滾軸交叉篩在萊鋼焦化廠的應(yīng)用實踐

韓永吉，李普慶，王衛(wèi)東

（山鋼股份萊蕪分公司焦化廠，山東 濟南271112）

1 前 言

山鋼股份萊蕪分公司焦化廠配煤系統(tǒng)采用先配后粉工藝，現(xiàn)行工藝條件下，配合煤為末端一次性粉碎，受不同單種煤性質(zhì)的影響，粉碎過程中配合煤的細(xì)度指標(biāo)無法準(zhǔn)確合理有效控制。弱黏結(jié)性的氣煤、1/3 焦煤和瘦煤由于硬度高無法進(jìn)行有效粉碎，而黏結(jié)性較好的焦煤、肥煤由于硬度低，容易造成粉碎過度。粉碎后的配合煤存在部分粒度過細(xì)、黏結(jié)性和結(jié)焦性降低、堆密度低等問題，導(dǎo)致焦化廠的焦炭產(chǎn)量和質(zhì)量波動較大，對公司生產(chǎn)成本和質(zhì)量穩(wěn)定帶來較大影響，同時影響后續(xù)高爐穩(wěn)定生產(chǎn)。配合煤的篩分作業(yè)篩分設(shè)備的選擇非常關(guān)鍵，直接影響到配合煤篩分效果的好壞，對此，在三區(qū)配煤系統(tǒng)5#、6#粉碎機室安裝滾軸交叉篩，對物料進(jìn)行了預(yù)篩分，取得了較好的篩分效果。降低了粉碎機的負(fù)荷，在保證焦炭質(zhì)量穩(wěn)定的前提下適當(dāng)提高了氣煤、瘦煤等硬度較大的煤種粉碎效率，從而改善了配合煤的粒度分布，確保了焦炭質(zhì)量穩(wěn)定提升。

2 應(yīng)用滾軸交叉篩可行性分析

山鋼股份萊蕪分公司焦化廠配煤系統(tǒng)采用先配后粉工藝，進(jìn)廠單種煤經(jīng)過配煤室配成配合煤后送往粉碎機室進(jìn)行粉碎，再通過皮帶機輸送至各焦?fàn)t煤塔，在焦?fàn)t上通過加煤車將粉碎后的配合煤加入焦?fàn)t炭化室進(jìn)行煉焦。焦化廠參與煉焦的單種煤的黏結(jié)性和硬度不同，其中弱黏結(jié)的煤種按照煉焦用煤的要求應(yīng)增加粉碎程度，因其硬度較大，粉碎比較困難，一起破碎時很難滿足工藝要求；而黏結(jié)性較好的煤種要求不能過細(xì)粉碎，但因其硬度相對較小，一起粉碎時反而容易破碎，易造成過細(xì)粉碎，反而導(dǎo)致其黏結(jié)性和結(jié)焦性降低。煉焦用配合煤要求粒度＜3 mm 的物料占比在75%左右，目前使用的配合煤在粉碎機前粒度＜3 mm的物料的占比在50%左右。按照煉焦用煤工藝要求這些＜3 mm 的煤料不用粉碎，再次經(jīng)過粉碎機勢必會造成過細(xì)粉碎，不僅造成粉碎機電耗增大，設(shè)備使用壽命降低，還會因粒度＜0.5 mm 的煤料占比增多，使裝煤操作困難，增加集氣管內(nèi)焦油渣量，降低煤焦油質(zhì)量，甚至堵塞上升管。＜3 mm 的煤料增加后會使配合煤的堆比重下降，炭化室裝煤量減少，從而使焦炭產(chǎn)量減少，強度降低。通過市場考察，焦化廠三區(qū)配煤系統(tǒng)5#、6#粉碎機室安裝洛陽益礦機械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的滾軸交叉篩，能夠適用焦化廠煉焦配合煤的預(yù)篩分工藝。

3 滾軸交叉篩的優(yōu)勢比較

因煉焦煤用各單種煤是由原煤經(jīng)過了洗煤廠的破碎洗選處理，降低原煤中的灰分、硫分等有害成分后獲得的，單種煤的水分含量比較高，水分指標(biāo)一般在9%～12%，最終配合而成的配合煤的黏性比較大，篩分過程中很容易造成篩面和篩孔堵塞，影響篩分效果。配合煤的篩分作業(yè)篩分設(shè)備的選擇非常關(guān)鍵，直接影響到配合煤篩分效果的好壞。傳統(tǒng)篩分設(shè)備有棒條篩、振動篩和鋼弦篩等。在篩分煉焦用配合煤時容易出現(xiàn)粘、堵、卡等異常情況，需要頻繁停機進(jìn)行人工清理，導(dǎo)致系統(tǒng)篩分效率低；篩體篩面使用壽命短，設(shè)備故障率高，檢修作業(yè)頻繁。傳統(tǒng)篩分設(shè)備產(chǎn)生以上問題的根源在于“靜篩孔”的篩分方式和篩體機械強度不足。滾軸交叉篩是一種適于各種工況、各種粒度分級的篩分設(shè)備，其對黏、濕、細(xì)粒難篩分物料篩分更具有優(yōu)越性。

滾軸交叉篩篩面由多組同向旋轉(zhuǎn)的滾動篩軸組成，每根篩軸上安裝若干間距相等的篩片，相鄰篩軸上的篩片相互交叉排列，篩片和篩片之間間隙相等。篩片采用合理優(yōu)化的外輪廓端面結(jié)構(gòu)，使物料在篩面上移動時能充分的擾動塊狀物料，合理有效規(guī)避物料卡堵現(xiàn)象，保證物料運行暢通無阻。交叉篩在使用過程中，所有的滾軸在電機減速機的帶動下，沿著物料運行方向不停轉(zhuǎn)動，相鄰滾軸上的篩片其旋轉(zhuǎn)方向相對相反，相反旋轉(zhuǎn)的篩片之間形成了“動態(tài)篩孔”，物料在篩面滾軸不斷的滾動過程中實現(xiàn)粗細(xì)物料的分離。

小顆粒物料通過“動態(tài)篩孔”落到篩面下部，大顆粒物料或黏結(jié)成塊的物料被不斷轉(zhuǎn)動的滾軸帶著不斷向前滾動，逐級經(jīng)過后續(xù)多級滾軸和篩片的滾動篩分，最終大顆粒的物料從篩面最前端下部料斗落入粉碎機中進(jìn)行粉碎。小顆粒物料長時間接觸篩孔，通過相鄰篩片“手搓式”作用完成強制透篩，大顆?；蝠そY(jié)成塊的物料在滾動中不斷受沖擊、打散、積聚黏結(jié)顆粒，并自動清理粘附在篩片上的細(xì)微顆粒，達(dá)到篩面“自清理”目的。同時每一組篩軸下設(shè)有不銹鋼清掃器，清理剩余粘附在篩片及篩軸上的細(xì)小顆粒，保證篩體篩分過程始終保持篩孔通透，實現(xiàn)篩面“不堵、不沾、不卡料”的篩分作業(yè)。

滾軸交叉篩和傳統(tǒng)振動篩分設(shè)備的性能參數(shù)對比見表1。

表1 滾軸交叉篩和傳統(tǒng)振動篩分設(shè)備的性能參數(shù)

“物料清理物料”是大顆粒物料在滾軸交叉篩篩面上做滾動、滑動、跳動、直線、曲線等多種復(fù)雜形式的運動。一方面在一定速度的滾動中不斷沖擊、打散、團聚顆粒；另一方面通過在篩片間滯留、自轉(zhuǎn)清理篩片上的粘附細(xì)料。物料自清理方式不需要任何附加動力，較其他篩分設(shè)備復(fù)雜的機械清理方式更方便、簡單實用，完全做到了“物料自清自理”。滾軸交叉篩的“動態(tài)篩孔”是指相鄰篩軸上的篩片相互交叉，使組成篩孔的四面，兩兩相對做方向相反的“手搓式”運動，物料顆粒通過自身重力、篩片給的摩擦力的綜合作用，帶動篩片之間物料透篩。

4 滾軸交叉篩安裝

萊鋼焦化廠在三區(qū)配煤系統(tǒng)5#粉碎機前安裝1臺滾軸交叉篩進(jìn)行試用，5#、6#粉碎機室的現(xiàn)場土建系統(tǒng)無需進(jìn)行大的改造。5#粉碎機增加滾軸交叉篩示意圖如圖1所示。

圖1 5#粉碎機增加滾軸交叉篩后示意圖

1）在5#粉碎機上層空間增加1 臺滾軸交叉篩設(shè)備，交叉篩上部大顆粒物料進(jìn)入5#粉碎機，下部粒度較小的配合煤收集后導(dǎo)入粉碎機下一層的3P2 皮帶機。將配合煤中的粒度符合要求的物料提前篩分出來，使其不再進(jìn)入粉碎機進(jìn)行粉碎，篩下物直接落入后續(xù)皮帶，和篩上物經(jīng)過粉碎后在后續(xù)皮帶上進(jìn)行多次混合，最終摻混均勻后進(jìn)入焦?fàn)t煤塔。

2）在來料皮帶3P1 皮帶上加裝1 臺犁式卸料器，配合煤通過卸料器落入交叉篩。

3）配套增加交叉篩的篩上進(jìn)料溜管和篩下料溜管，并對5#粉碎機溜管進(jìn)行改造，使其能夠接受滾軸交叉篩的來料。

4）由于需要安裝滾軸交叉篩位置的3 根承重梁距離稍遠(yuǎn)，交叉篩安裝位置下部需要增加鋼結(jié)構(gòu)平臺，平臺與3 根承重梁相搭接，保證土建基礎(chǔ)的強度。

5 滾軸交叉篩應(yīng)用效果

滾軸交叉篩在山鋼股份萊蕪分公司焦化廠已經(jīng)連續(xù)運行12個月，整體運行使用情況良好，解決了水分較大、黏度較大的物料篩分效果差易堵料的行業(yè)難題。在保證焦炭質(zhì)量不變的情況下，對改善各單種煤的配比結(jié)構(gòu)比較有利，產(chǎn)生了比較明顯的間接效益。

焦化廠選用交叉篩的篩孔距離為5 mm，從現(xiàn)場篩下物、篩上物取樣檢測結(jié)果來看，篩下物中＞3 mm的物料比例為30%左右，滿足工藝要求；篩上物中＜3 mm的物料占比在25%～30%，較篩分前＜3 mm 的物料統(tǒng)計結(jié)果50%來看，目前篩分效率為40%～50%。使用交叉篩運行前后配合煤粒度分級檢測結(jié)果看出，粒度＜1 mm 物料的占比下降了5.11%，粒度＜5 mm物料的占比下降了9.32%，粒度＞6 mm 以及其他粒級物料的結(jié)果變化不大，配合煤粉碎細(xì)度指標(biāo)降低了4.6 個百分點。交叉開篩投用后，每天增加焦炭產(chǎn)量74 t，緩解了焦炭產(chǎn)能不足的壓力。焦炭質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)顯示更加穩(wěn)定，焦炭熱態(tài)強度指標(biāo)合格率連續(xù)10 個月實現(xiàn)了100%，反應(yīng)后強度平均指標(biāo)達(dá)到70%。每年電耗節(jié)省78 840 元。