢圓形篩孔更換為300 mm圓形篩孔，改造前、后篩板結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。設(shè)備運(yùn)行中，圓形篩孔被大塊物料卡住，無法透過篩孔，也無法從篩孔中震出，造成了物料積聚，降低了效率，影響了正常生產(chǎn)。技術(shù)人員先后經(jīng)過5個(gè)階段的分析整改，最終基本解決聚料問題，設(shè)備運(yùn)行趨于正常。

圖2 改造前、后篩板結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 第一階段改造實(shí)踐

運(yùn)行初期，針對(duì)聚料問題，技術(shù)人員在300 mm圓形篩孔的篩板兩邊焊上鋼條，將篩孔更改為300 mm×200 mm近似橢圓形的篩板，第一次整改后篩板局部結(jié)構(gòu)如圖3所示，新篩板于2013年12月15日投入使用，改造后，物料卡塊情況有所減少，但物料在篩板上運(yùn)行的速度減慢，物料聚集問題并沒有完全改觀。

圖3 第一次整改后篩板局部結(jié)構(gòu)Fig.3 Partial view of the plate structure after initial renovation

2.2 第二階段改造實(shí)踐

由于仍然存在聚料問題，第二次改造時(shí)，將300 mm×200 mm的篩板更換為185 mm×260 mm長方形篩板，180 mm×250 mm篩孔滾軸式篩板，第二次整改后篩板局部結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。新篩板于2014年2月11日投入使用。投入使用后發(fā)現(xiàn)存在大塊物料卡在篩孔中，阻礙了后面大塊物料運(yùn)行問題，物料聚集現(xiàn)象仍無改觀，影響篩子的正常篩選。

圖4 第二次整改后篩板局部結(jié)構(gòu)圖

2.3 第三階段改造實(shí)踐

技術(shù)人員在現(xiàn)場經(jīng)過反復(fù)觀察，在11月15日檢修中，對(duì)分級(jí)篩出料端第二、三排150 mm×200 mm篩板進(jìn)行了更換，更換為180 mm×250 mm篩板，入料端第二排180 mm×250 mm篩板恢復(fù)為原來的150 mm×200 mm篩板，第3次整改篩板局部結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，新篩板于2014年6月8日投入使用。更換后，生產(chǎn)過程中篩面出料端聚料現(xiàn)象明顯減少，給煤機(jī)開機(jī)數(shù)量從原來4個(gè)提高到6個(gè)，保證了入選量和電廠的輸煤量。

圖5 第3次整改后篩板局部結(jié)構(gòu)圖

2.4 第四階段改造實(shí)踐

由于給電廠輸煤，給煤機(jī)開啟數(shù)量增加，分級(jí)篩上的大塊物料開始增多，2103、2104篩上出現(xiàn)不同程度的聚料現(xiàn)象，2107、2108手選帶經(jīng)常出現(xiàn)物料增多現(xiàn)象，造成手選帶頻繁啟停，每班每條皮帶啟停達(dá)到30次以上，出現(xiàn)了供煤不足現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了正常生產(chǎn)。因此第四階段改造時(shí)，決定把分級(jí)篩出料端第二排180 mm×250 mm篩板與入料端第二排150 mm×200 mm篩板進(jìn)行了互換，第4次整改篩板局部結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，新篩板于2014年10月21日投入使用。改造后，由于篩板角度增大，篩面上大塊物料先通過180 mm×250 mm篩板進(jìn)行篩選，其中大部分物料通過篩孔，解決了篩面聚料問題，減少了手選帶起停次數(shù)，但出現(xiàn)了篩下溜槽堵塞的現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)。

圖6 第4次整改后篩板局部結(jié)構(gòu)圖

2.5 第五階段改造實(shí)踐

第五階段改造時(shí)，將出料端第一、二排長方形篩板更換為180 mm×250 mm橢圓形篩孔篩板，第5次整改篩板局部結(jié)構(gòu)圖如圖7所示，加工后的新篩板于2015年5月6日投入使用。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用，此次改造大大改善了聚料的問題，進(jìn)入手選帶的大塊物料能夠及時(shí)揀出，生產(chǎn)趨于正常。

由此可見，對(duì)于原煤分級(jí)篩而言，篩板結(jié)構(gòu)對(duì)篩分過程至關(guān)重要。篩孔的幾何形狀越光滑，卡篩的幾率越小。生產(chǎn)任務(wù)不同，采用篩板的幾何結(jié)構(gòu)也不同，不能以篩孔的大小來衡量篩板的篩分效率。

3 改造效果

經(jīng)過對(duì)原煤分級(jí)篩篩板進(jìn)行改造，即篩板入料端三排使用150 mm×200 mm的橢圓形篩孔，出料端兩排使用180 mm×250 mm橢圓形篩孔，使得分級(jí)篩運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性明顯提高，篩板更換周期延長，揀矸人員減少，物料運(yùn)行平緩，大塊物料能及時(shí)揀出，避免了卡料現(xiàn)象的發(fā)生。改造前后篩板對(duì)比結(jié)果見表3所示。

表3 篩板改造前后效果對(duì)比結(jié)果

4 結(jié)語

塔山礦原煤車間為了保證企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)能，對(duì)其分級(jí)篩篩板進(jìn)行了五個(gè)階段的整改實(shí)踐，經(jīng)過改造實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，篩板入料端三排采用150 mm×200 mm的橢圓形篩孔，出料端兩排采用180 mm×250 mm橢圓形篩孔的結(jié)構(gòu)為最佳改造結(jié)果，同時(shí)需要保證出料端篩孔面積大于前排，以防止卡料。改造后，選煤廠運(yùn)行良好，聚料和卡料問題得到明顯改善，揀矸人員由6人減少為3人，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，實(shí)踐證明橢圓形篩孔篩板較圓形或長方形篩孔篩板篩分效率高，篩分過程中物料平緩，不易形成堵篩，篩板強(qiáng)度高，壽命長。

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Application of the raw coal sizing screen with renovated shape of opening of plate

WANG Chen-sheng, SU Fang

(Coal School, Shanxi Datong University, Datong, Shanxi 037003, China)

The efficiency of the raw coal sizing screen in the raw coal pre-treatment working of Tashan mine coal washery is affected due to accumulation of material on screen plate. Therefore, work is made on technical transformation of the structural design of the screen plate and determination of screen efficiency in relation to plate structure. Finally, the optimum plate structure that can facilitate the sizing operation is defined. It is found through study that at the discharge end, the first and the second row of the screens should use plates with 180 mm×250 mm oval-shaped holes. Field application shows that the screens work remarkably well and the troubles like accumulation of material on screen plate and blocking of screens have been noticeable reduced. The work made in the paper is of guiding significance for sizing operation.

raw coal sizing; screen plate; shape of aperture; sticking of screen; renovation

1001-3571(2016)06-0064-04

TD454

B

2016-10-01

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.023

山西省科技攻關(guān)計(jì)劃( 20130321026-04)

王晨升(1985—)，男，山西省大同市人，講師，碩士，從事礦山機(jī)械研究工作。

Email：15835218961@163.com Tel：15835218961

王晨升，蘇 芳.基于篩孔形狀的原煤分級(jí)篩篩板改造與應(yīng)用[J]. 選煤技術(shù)，2016(6)：64-67.