哈拉溝選煤廠篩分系統(tǒng)大塊煤旁路優(yōu)化改造

劉洵文，任 杰

(1.神東煤炭集團神東工程設(shè)計有限公司；2.神東煤炭集團 洗選中心，陜西 神木 719315)

哈拉溝選煤廠隸屬于神東煤炭集團洗選中心，為礦井型選煤廠。從2004年初期篩分系統(tǒng)建成投產(chǎn)，經(jīng)2005年、2012年2次改擴建，選煤廠生產(chǎn)能力已經(jīng)由最初的5.00 M/a提升至14.00 M/a?，F(xiàn)主要分選工藝為：原煤經(jīng)破碎篩分后，200～13 mm塊煤采用3套重介質(zhì)淺槽主洗和1套重介質(zhì)淺槽再洗，13～1.5 mm末煤采用3套有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選。分選后最終產(chǎn)品有塊精煤、末精煤、混煤(包括塊中煤、粗煤泥、細煤泥等)和矸石。

哈拉溝選煤廠篩分系統(tǒng)主要對原煤進行破碎和分級，并通過刮板機、膠帶機等運輸設(shè)備將不同粒徑的原煤轉(zhuǎn)載至下級生產(chǎn)系統(tǒng)。由于篩分系統(tǒng)建立時間最長，在歷次大的改擴建過程中篩分系統(tǒng)升級改造變動較小，現(xiàn)有設(shè)備及工藝流程與塊煤、末煤兩大配套系統(tǒng)相比較，存在明顯不足，嚴重制約了選煤廠生產(chǎn)效率的進一步提升?；诖耍?019年12月哈拉溝選煤廠對篩分系統(tǒng)中的大塊煤工藝流程進行了優(yōu)化改造，以提高設(shè)備生產(chǎn)效率。

1 篩分系統(tǒng)存在問題

哈拉溝選煤廠篩分系統(tǒng)于2004年建成投產(chǎn)，投產(chǎn)時主要設(shè)備有：201原煤膠帶機，203、204配煤刮板機，3臺單層香蕉篩(205、206、207)，對應(yīng)手選膠帶、破碎機、上倉膠帶機等。后經(jīng)擴建新增2套原煤棒條篩和破碎機(250、251、260、261)，2臺雙層香蕉篩(235、262)，并于2016年和2018年分2次將5臺香蕉篩替換為6臺雙層香蕉型弛張篩。篩分系統(tǒng)從建廠以來更多的是從設(shè)備上進行升級替換，工藝流程未做出較多調(diào)整。

1.1 改造前篩分系統(tǒng)工藝流程

大塊煤旁路系統(tǒng)未優(yōu)化改造前，篩分系統(tǒng)設(shè)備流程如圖1所示。

圖1 改造前篩分破碎系統(tǒng)設(shè)備流程

哈拉溝選煤廠破碎工藝采用開路破碎，原煤經(jīng)過棒條篩預(yù)篩選后，大于200 mm的塊煤進入破碎機，破碎后小于50 mm塊煤和經(jīng)棒條篩篩選出的小于200 mm塊煤一起進入下級配煤刮板機，配煤刮板機將其合理分配至6臺弛張篩進行13 mm分級后，200～13 mm粒級塊煤進入塊煤系統(tǒng)進行分選，小于13 mm粒級末煤進入末煤系統(tǒng)分選。經(jīng)分級后的200～13 mm粒級塊煤和小于13 mm粒級末煤都留有旁路系統(tǒng)經(jīng)膠帶機運輸至產(chǎn)品倉。

圖2 破碎系統(tǒng)流程

1.2 存在問題

哈拉溝選煤廠在2010年改造篩分系統(tǒng)時，僅安裝2臺型號為Shumar36×36RB的舒馬破碎機，當(dāng)時考慮舒馬破碎機具有能耗低等特點，且原煤處理量2 500 t/h，大塊物料最大瞬時量為250 t/h。單臺Shumar36×36RB性能見表1。

表1 Shumar36×36RB破碎機技術(shù)參數(shù)

Shumar36×36RB型號的舒馬破碎機單臺設(shè)計生產(chǎn)能力為300 t/h可以滿足生產(chǎn)要求。但在后期原煤膠帶機進行提速后，原煤平均運量3 050 t/h，最大瞬時量已達3 500 t/h，大塊物料最大瞬時量增加至約340 t/h，已超過Shumar36×36RB設(shè)計生產(chǎn)能力。另外當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)時出現(xiàn)地質(zhì)變化，大塊物料急劇增多時，2臺Shumar破碎機負荷過重，故障動作頻繁發(fā)生。對此，哈拉溝選煤廠已于2016年將1臺舒馬破碎機更換為MMD625加長(雙驅(qū))破碎機，最大生產(chǎn)能力達到400 t/h，一定程度上解決了大塊物料破碎問題。MMD625加長(雙驅(qū))破碎機參數(shù)見表2。

表2 MMD526加長(雙驅(qū))型破碎機參數(shù)

1.2.1 配煤刮板機負荷過重問題

哈拉溝選煤廠更換大功率破碎機后，雖然有效解決了破碎機過載、溜槽堆煤等問題，卻未從根本上解決篩分及其他設(shè)備負荷過重的問題。其中破碎機下級設(shè)備配煤刮板機就因為原煤小時量過大，刮板超出負荷運轉(zhuǎn)，出現(xiàn)馬蹄環(huán)頻繁斷裂、刮板拉翻的問題。

篩分配煤刮板機使用的是中煤張家口煤礦機械有限責(zé)任公司的產(chǎn)品，型號分別是SGB1600/220E和SGB1600/160E，具體參數(shù)見表3。

表3 篩分配煤刮板機參數(shù)

2臺刮板機總運輸能力為3 400 t/h，現(xiàn)原煤最大瞬時量超過3 500 t/h，當(dāng)刮板機電流過大時保護動作，導(dǎo)致篩分系統(tǒng)急停；另外2臺配煤刮板機入料全部集中在機尾，其入料方式是刮板機入料方式中耗能最大的方式；同時刮板機由于配煤需要，共設(shè)置20個使用液壓站控制的插板，插板開口處的剪切力使刮板受力變大。上述問題導(dǎo)致在相同過煤量的情況下，刮板磨損和馬蹄環(huán)開裂較嚴重。但限于廠房空間限制，原煤膠帶機、原煤分級篩、破碎機暫時無法改造，入料溜槽位置無法調(diào)整，入料方式無法改變。

1.2.2 弛張篩篩板強度較低問題

哈拉溝選煤廠篩分系統(tǒng)從建廠時的3臺香蕉篩至2018年增加更換至6臺弛張篩，篩機安裝位置未做大的調(diào)整，全部安裝在篩分三樓。從篩分四樓配煤刮板機塊煤落料口到篩分三樓弛張篩上層篩板落料點處，其落差約為3.6 m。哈拉溝選煤廠使用的弛張篩由美國Birtley公司制造，為雙層香蕉型弛張篩，其篩板材質(zhì)是使用高級聚氨酯，厚度為5 mm，設(shè)計使用壽命不小于4 000 h，篩板安裝使用壓入撬出式，即將楔條壓入軌座槽中，將篩板撬出的安裝形式。

由于6臺弛張篩在原香蕉篩安裝平臺進行安裝，其距離上級配煤刮板機出料口落差大，導(dǎo)致大塊煤落入弛張篩時對篩機上層聚氨酯篩板沖擊較大。在安裝弛張篩時未考慮此項因素的影響，使得弛張篩篩板磨損嚴重，導(dǎo)致使用壽命遠遠達不到設(shè)計小時數(shù)。在生產(chǎn)期間時常發(fā)生篩板破損或壓條脫落，經(jīng)現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)篩板破損或脫落主要發(fā)生在落料點處，對生產(chǎn)效率造成了嚴重影響。

2 篩分系統(tǒng)優(yōu)化方案

2.1 大塊煤旁路系統(tǒng)優(yōu)化方案

哈拉溝選煤廠在原煤膠帶機提速、篩分系統(tǒng)弛張篩改造后，針對新出現(xiàn)的問題，進行了仔細研究，提出對大塊煤進行旁路改造，以從根本上解決原煤過煤量較大造成下級刮板機和弛張篩故障頻發(fā)的問題。2019年12月選煤廠篩分系統(tǒng)大塊煤旁路系統(tǒng)優(yōu)化后的篩分系統(tǒng)工藝流程如圖3所示。

圖3 改造后篩分破碎系統(tǒng)設(shè)備流程

塊煤系統(tǒng)采用重介淺槽分選，其入選粒度下限可達13 mm或更低，對此，哈拉溝選煤廠考慮將大于200 mm的大塊煤經(jīng)過破碎后直接進入塊煤系統(tǒng)進行洗選。在改造前對原煤破碎機進行篩分試驗，結(jié)果見表4。

表4 大于200 mm原煤破碎篩分試驗結(jié)果

由表4可知，經(jīng)過破碎后的塊煤中200～13 mm塊煤產(chǎn)率92.40%，占了絕大部分；小于13 mm粒級占比較小，對塊煤淺槽分選效果基本不會造成影響； 大于200 mm粒級物料多是不規(guī)整物料，此部分物料一般為硬度較高的矸石，雖然經(jīng)過破碎后只占全部煤量的一小部分，但是通過破碎機進入系統(tǒng)后，卻是引起設(shè)備故障的主要原因。

考慮到大于200 mm大塊經(jīng)原煤配煤刮板機、弛張篩分級對整體塊煤分級、塊煤分選和預(yù)脫粉效果影響較小，且進入塊煤系統(tǒng)的矸石可經(jīng)再洗淺槽排出，對系統(tǒng)影響也較小。因此哈拉溝選煤廠將大塊煤破碎后的塊煤直接通過導(dǎo)料槽從篩分四樓導(dǎo)入篩分二樓塊煤轉(zhuǎn)載膠帶機上，并且在溜槽改造中將配煤刮板機機尾收縮3.5 m，從而有效地減少了進入刮板機和弛張篩的過煤量，降低了刮板機和弛張篩的負荷及故障率。

2.2 后期篩分系統(tǒng)優(yōu)化方案

(1)哈拉溝選煤廠在對大塊煤破碎工藝進行改造后，后期又對弛張篩的入料溜槽進行了改造，在弛張篩入料溜槽中增加了相應(yīng)的擋煤板，有效降低200～100 mm塊煤進入弛張篩的速度，從而降低大塊對篩板的沖擊。

(2)由于原煤配煤刮板機使用時間較長，其出料插板開口和弛張篩位置有錯位現(xiàn)象，哈拉溝選煤廠對其位置進行了適當(dāng)移動。對刮板機機尾進入下方對應(yīng)弛張篩的溜槽重新進行了加工，使原煤分級篩篩下物能直接進入篩機，從而降低了刮板機的負荷。

(3)在大塊煤旁路系統(tǒng)設(shè)計中，計劃對破碎后的塊煤使用13 mm的小型香蕉篩進行分級，經(jīng)溜槽將大于13 mm塊煤導(dǎo)入塊煤系統(tǒng)，篩下小于13 mm的小塊煤去末煤進行分選。此計劃現(xiàn)暫時未實現(xiàn)，如實現(xiàn)可有效保證進入塊煤系統(tǒng)分選的塊煤粒度。

3 優(yōu)化后的效果

大塊煤旁路系統(tǒng)改造前后近一年的時間，對配煤刮板機和弛張篩的故障時間、材料消耗進行統(tǒng)計分析表明，篩分系統(tǒng)生產(chǎn)狀況得到明顯好轉(zhuǎn)。

(1)刮板機負荷降低，配煤刮板機電流大約降低3 A，有效減輕了刮板機負荷。

(2)完成大塊煤旁路系統(tǒng)改造后，配煤刮板機故障次數(shù)明顯減少，生產(chǎn)效率得到提升。篩分系統(tǒng)每月故障降低0.5 h，每年僅啟停設(shè)備電耗就節(jié)省約45萬元，見表5。

表5 2019—2020年配煤刮板機故障時間統(tǒng)計

(3)大塊煤旁路系統(tǒng)改造使得配煤刮板機的刮板消耗大幅下降，每年節(jié)約刮板約50根，按照每根刮板320元計，約節(jié)約1.6萬元，見表6。

表6 2018—2020年配煤刮板機刮板使用統(tǒng)計

(4)弛張篩篩板消耗量降低，設(shè)備完好率提升，預(yù)脫粉效果增強。大塊煤改造后每年篩板消耗量減少50塊，每塊單價為2 930元，約節(jié)約2930×50=14.65萬元，見表7。

表7 2018—2020年弛張篩篩板使用統(tǒng)計

4 結(jié) 語

哈拉溝選煤廠通過大塊煤旁路系統(tǒng)改造及后期優(yōu)化，使篩分系統(tǒng)故障率明顯降低，為選煤廠進一步提高生產(chǎn)效率提供了保障，降低了材料消耗，提高了全系統(tǒng)生產(chǎn)效率。