于鳳芹

(中煤科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司 選煤工程二所， 河南 平頂山 467002)

在傳統(tǒng)動力煤分選工藝中，一般采用13 mm分級，但近年來隨著煤炭市場形勢以及井下開采條件的變化，僅采用13 mm分級，篩下產(chǎn)品的質(zhì)量越來越不能滿足市場要求，因此降低分選下限，對動力煤進(jìn)行深度分選已經(jīng)成為各大煤炭集團(tuán)面臨的首要問題。

深度分選即對原煤進(jìn)行深度分級，即篩分粒度由13 mm減小至 6 mm或6 mm以下，這不但能增加原煤入選量，而且可以提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量，更加適應(yīng)煤炭市場的變化。降低分選下限至6 mm，首先面臨篩分設(shè)備的選擇問題[1-3]。由于技術(shù)限制，采用13 mm分級時(shí)，多采用香蕉篩，但這類型篩機(jī)在處理濕粘物料或篩分粒度為6 mm時(shí)，處理能力和篩分效率并不高。隨著選煤技術(shù)的發(fā)展，針對細(xì)粒煤篩分的設(shè)備越來越多，出現(xiàn)了弛張篩、高幅篩和交叉篩等高效篩分設(shè)備。文章將從工作原理、技術(shù)特點(diǎn)、設(shè)備維護(hù)、設(shè)備價(jià)格等方面對弛張篩、高幅篩和交叉篩進(jìn)行總結(jié)、歸納，為動力煤深度分選所需的關(guān)鍵篩分設(shè)備選擇提供參考。

1 弛張篩

弛張篩是目前動力煤深度篩分工藝中應(yīng)用較為普遍的設(shè)備，設(shè)備分為進(jìn)口和進(jìn)口組裝兩種類型，進(jìn)口設(shè)備主要以天馬集團(tuán)的LIWELL弛張篩和奧地利賓得弛張篩為代表，進(jìn)口組裝的弛張篩主要是優(yōu)格瑪和奧瑞弛張篩。

1.1 工作原理

目前，LIWELL弛張篩最大篩寬可以達(dá)到3 000 mm。結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由兩個(gè)篩箱組成，弛張篩可變形篩面的一端安裝在內(nèi)側(cè)篩框的橫梁上，另一端則安裝在外側(cè)篩框的橫梁上，偏心軸帶動兩個(gè)篩箱進(jìn)行反向的直線往復(fù)運(yùn)動，篩板則進(jìn)行交替的拉緊和松馳運(yùn)動，這種交替狀態(tài)可使篩板上的物料做類似蹦床的運(yùn)動，此時(shí)物料最高加速度可達(dá)50 g，確保了待篩物料的徹底松散及快速分離，防止了顆粒堵孔問題的出現(xiàn)。但由于弛張篩工作原理獨(dú)特，很難實(shí)現(xiàn)雙層篩分。

圖1 LIWELL弛張篩結(jié)構(gòu)圖

賓得弛張篩與普通圓振動篩的原理相同，篩面安裝在浮動框架上，振動器產(chǎn)生的離心力使篩框產(chǎn)生振動，當(dāng)篩面隨著篩框振動時(shí)，還將產(chǎn)生一個(gè)附加的振動，此時(shí)聚氨酯篩面連續(xù)不斷的做擴(kuò)張、收縮運(yùn)動，進(jìn)而獲得較高的加速度。賓得弛張篩可以實(shí)現(xiàn)雙層篩分，目前賓得馳張篩最大篩寬可達(dá)3 000 mm，其聚氨酯篩面可承受50 g的重力加速度及每分鐘800次的曲張[4-5]。

優(yōu)格瑪、奧瑞弛張篩振動原理與一般直線振動篩的原理相同，共振系統(tǒng)由線性振動的固定篩框和浮動篩框組成，且二者產(chǎn)生相對運(yùn)動，在這個(gè)過程中，彈性聚氨酯篩面以800次/min的頻率做著擴(kuò)張、收縮運(yùn)動，高速的加速度有效地防止了篩孔堵塞現(xiàn)象，這類型弛張篩多采用香蕉篩機(jī)型，也可實(shí)現(xiàn)雙層篩分，一般常用的篩寬為3 600 mm，最大篩寬可達(dá)到4 200 mm。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

(1) LIWELL弛張篩入料上限為80 mm，但由于篩機(jī)振幅較大，且篩網(wǎng)采用聚氨酯篩面，在入料時(shí)，大塊煤易將篩面砸壞，故入料上限一般被控制在80 mm以下。若入料粒度>80 mm，應(yīng)采用兩段篩分。優(yōu)格瑪、奧瑞弛張篩因其振動原理與LIWELL弛張篩不同，上層選用鋼板，下層選用聚氨酯，實(shí)現(xiàn)了雙層篩設(shè)計(jì)，其入料上限也可增大至150,甚至可以達(dá)到200 mm。

(2)包頭能源公司李家壕煤礦選煤廠采用LIWELL馳張篩進(jìn)行6 mm篩分時(shí)，處理能力為8～12 t/(h·m2)，平均篩分效率>85%，并穩(wěn)定在90%左右[6]。優(yōu)格瑪、奧瑞弛張篩在進(jìn)行6 mm分級時(shí)，篩分效率比LIWELL馳張篩稍低，處理能力在10～15 t/(h·m2)范圍內(nèi)。

(3)弛張篩受物料水分、粘度影響較大，當(dāng)水分、粘度增加時(shí)，篩分效率隨之降低。

(4)當(dāng)處理能力為500 t/h時(shí)，弛張篩功率為37kW[7-9]。

1.3 設(shè)備維護(hù)

弛張篩的維護(hù)工作主要是更換篩板，更換周期一般為3～6個(gè)月。

1.4 設(shè)備價(jià)格

弛張篩設(shè)備價(jià)格差別較大，單臺處理能力為500 t/h的LIWELL弛張篩，價(jià)格在200萬元左右，而相同處理能力的優(yōu)格瑪、奧瑞單層弛張篩的價(jià)格在110萬元左右，雙層篩價(jià)格一般在150～160萬元范圍內(nèi)。因此馳張篩的選型需重點(diǎn)關(guān)注入料上限、篩分粒度、布置空間及價(jià)格等因素。

2 高幅篩

高幅篩是新鄉(xiāng)威猛公司生產(chǎn)的細(xì)粒級篩分設(shè)備，具有分段篩分，分節(jié)振動，動力輸出均勻及整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

2.1 工作原理

高幅篩采用大振幅、大振動強(qiáng)度、較低振頻來完成濕粘原煤篩分。高幅篩結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中脆性試樣處在彎拉應(yīng)力作用下, 試樣內(nèi)部裂紋的萌生和擴(kuò)展要比壓縮試樣快得多, 隨之產(chǎn)生的微震和電荷感應(yīng)特征也明顯不同于壓縮破裂時(shí)(可參見文[19])的特征。在三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中試樣產(chǎn)生的微震和電荷感應(yīng)信號事件數(shù)明顯比壓縮破裂時(shí)少，而且強(qiáng)度也低,因此分析在不同荷載作用下試樣破裂過程的微震和電荷感應(yīng)信號特征，可以深入了解材料破裂過程與微震和電荷感應(yīng)現(xiàn)象之間的關(guān)系。

圖2 高幅篩結(jié)構(gòu)圖

高幅篩由1～6臺電機(jī)驅(qū)動，一臺電機(jī)驅(qū)動一段篩面，一臺處理能力為500 t/h的高幅篩，一般需要5～6臺振動電機(jī)。高幅篩中只有篩網(wǎng)和激振器參與振動，篩機(jī)的側(cè)板、頂蓋、底座均已固定，不參與振動。根據(jù)物料性質(zhì)不同，高幅篩振幅可在15～25 mm之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。高幅篩的最佳篩寬為2 800 mm，當(dāng)篩寬>2 800 mm時(shí)，全寬均勻布料較為困難。高幅篩為了避免布置長度過長，系統(tǒng)布料裝置可一次給入上下布置、對頭布置的單個(gè)高幅篩，系統(tǒng)最高處理量可達(dá)1 600 t/h,但該系統(tǒng)需要的空間較高。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

(1)高幅篩要求入料粒度<50 mm，入料粒度過大，篩板壽命大幅度縮減。

(2)一臺處理能力為500 t/h的GFS2876高幅篩，平均篩分效率為85%。

(3)高幅篩受物料水分、粘度影響較大，隨物料水分、粘度的增大，篩分效率大幅下降。

(4)一臺處理能力為500 t/h的高幅篩，設(shè)備功率一般在55～66 kW之間。

2.3 設(shè)備維護(hù)

由于高幅篩的篩條容易脫落，篩網(wǎng)更換周期為3～6個(gè)月。

2.4 設(shè)備價(jià)格

一臺處理能力為500 t/h的高幅篩，價(jià)格一般在60～80萬元。

3 交叉篩

3.1 工作原理

為了節(jié)省長度空間，交叉篩驅(qū)動裝置多采用雙邊布置。交叉篩的篩面由多組同向旋轉(zhuǎn)的篩軸組成，每根篩軸安裝若干等距篩片，相鄰篩軸上的篩片交叉排列，形成“動態(tài)篩孔”結(jié)構(gòu)。物料在篩面滾動過程中不斷進(jìn)行分層，其中小顆粒下移，大顆粒向前滾動；小顆粒長時(shí)間接觸篩孔，通過相鄰篩片“手搓式”作用完成強(qiáng)制透篩過程，大顆粒滾動中不斷沖擊、打散團(tuán)聚顆粒，同時(shí)清理粘附在篩片上的細(xì)微顆粒，起到自清理的目的。篩軸下設(shè)有刮泥板，用于清理殘留顆粒，確保篩分過程中篩孔通透，篩分作業(yè)不堵、不沾、不卡料。當(dāng)篩寬選定為2 200 mm時(shí)，交叉篩性價(jià)比最高，若篩寬為2 600 mm時(shí)，設(shè)備價(jià)格則為原價(jià)格的1.2～1.25倍。交叉篩對3 mm物料進(jìn)行分級，篩分效率可達(dá)60%以上，對6 mm物料進(jìn)行分級，篩分效率在90%以上[11]。交叉篩工作原理如圖3所示[12-13]。

圖3 交叉篩工作原理圖

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

(1)交叉篩的入料上限可達(dá)100 mm。

(2)交叉篩處理量大，細(xì)篩(<13 mm)單機(jī)處理量可達(dá)70～100 t/(h·m2),超細(xì)篩(分級粒度<3 mm)單機(jī)處理量可達(dá)30～50 t/(h·m2)。

(3)原煤水分對交叉篩篩分效率基本無影響[14]，當(dāng)物料水分較高時(shí)，如水分在12%～40%范圍內(nèi)，交叉篩效率仍可保持在90%以上。

(4)交叉篩功耗較大，一臺處理能力為500 t/h的交叉篩，大約需要滾軸22條，功率可達(dá)121kW。

3.3 設(shè)備維護(hù)

交叉篩設(shè)備運(yùn)行可靠，不易出現(xiàn)斷軸及設(shè)備堵篩的故障。當(dāng)篩片磨損，導(dǎo)致分級粒度過大，不能滿足生產(chǎn)要求時(shí)，則需要更換篩軸，但成本較高，且耗時(shí)較長，因此對于交叉篩，一定要預(yù)留足夠的檢修時(shí)間。

3.4 設(shè)備價(jià)格

一臺處理能力為500 t/h的交叉篩，其價(jià)格在120～130萬元之間。

4 綜合分析

在6 mm動力煤深度分級中可選用弛張篩、高幅篩及交叉篩三種設(shè)備，弛張篩、高幅篩及交叉篩的技術(shù)性能、設(shè)備維護(hù)及設(shè)備價(jià)格對比結(jié)果見表1。

表1 弛張篩、高幅篩及交叉篩綜合對比結(jié)果

注：按照一臺處理能力為500 t/h的設(shè)備計(jì)算。

三種篩分設(shè)備的篩分原理各不相同，從篩分效率方面分析，弛張篩與高幅篩適用于物料相對干燥的工況，交叉篩適用于粘濕物料；在相同處理量下，從設(shè)備功耗方面分析，交叉篩>高幅篩>弛張篩；從設(shè)備價(jià)格方面分析，高幅篩<交叉篩<弛張篩。從設(shè)備維護(hù)方面分析，弛張篩要優(yōu)于高幅篩，高幅篩優(yōu)于交叉篩。

5 結(jié)語

通過對弛張篩、高幅篩及交叉篩的技術(shù)性能、設(shè)備維護(hù)及設(shè)備價(jià)格等方面進(jìn)行對比分析，對選煤廠深度篩分設(shè)備選取工作提供了一定借鑒，由于選煤廠具體情況不同，在選擇分級設(shè)備時(shí)，還需要根據(jù)物料粘度、工藝要求、篩分粒度、現(xiàn)場布置條件、生產(chǎn)維修條件及經(jīng)濟(jì)情況合理選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王 超，吳東方，劉高楊.動力煤選前脫粉分級的必要性及技術(shù)發(fā)展的探索[J].煤炭技術(shù),2014(10):261-263.

[2] 鄭鈞迪.動力煤脫粉入洗的必要性分析[J].煤炭加工與綜合利用,2013(6):34-36.

[3] 李 敏.動力煤分選新工藝——干法脫粉[J].煤炭技術(shù),2016(10):319-320.

[4] 劉鋼槍，楊勝林，劉 強(qiáng)，等.弛張篩在選煤廠的應(yīng)用及對動力煤選煤工藝的創(chuàng)新發(fā)展[J].煤炭加工與綜合利用,2016(1):46-47.

[5] 李緒國.我國煤炭資源安全高效綠色開發(fā)現(xiàn)狀與思路[J].煤炭科學(xué)技術(shù), 2013, 41(8):53-57,73.

[6] 智國軍，柴 進(jìn).弛張篩強(qiáng)化動力煤深度篩分過程的應(yīng)用[J].選煤技術(shù),2017(6):31-35，38.

[7] 曹銀南.弛張篩不同入料量的工藝性能研究[J].煤炭加工與綜合利用,2016(9): 40-41,45.

[8] 彭稼松，曹銀南，張兵兵.Binder弛張篩在張集選煤一廠的應(yīng)用[J].煤炭加工與綜合利用,2016(1): 18-20.

[9] 郝 俊，陳開玲.朔中選煤廠動力煤干法篩分脫粉的可行性研究[J].選煤技術(shù),2017(6):68-71.

[10] 白 雪. 燃煤電廠新選擇：高效篩分設(shè)備交叉篩[N].中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)，2014-08-09.

[11] 崔淑玲.篩片交叉篩篩分設(shè)備的研制及應(yīng)用[J].煤炭加工與綜合利用,2015(7): 1-2,7.

[12] 袁小強(qiáng)，郭 俊.交叉篩在流化床鍋爐輸煤系統(tǒng)應(yīng)用[J].中國循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電,2014(2):61.

[13] 范超群,趙洪宇,紀(jì) 龍，等.弛張篩篩分效果影響因素及發(fā)展趨勢分析[J].選煤技術(shù)，2013(1)：88-90.

[14] 陳子彬，孫 剛.潮濕細(xì)粒煤篩分機(jī)械大型化的發(fā)展前景[J].煤炭加工與綜合利用,1999(6):4-6.