動力煤深度篩分設備的選擇

于鳳芹

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司 選煤工程二所， 河南 平頂山 467002)

在傳統(tǒng)動力煤分選工藝中，一般采用13 mm分級，但近年來隨著煤炭市場形勢以及井下開采條件的變化，僅采用13 mm分級，篩下產(chǎn)品的質量越來越不能滿足市場要求，因此降低分選下限，對動力煤進行深度分選已經(jīng)成為各大煤炭集團面臨的首要問題。

深度分選即對原煤進行深度分級，即篩分粒度由13 mm減小至 6 mm或6 mm以下，這不但能增加原煤入選量，而且可以提高煤炭產(chǎn)品質量，更加適應煤炭市場的變化。降低分選下限至6 mm，首先面臨篩分設備的選擇問題[1-3]。由于技術限制，采用13 mm分級時，多采用香蕉篩，但這類型篩機在處理濕粘物料或篩分粒度為6 mm時，處理能力和篩分效率并不高。隨著選煤技術的發(fā)展，針對細粒煤篩分的設備越來越多，出現(xiàn)了弛張篩、高幅篩和交叉篩等高效篩分設備。文章將從工作原理、技術特點、設備維護、設備價格等方面對弛張篩、高幅篩和交叉篩進行總結、歸納，為動力煤深度分選所需的關鍵篩分設備選擇提供參考。

1 弛張篩

弛張篩是目前動力煤深度篩分工藝中應用較為普遍的設備，設備分為進口和進口組裝兩種類型，進口設備主要以天馬集團的LIWELL弛張篩和奧地利賓得弛張篩為代表，進口組裝的弛張篩主要是優(yōu)格瑪和奧瑞弛張篩。

1.1 工作原理

目前，LIWELL弛張篩最大篩寬可以達到3 000 mm。結構如圖1所示。主要由兩個篩箱組成，弛張篩可變形篩面的一端安裝在內(nèi)側篩框的橫梁上，另一端則安裝在外側篩框的橫梁上，偏心軸帶動兩個篩箱進行反向的直線往復運動，篩板則進行交替的拉緊和松馳運動，這種交替狀態(tài)可使篩板上的物料做類似蹦床的運動，此時物料最高加速度可達50 g，確保了待篩物料的徹底松散及快速分離，防止了顆粒堵孔問題的出現(xiàn)。但由于弛張篩工作原理獨特，很難實現(xiàn)雙層篩分。

圖1 LIWELL弛張篩結構圖

賓得弛張篩與普通圓振動篩的原理相同，篩面安裝在浮動框架上，振動器產(chǎn)生的離心力使篩框產(chǎn)生振動，當篩面隨著篩框振動時，還將產(chǎn)生一個附加的振動，此時聚氨酯篩面連續(xù)不斷的做擴張、收縮運動，進而獲得較高的加速度。賓得弛張篩可以實現(xiàn)雙層篩分，目前賓得馳張篩最大篩寬可達3 000 mm，其聚氨酯篩面可承受50 g的重力加速度及每分鐘800次的曲張[4-5]。

優(yōu)格瑪、奧瑞弛張篩振動原理與一般直線振動篩的原理相同，共振系統(tǒng)由線性振動的固定篩框和浮動篩框組成，且二者產(chǎn)生相對運動，在這個過程中，彈性聚氨酯篩面以800次/min的頻率做著擴張、收縮運動，高速的加速度有效地防止了篩孔堵塞現(xiàn)象，這類型弛張篩多采用香蕉篩機型，也可實現(xiàn)雙層篩分，一般常用的篩寬為3 600 mm，最大篩寬可達到4 200 mm。

1.2 技術特點

(1) LIWELL弛張篩入料上限為80 mm，但由于篩機振幅較大，且篩網(wǎng)采用聚氨酯篩面，在入料時，大塊煤易將篩面砸壞，故入料上限一般被控制在80 mm以下。若入料粒度>80 mm，應采用兩段篩分。優(yōu)格瑪、奧瑞弛張篩因其振動原理與LIWELL弛張篩不同，上層選用鋼板，下層選用聚氨酯，實現(xiàn)了雙層篩設計，其入料上限也可增大至150,甚至可以達到200 mm。

(2)包頭能源公司李家壕煤礦選煤廠采用LIWELL馳張篩進行6 mm篩分時，處理能力為8～12 t/(h·m2)，平均篩分效率>85%，并穩(wěn)定在90%左右[6]。優(yōu)格瑪、奧瑞弛張篩在進行6 mm分級時，篩分效率比LIWELL馳張篩稍低，處理能力在10～15 t/(h·m2)范圍內(nèi)。

(3)弛張篩受物料水分、粘度影響較大，當水分、粘度增加時，篩分效率隨之降低。

(4)當處理能力為500 t/h時，弛張篩功率為37kW[7-9]。

1.3 設備維護

弛張篩的維護工作主要是更換篩板，更換周期一般為3～6個月。

1.4 設備價格

弛張篩設備價格差別較大，單臺處理能力為500 t/h的LIWELL弛張篩，價格在200萬元左右，而相同處理能力的優(yōu)格瑪、奧瑞單層弛張篩的價格在110萬元左右，雙層篩價格一般在150～160萬元范圍內(nèi)。因此馳張篩的選型需重點關注入料上限、篩分粒度、布置空間及價格等因素。

2 高幅篩

高幅篩是新鄉(xiāng)威猛公司生產(chǎn)的細粒級篩分設備，具有分段篩分，分節(jié)振動，動力輸出均勻及整體結構穩(wěn)定等優(yōu)點。

2.1 工作原理

高幅篩采用大振幅、大振動強度、較低振頻來完成濕粘原煤篩分。高幅篩結構如圖2所示。

在三點彎曲試驗中脆性試樣處在彎拉應力作用下, 試樣內(nèi)部裂紋的萌生和擴展要比壓縮試樣快得多, 隨之產(chǎn)生的微震和電荷感應特征也明顯不同于壓縮破裂時(可參見文[19])的特征。在三點彎曲試驗中試樣產(chǎn)生的微震和電荷感應信號事件數(shù)明顯比壓縮破裂時少，而且強度也低,因此分析在不同荷載作用下試樣破裂過程的微震和電荷感應信號特征，可以深入了解材料破裂過程與微震和電荷感應現(xiàn)象之間的關系。

圖2 高幅篩結構圖

高幅篩由1～6臺電機驅動，一臺電機驅動一段篩面，一臺處理能力為500 t/h的高幅篩，一般需要5～6臺振動電機。高幅篩中只有篩網(wǎng)和激振器參與振動，篩機的側板、頂蓋、底座均已固定，不參與振動。根據(jù)物料性質不同，高幅篩振幅可在15～25 mm之間進行調(diào)節(jié)。高幅篩的最佳篩寬為2 800 mm，當篩寬>2 800 mm時，全寬均勻布料較為困難。高幅篩為了避免布置長度過長，系統(tǒng)布料裝置可一次給入上下布置、對頭布置的單個高幅篩，系統(tǒng)最高處理量可達1 600 t/h,但該系統(tǒng)需要的空間較高。

2.2 技術特點

(1)高幅篩要求入料粒度<50 mm，入料粒度過大，篩板壽命大幅度縮減。

(2)一臺處理能力為500 t/h的GFS2876高幅篩，平均篩分效率為85%。

(3)高幅篩受物料水分、粘度影響較大，隨物料水分、粘度的增大，篩分效率大幅下降。

(4)一臺處理能力為500 t/h的高幅篩，設備功率一般在55～66 kW之間。

2.3 設備維護

由于高幅篩的篩條容易脫落，篩網(wǎng)更換周期為3～6個月。

2.4 設備價格

一臺處理能力為500 t/h的高幅篩，價格一般在60～80萬元。

3 交叉篩

3.1 工作原理

為了節(jié)省長度空間，交叉篩驅動裝置多采用雙邊布置。交叉篩的篩面由多組同向旋轉的篩軸組成，每根篩軸安裝若干等距篩片，相鄰篩軸上的篩片交叉排列，形成“動態(tài)篩孔”結構。物料在篩面滾動過程中不斷進行分層，其中小顆粒下移，大顆粒向前滾動；小顆粒長時間接觸篩孔，通過相鄰篩片“手搓式”作用完成強制透篩過程，大顆粒滾動中不斷沖擊、打散團聚顆粒，同時清理粘附在篩片上的細微顆粒，起到自清理的目的。篩軸下設有刮泥板，用于清理殘留顆粒，確保篩分過程中篩孔通透，篩分作業(yè)不堵、不沾、不卡料。當篩寬選定為2 200 mm時，交叉篩性價比最高，若篩寬為2 600 mm時，設備價格則為原價格的1.2～1.25倍。交叉篩對3 mm物料進行分級，篩分效率可達60%以上，對6 mm物料進行分級，篩分效率在90%以上[11]。交叉篩工作原理如圖3所示[12-13]。

圖3 交叉篩工作原理圖

3.2 技術特點

(1)交叉篩的入料上限可達100 mm。

(2)交叉篩處理量大，細篩(<13 mm)單機處理量可達70～100 t/(h·m2),超細篩(分級粒度<3 mm)單機處理量可達30～50 t/(h·m2)。

(3)原煤水分對交叉篩篩分效率基本無影響[14]，當物料水分較高時，如水分在12%～40%范圍內(nèi)，交叉篩效率仍可保持在90%以上。

(4)交叉篩功耗較大，一臺處理能力為500 t/h的交叉篩，大約需要滾軸22條，功率可達121kW。

3.3 設備維護

交叉篩設備運行可靠，不易出現(xiàn)斷軸及設備堵篩的故障。當篩片磨損，導致分級粒度過大，不能滿足生產(chǎn)要求時，則需要更換篩軸，但成本較高，且耗時較長，因此對于交叉篩，一定要預留足夠的檢修時間。

3.4 設備價格

一臺處理能力為500 t/h的交叉篩，其價格在120～130萬元之間。

4 綜合分析

在6 mm動力煤深度分級中可選用弛張篩、高幅篩及交叉篩三種設備，弛張篩、高幅篩及交叉篩的技術性能、設備維護及設備價格對比結果見表1。

表1 弛張篩、高幅篩及交叉篩綜合對比結果

注：按照一臺處理能力為500 t/h的設備計算。

三種篩分設備的篩分原理各不相同，從篩分效率方面分析，弛張篩與高幅篩適用于物料相對干燥的工況，交叉篩適用于粘濕物料；在相同處理量下，從設備功耗方面分析，交叉篩>高幅篩>弛張篩；從設備價格方面分析，高幅篩<交叉篩<弛張篩。從設備維護方面分析，弛張篩要優(yōu)于高幅篩，高幅篩優(yōu)于交叉篩。

5 結語

通過對弛張篩、高幅篩及交叉篩的技術性能、設備維護及設備價格等方面進行對比分析，對選煤廠深度篩分設備選取工作提供了一定借鑒，由于選煤廠具體情況不同，在選擇分級設備時，還需要根據(jù)物料粘度、工藝要求、篩分粒度、現(xiàn)場布置條件、生產(chǎn)維修條件及經(jīng)濟情況合理選擇。

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