高灰煤泥濾餅破碎及均勻配比混料裝置的設(shè)計

劉亮亮，周 偉，李 亮，李建波，王淑杰

(安徽理工大學(xué)， 安徽 淮南 232001)

選煤技術(shù)中濕法選煤占據(jù)主導(dǎo)地位，濕法選煤產(chǎn)生大量煤泥水，其脫水回收及資源化利用是行業(yè)熱點和難點問題。選煤廠常利用壓濾機對煤泥進(jìn)行脫水[1]，脫水后的濾餅采用破碎設(shè)備實現(xiàn)煤泥摻入混煤產(chǎn)品中銷售[2]，但由于煤泥中含有大量黏土類礦物，若無法進(jìn)行有效破碎及均勻摻混，將導(dǎo)致產(chǎn)品煤的發(fā)熱量降低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品煤質(zhì)量，最終導(dǎo)致產(chǎn)品煤價格下降，造成經(jīng)濟損失。因此高灰煤泥濾餅有效破碎及均勻摻混成為當(dāng)前亟待解決的問題。

本文針對高灰煤泥濾餅處理提供一種能夠持續(xù)性破碎，同時還可以與其它物料進(jìn)行均勻配比混合的裝置，即高灰煤泥濾餅破碎及均勻配比混料裝置。旨在實現(xiàn)高灰煤泥濾餅資源化利用，解決壓濾煤泥的長期堆積問題，對提高煤泥產(chǎn)品質(zhì)量、降低環(huán)境污染、增加企業(yè)經(jīng)濟和社會效益具有重要作用。

1 裝置的設(shè)計思路

高灰煤泥濾餅的主要特點：粒度細(xì)(-120網(wǎng)目占70%～95%)，水分大(28%～30%)，灰分高(30%～70%)，在不烘干的條件下，呈塑性體或近似塑性體，易黏結(jié)。除此之外，煤泥濾餅大部分都是700～800 mm的扁片狀[3]，且要求回收的濾餅必須保證粒度在50 mm以下，才能摻入混煤產(chǎn)品中銷售[4]，因此設(shè)計的破碎裝置破碎比要足夠大。為保證破碎物料符合混料粒度要求，裝置應(yīng)設(shè)計篩網(wǎng)構(gòu)成自閉路。對扁片狀塑性體物料，最有效的施力方式就是切割和多方面沖擊，因此設(shè)計的裝置應(yīng)具備切割及振動作用。為達(dá)到更好的濾餅破碎效果，裝置應(yīng)安裝于濾餅輸送帶的下端，并要有足夠的落差，保證濾餅?zāi)軌蛞揽孔陨碇亓M(jìn)行初步破碎。為實現(xiàn)混煤等中、低硬度配料與破碎煤泥摻混的目的，裝置應(yīng)設(shè)計能夠破碎中、低硬度物料的機構(gòu)。除此之外，為防止裝置堵塞，最大限度地降低裝置能耗，設(shè)計的裝置應(yīng)配備能根據(jù)濾餅黏度和給入量調(diào)節(jié)作用力的機構(gòu)。最后，在裝置機械性能可靠的前提下，優(yōu)化裝置結(jié)構(gòu)，使濾餅不易黏結(jié)在裝置上，如有堵塞也易于清理[5].

2 裝置結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 裝置結(jié)構(gòu)

高灰煤泥濾餅破碎及均勻配比混料裝置結(jié)構(gòu)見圖1，該裝置主要由破碎箱、混料箱和配料箱3部分組成。

1—破碎箱 2—破碎入料口 3—破碎出料口 4—破碎卸料口 5—第一破碎機構(gòu) 6—第一篩網(wǎng) 7—送料螺桿 8—混料箱 9—混料入料口 10—混料卸料口 11—攪拌機構(gòu) 12—配料箱 13—配料入料口 14—配料出料口 15—斜槽 16—儲存箱 17—配料卸料口 18—閥門 19—第二破碎機構(gòu) 20—篩分機構(gòu) 21—預(yù)破碎機構(gòu) 22—入料口調(diào)節(jié)機構(gòu) 23—彈性元件 24—振動組件 25—稱重傳感器 26—測距傳感器 27—定時器 28—控制器 29—支架 30—皮帶 31—變頻電機 32—電機支座圖1 高灰煤泥濾餅破碎及均勻配比混料裝置結(jié)構(gòu)示意圖

該裝置中各部分箱體設(shè)置了相應(yīng)的入料口及出料口，其中破碎箱和配料箱的入料口設(shè)計成大小可調(diào)式結(jié)構(gòu)，便于實現(xiàn)大塊物料的投放。除此之外，為實現(xiàn)物料的可持續(xù)破碎，提高生產(chǎn)效率，在破碎箱與配料箱的底部配備了相應(yīng)的送料機構(gòu)及卸料口，方便物料及時排出，避免物料在箱體底部堆積團(tuán)聚。為達(dá)到混料的粒度要求，在破碎的箱體內(nèi)布置多級破碎機構(gòu)，以實現(xiàn)大塊物料變成細(xì)粒物料的過程。破碎箱中的多級破碎機構(gòu)能夠增加破碎比，實現(xiàn)物料的有效破碎；配料箱中的多級破碎機構(gòu)采用雙齒輥結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對配料(硬性物料)的破碎，保證混煤能與破碎煤泥混合或達(dá)到煤泥濾餅與配料混合制成其它產(chǎn)品原料的目的。為保證混料粒度要求，該設(shè)備的破碎輥下方設(shè)置了篩網(wǎng)(網(wǎng)孔-50 mm). 篩網(wǎng)采用鋼絲材質(zhì)制作，對破碎后物料具有切割效果，而且各破碎輥上葉片及刮片各端制成刀刃形，使濾餅物料能夠達(dá)到更好的破碎效果。為防止物料在破碎機構(gòu)上粘結(jié)，破碎機構(gòu)采用不銹鋼材質(zhì)制作，光滑不易粘料，并對裝置表面進(jìn)行去銹拋光，加大了裝置的光滑度。除此之外，破碎輥上刮片制成刀刃形，用于刮除黏結(jié)在破碎輥以及篩網(wǎng)上的濾餅，實現(xiàn)裝置自清理功能。在破碎箱底部布置了高頻振動裝置(包含彈簧、振動電機、電機保護(hù)罩和支撐架)，用于實現(xiàn)物料碰撞破碎以及粘結(jié)物料的振動脫落。該裝置的破碎攪拌物料由相應(yīng)的變頻電機提供充足的動力，其中變頻電機可以改變各轉(zhuǎn)動軸(破碎軸、攪拌軸)的速度，從而形成速度差，防止裝置堵塞，提高破碎效率。除此之外，該裝置搭配了傳感器，用于物料的檢測并將檢測信息及時反饋到控制器，實現(xiàn)物料的破碎、攪拌、排放、運輸?shù)纫幌盗械牟僮?，從而實現(xiàn)裝置的智能化。

2.2 工作原理

裝置工作流程見圖2，破碎時，高灰煤泥濾餅從高處落下，落差為2 m，在自身重力的作用下進(jìn)行簡單破碎，進(jìn)入裝置的破碎腔以后，被高速相向轉(zhuǎn)動的葉片依靠沖擊剪切和拉伸的作用力使物料破碎成細(xì)小的顆粒，以達(dá)到濾餅破碎的目的。破碎輥上葉片尖端不斷地切入濾餅，從而咬合住濾餅，然后依靠葉片的刃部相互剪切，使濾餅在與葉片的接觸處斷裂，并從葉片之間與側(cè)壁間排出，排出后對其進(jìn)行二次破碎。二次破碎后，合格的濾餅通過裝置篩網(wǎng)的切割和送料機構(gòu)(螺旋桿)的推動作用排出，不合格的濾餅則留在破碎腔內(nèi)繼續(xù)破碎，實現(xiàn)了對高灰煤泥濾餅的有效破碎。在濾餅破碎的同時，啟動高頻振動裝置使黏結(jié)在破碎輥以及篩網(wǎng)上的濾餅進(jìn)行振動脫落，避免其堵塞裝置。除此之外，在破碎濾餅排出的同時，配料箱內(nèi)的物料經(jīng)多級破碎及篩分后進(jìn)入混料箱內(nèi)與破碎濾餅進(jìn)行均勻混合。

圖2 濾餅破碎及均勻配比混料的裝置工作流程圖

在混料箱進(jìn)行均勻混料的同時，破碎箱和配料箱可持續(xù)性進(jìn)行物料破碎，產(chǎn)生的多余破碎物料通過卸料口排出，且排放到輸送設(shè)備(移動推車、皮帶輸送機等)，為下一次均勻混料做準(zhǔn)備。物料在混料箱混合均勻后，裝置上的智能化系統(tǒng)隨即控制電機停止工作，同時打開卸料口，使混合好的物料從卸料口中排出，并由輸送設(shè)備轉(zhuǎn)移到儲備倉進(jìn)行儲存，為下一步產(chǎn)品銷售做準(zhǔn)備。

3 特 點

通過不斷地優(yōu)化設(shè)計，高灰煤泥濾餅破碎及均勻配比混料裝置具有如下特點：

1) 該裝置采用高速剪切和拉伸原理破碎物料，具有生產(chǎn)效率高、節(jié)能等特點。

2) 破碎機構(gòu)采用不銹鋼材質(zhì)制作，光滑不易粘料，克服了由于煤泥黏結(jié)而使裝置發(fā)生故障的缺點。

3) 采用高頻振動裝置使破碎箱體受到上下方向的振動力，并且葉片的相互根切和對濾餅的剪切作用有效實現(xiàn)了對黏性物料的切割作用，破碎效果好。

4) 該裝置能夠?qū)⒚耗酁V餅的粒度從700～800 mm減小到25～50 mm，破碎比可達(dá)32，破碎粒度均勻；其處理能力與輥輪長度呈線性關(guān)系，可達(dá)30 t/(h·m)；并且濾餅和混煤摻混比例為1∶4，使物料混合更加充分，混料物性均勻單一。

5) 出料粒度能保證，目前要求的出料粒度在50 mm以下，采用網(wǎng)孔為-50 mm的篩網(wǎng)可以很好地保證出料粒度。

6) 該裝置不僅可以將破碎濾餅摻入混煤產(chǎn)品中進(jìn)行銷售，而且可以與其它配料混合制成產(chǎn)品原料，比如煤泥磚原料,實現(xiàn)了高灰煤泥濾餅的資源化利用。

7) 該裝置為多級破碎，實現(xiàn)了軟性潮濕易黏結(jié)物質(zhì)(如壓濾煤泥)和中、低硬度物料(如混煤)一體化聯(lián)合破碎及均勻摻混。

4 結(jié) 論

高灰煤泥濾餅破碎及均勻配比混料裝置可將大塊的濾餅進(jìn)行單獨破碎，使其在不影響混料的同時，物料能夠持續(xù)性破碎，而產(chǎn)生的多余物料可排到輸送設(shè)備(移動推車、皮帶輸送機等)，為后續(xù)混料做準(zhǔn)備。另外，該裝置將濾餅破碎后與其它物料進(jìn)行單獨配比混料，為后續(xù)操作提供了鋪墊，實現(xiàn)了高灰煤泥濾餅的資源化利用。除實現(xiàn)物料的持續(xù)性充分破碎混合外，該裝置的智能化設(shè)計減少了資源的浪費，節(jié)約了成本。因此，該裝置可以有效避免煤泥堆積而造成的環(huán)境污染問題，同時解決高灰煤泥濾餅破碎后無處去的問題，緩解企業(yè)的環(huán)保壓力，實現(xiàn)資源的有效利用。