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        選煤廠塊煤防破碎技術(shù)探索

        2018-03-04 01:29:10邵燕祥
        選煤技術(shù) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:塊煤煤倉裝車

        邵燕祥

        (中赟國(guó)際工程股份有限公司,河南 鄭州450007)

        目前,化工、造氣、燒結(jié)等行業(yè)對(duì)塊煤需求量巨大,加之塊煤的銷售價(jià)格明顯高于末煤等產(chǎn)品,因此提高塊煤產(chǎn)率成為選煤廠增加經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。由于選煤廠塊煤分選、儲(chǔ)存、裝車、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的防破碎設(shè)施不完善及溜槽、輸送帶設(shè)計(jì)不合理等原因,塊煤在選、儲(chǔ)、裝、運(yùn)過程中被破碎,造成塊煤破碎率偏高。因此,如何最大限度地提高塊煤產(chǎn)率,成為選煤廠亟待解決的問題。

        為了保證塊煤產(chǎn)率,選煤廠在選、儲(chǔ)、裝、運(yùn)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié),根據(jù)不同作業(yè)需要,分別安裝斜坡鋼板、新型慣性導(dǎo)料槽、緩沖溜槽等設(shè)備、設(shè)施來提高塊煤產(chǎn)率,并且取得了較好效果。 為此,對(duì)不同防破碎方案進(jìn)行分析,以期為塊煤防破碎技術(shù)的選擇提供參考。

        1 塊煤破碎及原因分析

        (1)運(yùn)輸轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)。在煤炭運(yùn)輸過程中,破碎環(huán)節(jié)主要是轉(zhuǎn)載處,在轉(zhuǎn)載處塊煤與溜槽壁、膠帶或其他物體碰撞次數(shù)太多,且每次碰撞都使塊煤存在不同程度的破碎,致使塊煤產(chǎn)率大大降低。煤炭運(yùn)輸中完成轉(zhuǎn)載作業(yè)的多為溜槽,而選煤廠部分溜槽設(shè)計(jì)(形狀、傾角等)不合理,塊煤防破碎設(shè)計(jì)考慮不夠,導(dǎo)致塊煤轉(zhuǎn)載時(shí)落差大,與溜槽壁相互激烈碰撞而破碎,最終造成塊煤產(chǎn)率降低。

        (2)塊煤儲(chǔ)存環(huán)節(jié)。通常選煤廠煤倉落差在15~20 m之間,塊煤分級(jí)后入倉落差較大。當(dāng)煤倉的煤位較低時(shí),大量的入倉塊煤直接從機(jī)頭落到倉底,而塊煤自由下落的速度很大,有時(shí)高達(dá)15 m/s左右,致使塊煤之間、塊煤與其他物體之間相互激烈碰撞破碎或被摔碎,其限下率大幅增加。通過一組數(shù)據(jù)(表1)可以看出:入倉前后塊煤限下率之差高達(dá)22.97%,說明入倉過程中大量塊煤出現(xiàn)破碎。

        表1 入倉前后的塊煤限下率對(duì)比結(jié)果

        (3)原煤破碎環(huán)節(jié)。一般原煤準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的分級(jí)粒度為100 mm,>100 mm粒級(jí)物料經(jīng)手選后進(jìn)入破碎機(jī)。在人工揀選環(huán)節(jié),由于人工手選的隨意性較大,塊煤揀出率低,未被撿出的塊煤被破碎后造成過粉碎現(xiàn)象嚴(yán)重。

        (4)銷售裝車環(huán)節(jié)。一般選煤廠分選出的塊煤先入倉后經(jīng)膠帶或溜槽裝車銷售,在銷售不暢的情況下,塊煤需要落地儲(chǔ)存。在這個(gè)過程中塊煤與溜槽壁、膠帶等相互碰撞,加上下落時(shí)塊煤之間的相互碰撞,導(dǎo)致塊煤破碎量進(jìn)一步增加。

        2 塊煤防破碎原理

        根據(jù)塊煤選、儲(chǔ)、裝、運(yùn)全過程的實(shí)際情況,可以考慮從四個(gè)方面提高塊煤產(chǎn)率,具體表現(xiàn)為:

        (1)減少其他能量向動(dòng)能轉(zhuǎn)化。塊煤轉(zhuǎn)載過程中可能存在較高落差,在塊煤從高處向低處運(yùn)動(dòng)時(shí),重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能,導(dǎo)致塊煤運(yùn)動(dòng)速度增大,易造成塊煤被摔碎。因此,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,要保證塊煤運(yùn)動(dòng)路徑上的高差(膠帶與分級(jí)篩之間的高差、膠帶相互之間的高差等)在合理的范圍內(nèi),避免塊煤被摔碎。

        新莊選煤廠、劉河選煤廠在后期改造過程中,將塊煤轉(zhuǎn)載膠帶與分級(jí)篩的高差保持在20 cm,基本杜絕了塊煤被摔碎的現(xiàn)象。

        (2)減小碰撞物體之間的彈性恢復(fù)系數(shù)。在盡量使塊煤不破碎的前提下,增加反向作用力,以增加塊煤與溜槽壁、膠帶等的接觸時(shí)間,從而減小塊煤與其他物體的碰撞力度。

        兩個(gè)物體的接觸時(shí)間與兩者的材料性質(zhì)有很大關(guān)系,如果材料硬度大(即恢復(fù)系數(shù)大),則接觸時(shí)間短;反之,則接觸時(shí)間長(zhǎng)。在兩者碰撞壓縮過程中,接觸點(diǎn)附近材料受到的壓應(yīng)力較大,越靠近壓痕中心的材料所受的壓應(yīng)力越大,越早到達(dá)屈服極限。選煤廠通常在膠帶的受料點(diǎn)加裝緩沖托床,并在溜槽碰撞點(diǎn)加裝軟皮,以達(dá)到降低塊煤破碎的目的。

        (3)減小塊煤運(yùn)動(dòng)速度。因?yàn)閴K煤在膠帶或溜槽表面的運(yùn)動(dòng)速度很高,運(yùn)動(dòng)速度甚至能達(dá)到2.50 m/s,輸煤膠帶的運(yùn)行速度可能在6 m/s左右,高速運(yùn)動(dòng)的塊煤與溜槽壁、膠帶等物體碰撞后,塊煤勢(shì)必被撞碎[1-2]。

        塊煤運(yùn)輸膠帶的運(yùn)行速度要盡量選用低速,塊煤的主運(yùn)輸膠帶可以配置變頻調(diào)速裝置。根據(jù)煤質(zhì)情況和煤量情況,適當(dāng)調(diào)節(jié)膠帶運(yùn)行速度,既可滿足塊煤運(yùn)輸要求,又能滿足前后轉(zhuǎn)載點(diǎn)的防破碎要求。需要注意的是,在變頻調(diào)速的情況下,膠帶寬度要滿足其低速運(yùn)行時(shí)塊煤通過量的需求。

        (4)減少塊煤與其他物體的碰撞次數(shù)。在塊煤運(yùn)動(dòng)過程中,容易與溜槽壁、膠帶或其他物體發(fā)生碰撞,每次碰撞都使塊煤有一定破碎。多次碰撞效果的累積,必將使塊煤粒度變小,并使其產(chǎn)率降低。因此,可以從減小塊煤與其他物體的碰撞次數(shù)考慮,以提高塊煤產(chǎn)率。

        目前,薛湖選煤廠采用新型慣性導(dǎo)料槽運(yùn)輸塊煤,在塊煤運(yùn)動(dòng)過程中,以“液狀流”運(yùn)動(dòng)形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)“臺(tái)球流”形式,塊煤之間及塊煤與溜槽壁、膠帶等物體之間的碰撞次數(shù)大大減少。

        3 塊煤防破碎技術(shù)探索

        3.1 在塊煤倉內(nèi)安裝斜坡鋼板

        在塊煤倉內(nèi)安裝斜坡鋼板,可以減小塊煤運(yùn)動(dòng)速度及其與其他物體撞擊的力度和機(jī)會(huì),從而實(shí)現(xiàn)塊煤的緩慢入倉,以提高塊煤產(chǎn)率。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,可以以煤樣的平均摩擦角為依據(jù),通過模擬試驗(yàn)測(cè)算出斜坡鋼板的適宜安裝角度。

        根據(jù)薛湖選煤廠的毛煤煤樣粒度組成可以看出:>13 mm粒級(jí)物料所占比例為36.40%,煤樣的平均摩擦角為33.72°,斜坡鋼板的安裝角度對(duì)塊煤限下率的影響見表2。

        表2 斜坡鋼板的安裝角度與塊煤限下率的關(guān)系

        由表2可知:安裝角度偏大或偏小都影響塊煤限下率,對(duì)薛湖選煤廠塊煤來說,安裝角度以34°為宜[3-4]。如果安裝角度偏小,則影響塊煤下滑速度,塊煤容易聚集成堆而無法下滑,最終自落到倉底,導(dǎo)致煤塊被摔碎。如果安裝角度偏大,則塊煤運(yùn)動(dòng)速度加快,其在與其他物體接觸時(shí),碰撞力度增大,也容易被撞碎。

        中型塊煤倉和小型塊煤倉的斜坡鋼板安裝角度可稍作調(diào)整,如將小型塊煤倉的安裝角度調(diào)到32°左右,中型塊煤倉的安裝角度保持在34°。通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析(表3)可以看出,在將小型塊煤倉的斜坡鋼板安裝角度調(diào)整到32°后,塊煤限下率下降26.52%,說明塊煤防破碎措施使用效果良好[5-6]。

        3.2 選用緩沖溜槽撥輪機(jī)

        緩沖溜槽撥輪機(jī)屬于防破碎裝置[7-8],根據(jù)塊煤防破碎需要,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,可在塊煤從分級(jí)篩到帶式運(yùn)輸機(jī)之間的運(yùn)輸路徑上增設(shè)緩沖溜槽撥輪機(jī)。利用安裝在溜煤斗上口的超聲波煤位傳感器探測(cè)塊煤的積聚高度,通過PLC和變頻器控制溜煤斗下口撥輪機(jī)的開停和轉(zhuǎn)動(dòng)速度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)塊煤在落差處蠕動(dòng)下滑的自動(dòng)控制,以減小塊煤的下滑速度和碰撞機(jī)會(huì),達(dá)到塊煤防破碎的目的[1,9]。緩沖溜槽撥輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

        表3 斜坡鋼板安裝角度調(diào)整前后的塊煤限下率對(duì)比結(jié)果

        圖1 緩沖溜槽撥輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

        3.3 選用TDS智能干選機(jī)

        為了解決原煤準(zhǔn)備環(huán)節(jié)人工手選隨意性大的問題,可以采用TDS智能干選機(jī)對(duì)>50 mm粒級(jí)塊煤預(yù)先排矸,再通過人工挑選出塊煤中的矸石,以保證塊煤質(zhì)量,同時(shí)防止塊煤過粉碎。干河煤礦TDS智能干選機(jī)分選效果見表4。

        表4 干河煤礦TDS智能干選機(jī)分選效果Table 4 Performance data of the TDS dry cleaning machine used at Ganhe Coal Mine %

        由表4可知:經(jīng)過TDS智能干選機(jī)分選后矸石帶煤率僅為1.34%,煤帶矸石率為5.32%[10],設(shè)備分選精度高,排矸效果明顯轉(zhuǎn)好。

        3.4 選用雙系統(tǒng)裝車銷售

        通常選煤廠生產(chǎn)出來的塊煤先進(jìn)入產(chǎn)品倉或落地儲(chǔ)存,再通過裝車系統(tǒng)裝車銷售。在這個(gè)過程中,塊煤因多次轉(zhuǎn)載而破碎,導(dǎo)致塊煤限下率大幅增加。

        為此,可以考慮采用雙通道分叉溜槽雙系統(tǒng)裝車銷售,這樣塊煤既可直接汽運(yùn)裝車銷售,又可入倉儲(chǔ)存,運(yùn)輸轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)大大減少。此外,有的選煤廠采用集裝箱裝載運(yùn)輸塊煤,塊煤運(yùn)輸量增加,轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)減少,能夠有效解決塊煤破碎、運(yùn)輸虧噸及環(huán)保問題。

        4 結(jié)語

        提高塊煤質(zhì)量和提升塊煤產(chǎn)率是一個(gè)整體性問題,通過煤質(zhì)資料分析煤質(zhì)特性,重點(diǎn)研究選煤廠各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)塊煤產(chǎn)率的影響,找出薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分析,進(jìn)而確定合理的塊煤防破碎技術(shù),達(dá)到防止塊煤破碎,提高塊煤產(chǎn)率的目的,這對(duì)實(shí)現(xiàn)選煤廠經(jīng)濟(jì)效益最大化有著重要意義。

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