HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機(jī)在斜溝選煤廠的應(yīng)用

劉小會

(山西焦煤西山煤電斜溝選煤廠，山西 興縣 033602)

1 概 況

斜溝選煤廠隸屬于山西西山晉興能源有限責(zé)任公司，位于山西省呂梁地區(qū)興縣縣城以北50 km處魏家灘鎮(zhèn)，是一座處理能力15.0 Mt/a的現(xiàn)代化礦井型煉焦煤選煤廠，分兩期建設(shè)安裝，現(xiàn)一、二期系統(tǒng)均已投入生產(chǎn)運(yùn)行。主要工藝流程為：150～50 mm塊煤重介淺槽排矸，50～1.2 mm末煤有壓兩產(chǎn)品重介旋流器主再選，1.2～0.2 mm粗煤泥(分級旋流器底流)進(jìn)入TCS分選機(jī)分選，0.2 mm以下細(xì)煤泥(濃縮旋流器底流)沉降離心機(jī)脫水回收，小于0.045 mm極細(xì)煤泥快開壓濾機(jī)脫水回收。

隨著煤炭市場競爭的日趨激烈，用戶對煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格，水分成為評價混煤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一[1]。刮刀卸料離心脫水機(jī)是目前選煤廠采用較多的粗煤泥脫水設(shè)備，斜溝選煤廠粗煤泥脫水設(shè)備采用8臺Ludowici HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機(jī)，該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，維修方便，安全可靠，脫水效率高等特點(diǎn)，在斜溝選煤廠應(yīng)用以來，經(jīng)過多處改造，取得較好的應(yīng)用效果，滿足了混煤產(chǎn)品對水分的要求。

2 工作原理及結(jié)構(gòu)

HFC1300型離心機(jī)是一種通用的臥式刮刀卸料離心機(jī)，物料經(jīng)入料管到達(dá)刮刀和篩籃底部，受離心機(jī)作用緊貼篩面，由于刮刀和篩籃存在速度差，在刮刀的作用下，料層均勻地向篩籃大端移動，脫水后的物料從篩籃大端甩出，落入機(jī)殼下部的產(chǎn)品排料口。物料中的水在離心力作用下透過料層和篩縫甩向殼體四周，沿內(nèi)壁流向離心液出口[2]，臥式刮刀卸料離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 臥式刮刀卸料離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)

3 運(yùn)行中存在的問題

HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機(jī)在斜溝選煤廠投入使用后，主要用于脫除小于1.2 mm 粒級粗煤泥的水分。使用初期發(fā)現(xiàn)離心機(jī)有以下問題，影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。

3.1 篩籃給料端篩網(wǎng)磨損嚴(yán)重

篩籃是離心脫水機(jī)的關(guān)鍵部件，主要由上法蘭、下法蘭、加強(qiáng)肋、加強(qiáng)環(huán)、不銹鋼錐形網(wǎng)筒(結(jié)構(gòu)簡圖見圖2 )組成，其中不銹鋼錐形網(wǎng)筒由數(shù)塊扇形篩網(wǎng)組焊而成(在專用胎具上組焊，胎具自主設(shè)計(jì)外委加工)，扇形篩網(wǎng)是由不銹鋼絲軋制成特殊形狀的篩條和支撐條通過專用設(shè)備焊接成型的，篩條沿篩籃圓錐母線排列。為了減輕篩縫堵塞，篩縫做成上小下大。

離心機(jī)現(xiàn)場使用后發(fā)現(xiàn)篩籃磨損快，更換周期短，平均使用壽命只有20 d。主要原因是離心機(jī)工作時物料經(jīng)入料管給到刮刀和篩籃小端底部的篩網(wǎng)表面，小端篩網(wǎng)受到物料和刮刀的共同擠壓作用，摩擦力較大，導(dǎo)致篩籃小端篩網(wǎng)破損快，篩籃使用周期縮短，既降低了物料的分離精度，又增加了生產(chǎn)成本，加重了檢修工的勞動強(qiáng)度。

3.2 刮刀葉片磨損嚴(yán)重

螺旋刮刀是帶有耐磨層的鋼結(jié)構(gòu)，原離心機(jī)的刮刀葉片耐磨層為金剛砂，在實(shí)際使用中，檢修拆卸下的刮刀葉片外的耐磨層磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了刮刀的正常運(yùn)行，磨損后的刮刀與篩籃間隙變大，脫水效果變差。耐磨層磨損后，需要更換新的刮刀或送返Ludowici廠返修，使用壽命僅6個月，增加了生產(chǎn)成本。

3.3 產(chǎn)品水分偏高

通過查看離心機(jī)技術(shù)參數(shù)，離心機(jī)產(chǎn)品水分為14%以下，實(shí)際使用過程中通過煤質(zhì)采樣檢測發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品水分普遍偏高，平均在16%。粗煤泥產(chǎn)品水分高會造成洗混煤水分偏高，發(fā)熱量低。這樣水分高的煤會給儲存、運(yùn)輸和使用造成浪費(fèi)和困難，特別是在北方地區(qū)冬季外運(yùn)煤凍結(jié)難以卸車，易引發(fā)煤質(zhì)糾紛。

3.4 離心液管翻料

在離心機(jī)工作過程中，物料中的水在離心力作用下透過料層和篩縫甩向殼體四周，沿內(nèi)壁流向離心液口排出?，F(xiàn)場運(yùn)行中，經(jīng)常出現(xiàn)離心液槽翻水，造成了現(xiàn)場管路設(shè)備的污染。另外離心液中包含有5%～20%的固體物料，曾多次發(fā)生離心液管路堵塞事故，離心液管堵塞后，煤泥水系統(tǒng)停頓，處理疏通時間長，制約了系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

3.5 產(chǎn)品排料溜槽排料不暢

離心機(jī)工作過程中，在刮刀的作用下，料層均勻地向篩籃大端移動，脫水后的物料從篩籃大端甩出，落入機(jī)殼下部的排料口，經(jīng)產(chǎn)品排料溜槽進(jìn)入刮板輸送機(jī)。原產(chǎn)品排料溜槽為普通鋼板焊接而成。脫除水分后的產(chǎn)品煤泥打在溜槽壁后極易粘連在溜槽內(nèi)壁，時間長后易造成排料溜槽堵塞，發(fā)生離心機(jī)同步、跳閘等故障，影響了設(shè)備正常運(yùn)行。生產(chǎn)中需要崗位工多次人工疏通排料溜槽，加重了崗位工的工作強(qiáng)度。

3.6 主軸在產(chǎn)品倉內(nèi)密封端密封不嚴(yán)，軸承磨損

HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機(jī)在斜溝選煤廠投入使用后發(fā)生多次離心機(jī)主軸軸承異響、磨損事故，主要原因是主軸在產(chǎn)品倉內(nèi)密封端密封不嚴(yán)，造成煤泥竄入軸承內(nèi)端面，長時間摩擦后軸承損壞。主軸軸承磨損后，需要送返Ludowici廠返修，增加了生產(chǎn)成本。

4 改進(jìn)措施

4.1 篩籃的改造

磨損后的篩籃拆卸下后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)磨損發(fā)生在篩籃入料端(圖2中陰影位置)，位置集中在上法蘭與第一段加強(qiáng)環(huán)間的篩網(wǎng)。為解決該問題，技術(shù)人員對圖中陰影位置的篩網(wǎng)進(jìn)行了雙層焊接加固，雙層篩網(wǎng)提高了篩籃給料端的耐磨強(qiáng)度，延長了篩籃的使用壽命，改進(jìn)后篩籃平均壽命提高到45 d。

4.2 刮刀葉片的改造

為解決刮刀葉片外緣耐磨層的磨損問題，技術(shù)人員選用了在其他選煤設(shè)備應(yīng)用較多的氧化鋁耐磨陶瓷片。它是以氧化鋁為主要原料，以稀有金屬氧化物為熔劑，經(jīng)超高溫焙燒而成的特種剛玉陶瓷配件。氧化鋁耐磨陶瓷片具有硬度大(硬度僅次于金剛石)、耐磨性能極強(qiáng)、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。將耐磨陶瓷片均勻的貼于刮刀葉片外緣(見圖3)，增加了刮刀葉片的強(qiáng)度和抗磨能力，保證了離心機(jī)脫水設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行。

4.3 離心機(jī)入料弧形篩的改造

斜溝選煤廠煤泥水工藝為小于1.2 mm粒級經(jīng)分級旋流器分級后，溢流入煤泥水桶，底流入TCS分選機(jī)分選，分選后的溢流經(jīng)分級旋流器分級后，底流入弧形篩經(jīng)脫水后篩上物進(jìn)入粗煤泥離心脫水機(jī)，脫水后的煤泥摻入混煤做為銷售產(chǎn)品[3]。

經(jīng)現(xiàn)場采樣化驗(yàn)分析離心機(jī)入料濃度平均在41%左右，入料濃度低于設(shè)計(jì)入料濃度，造成離心機(jī)脫水效果低于預(yù)期，產(chǎn)品水分普遍偏高。檢查發(fā)現(xiàn)由于原弧形篩篩條一側(cè)磨損后，大大降低了弧形篩的脫水、脫泥效果，造成弧形篩篩上物料濃度低于離心機(jī)預(yù)期值。

經(jīng)現(xiàn)場考察后對弧形篩進(jìn)行了改造，在弧形篩篩面上加裝擊打器，打擊裝置能及時將篩網(wǎng)縫隙內(nèi)的細(xì)粒物料清除。弧形篩上安裝的振動電機(jī)又能使篩網(wǎng)產(chǎn)生一定頻率的振動，使得篩網(wǎng)上面的物料分布比較均勻，輸送通暢。從而順利完成弧形篩的脫水、脫泥和分級作業(yè)。這樣提高了煤泥水脫水效率，減輕了篩縫堵塞，使后續(xù)煤泥離心機(jī)達(dá)到較好的工況效果，保證了產(chǎn)品水分[4]。振動擊打弧形篩示意見圖4。

圖4 振動擊打弧形篩示意

4.4 離心液管加裝排氣管路

經(jīng)過現(xiàn)場排查分析，離心機(jī)濾液管(管徑200 mm)均為直角設(shè)計(jì)，水平段長度在1 m左右。由于離心液有一定濃度，在直角管路中流動速度慢，易產(chǎn)生憋壓現(xiàn)象，因此，易造成離心液槽翻水、管路堵塞[5]。

通過在每臺離心機(jī)離心液管水平段加裝一段排氣管路(管徑150 mm)，使離心液管憋壓問題得到解決，離心液流動更加順暢，管路堵塞的事故次數(shù)大大降低。

4.5 產(chǎn)品排料溜槽的改造

經(jīng)現(xiàn)場排查分析，產(chǎn)品排料溜槽為普通鋼板焊接而成。排料堵塞往往發(fā)生在離心機(jī)刮刀旋轉(zhuǎn)線兩側(cè)的溜槽壁，主要是由于脫水后的煤泥含有一定水分，產(chǎn)品煤泥打在溜槽壁后極易粘連在溜槽內(nèi)壁，運(yùn)行一段后煤泥越積越多，發(fā)生堵塞。

在易堵塞的溜槽壁焊接薄不銹鋼板，不銹鋼鋼板表面光潔，有較高的可塑性、韌性和機(jī)械強(qiáng)度，耐腐蝕，不易生銹。煤泥打到鋼板表面不易發(fā)生黏結(jié)，大大降低了溜槽堵塞事故的發(fā)生。

4.6 主軸與離心機(jī)產(chǎn)品倉連接處加裝不銹鋼防塵擋圈

針對主軸在產(chǎn)品倉內(nèi)密封端密封不嚴(yán)，煤泥竄入軸承內(nèi)端面，造成軸承損壞的問題，在主軸與離心機(jī)產(chǎn)品倉連接處加裝不銹鋼防塵擋圈(見圖5)，避免了煤泥竄入軸承端面，提升了主軸的使用壽命。

圖5 加裝不銹鋼防塵擋圈的主軸

5 應(yīng)用效果及效益分析

5.1 應(yīng)用效果

通過對離心機(jī)的一系列改造，HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機(jī)在斜溝選煤廠運(yùn)行穩(wěn)定，粗煤泥產(chǎn)品水分由改造前的16%減低到13%，延長了篩籃和刮刀的使用壽命，離心液翻料和排料溜槽堵塞問題得到了有效解決，改造成果顯著，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2 效益分析

(1)斜溝選煤廠年入洗原煤1 500 萬t，粗煤泥量占混煤產(chǎn)率7%左右，粗煤泥水分由16%降低到13%，混煤水分降低0.15%?；烀寒a(chǎn)率按60%計(jì)，每年可減少鐵路無效運(yùn)輸1500萬t×60%×0.15% =1.35 萬t。鐵路運(yùn)費(fèi)110 元/t，每年可節(jié)省運(yùn)費(fèi)1.35 萬t×110 元/t=148萬元。

(2)離心機(jī)篩籃壽命提高了1倍，每臺離心機(jī)每年可節(jié)省更換篩籃9個，篩籃單價0.5 萬元，全廠共8臺離心機(jī)，每年共節(jié)省篩籃更換費(fèi)用：9×8×0.5萬=36萬元。

(3)離心機(jī)刮刀壽命提高了1倍，每臺離心機(jī)每年可節(jié)省更換刮刀1個，刮刀單價1 萬元，全廠共8臺離心機(jī)，每年共節(jié)省刮刀更換費(fèi)用：8×1萬=8萬元。

每年共節(jié)省成本：148萬元+36萬元+8萬元=192萬元，經(jīng)濟(jì)效益可觀，改造效果顯著。

6 結(jié) 語

斜溝選煤廠對HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機(jī)在使用中篩籃、刮刀壽命短，主軸磨損，離心液管翻料、產(chǎn)品排料溜槽堵塞及產(chǎn)品水分高等問題，進(jìn)行了針對性地改造，有效解決了離心機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問題，完善了設(shè)備的性能，大大降低了選煤廠因等待離心機(jī)維修而停產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失，促進(jìn)了生產(chǎn)順利進(jìn)行，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。