郭麗紅
(山西陽煤寺家莊煤業(yè)有限責任公司, 山西 陽泉 045000)
選煤廠設計能力為320萬t/a,洗選工藝流程中采用處理原煤能力為45~350 mm粒級的DMST-20型跳汰機,跳汰面積為25 m2分選粒級原煤,跳汰面積為15 m2分選-0.5 mm粒級煤泥,并與尾煤壓濾機聯合生產,分選的主產品為精煤,選煤廠要求該精煤必須達到質量灰分不超過9%,全水分不能超過8%,洗選的副產品為中煤、矸石、煤泥等。
選煤廠DMST-20型跳汰機雖洗選產品種類滿足要求,但是還存在諸多問題:跳汰機篩板一段傾角固定為3°,二段傾角固定為1°,一旦洗選的煤質發(fā)生變化,無法調控篩板傾角來改變床層移動,更沒辦法控制精細的狀態(tài)分層;跳汰機未安裝數控風閥,致使精細調整煤洗選跳汰制度不能形成,操作人員容易被煤泥污染物遮擋視線,經常造成誤操作;較長的排料輪的使用,矸石、中煤在排料道中段速度高于兩側,引起床層運動不均,嚴重阻礙洗選效果,特別是矸石較為堅硬,受載荷影響,容易致使排料輪磨損而產生故障;排料仍然采用手動,重復次數頻繁,勞動強度高,而且調配也不均勻。跳汰機的這些問題不僅影響了選煤廠的生產能力,還大大增加了運行成本,為此,針對DMST-20型跳汰機現存問題,對其結構提出改進設計,希望對選煤廠提供一定的理論指導。
選煤廠跳汰機篩板傾角是固定的,跳汰機風壓、風量、水流、篩板傾角、跳汰制度等因素決定了跳汰機的篩板上的原煤運動及分層機理[1-2],嚴重限制了洗選效果。為了改善篩板原煤運動和分層效果,根據DMST-20型跳汰機現有設計,將篩板傾角設計為可在線調控,篩板傾角可以調節(jié)的范圍為矸石段1°~6°,中煤段2°~5°,驅動采用液壓裝置調控,改進后的跳汰機詳見圖1所示,改變跳汰機傾角可以為原煤運動以及分層提供新的解決思路。
原煤經過選煤廠跳汰機篩板洗選后,分層完畢后的最下層較重物料必須及時排除[3],不然會影響后續(xù)的洗選效果,而且底層排除的重物還應滿足及時性、連續(xù)性和可操作性原則[4]。DMST-20型跳汰機將底流重物導入到預設料倉,在電機驅動葉輪轉向作用下擠向前移動,但是排料部的排料輪較長、面積大,致使中段物料移動速度遠高于兩側,床層運動完全不一致,經常造成洗選的產品不合要求。受矸石等堅硬物體作用,葉輪易受擠壓被劃傷或者變形,不僅更換葉輪頻繁,也影響了跳汰機正常工作,為了解決此問題,將DMST-20型跳汰機排料部分為兩部分,上部為下錐體,下部為圓柱體,下錐體的物料受旋轉作用能夠快速進入到圓柱體內,避免了葉輪受堅硬物的損傷,也能相應改善篩板物料運動速度,DMST-20型跳汰機改進后分割下錐體排料通道詳見下頁圖2所示。
為了能夠精細調整煤洗選跳汰制度,避免操作人員誤操作,對DMST-20型跳汰機增設數控風閥,風閥在跳汰機上的布置詳見下頁圖3所示。
圖2 改進后跳汰機的分割下錐體
圖3 跳汰機增設的數控風閥
閥座設置在進(排)氣閥體風管口,閥座上面設置有風閥蓋板,電磁比例閥具有調控的作用?!暗蛪猴L”是閥門形成一定壓力的動力風[5],進氣閥蓋板開啟方向設置為低壓風的流動方向,這樣低壓風可以為排氣閥門打開提供一定的輔助力,快速打開閥門蓋板,有利于物料流速,疏通煤泥污染物。DMST-20型跳汰機采用的是數字控制風閥門,形成單一的組合體,并與各個管道口聯為一體,可以精細化調節(jié)跳汰制度,避免了操作人員誤操作,也減輕了人員勞動強度。
操作人員能夠直觀看見風閥氣缸工作狀態(tài),改變了由不能看見到能看見的結果,這樣不會因為跳汰機在長時間工作后形成觀察窗污染,避免跳汰環(huán)節(jié)出現故障。DMST-20型跳汰機數控風閥工作狀態(tài)詳見圖4所示,活塞軸帶動活塞運動,閥板在活塞作用下移動,高壓氣體沖擊煤泥等快速運動,不會因為堆積而造成污染,為操作人員提供了直觀的可視性。
DMST-20型跳汰機排料仍然采用手動,重復次數頻繁,操作人員勞動強度高,而且調配也不均勻,洗選的產品質量較差,為了解決此問題,在跳汰機上增設自動排料系統(tǒng)。自動排料系統(tǒng)分別由排料電機、排料葉輪、變頻器、傳感器、控制器等構成,詳見圖5所示。傳感器將采集到的床層厚度等數據信息,以485總線的傳輸方式上傳至控制器,控制器將數據信息進行對比分析,與設計給定值差異傳送給變頻器,變頻器根據值的大小調控電機轉速,進而帶動排料葉輪轉動,從而實現了自動排料的目的[6]。若跳汰的床層厚度較大,則自動排料速度增加;反之,則會降低電機轉速,從而達到穩(wěn)定跳汰物料的床層厚度。
圖4 跳汰機數控風閥工作狀態(tài)
圖5 跳汰機自動排料系統(tǒng)
為了觀察DMST-20型跳汰機改進后的效果,對跳汰機洗選的物料床層松散度進行檢測,采用“電子探桿”物料床層松散度趨勢。物料床層探測裝置安設浮力傳感器,目的是為松散度變化收集數據。電機帶動驅動器轉動,床層上的探測架上下移動,這樣可以有效檢測煤水混合物物料層變化。根據電機轉速和探測架移動距離,結合傳感器采集的數據,得到了物料床層松散度變化趨勢曲線,詳見圖6所示。
圖6 跳汰機物料松散度檢測曲線
根據跳汰機物料松散度檢測曲線結果得知,物料分層較好時跳汰的原煤分布較為均勻,而且松散度比起物料床層較差時的更加合理,沒有出現大的“跌落”,各層曲線變化有著明顯的差距,表明改進后的跳汰機對原煤洗選效果較好。
為了更加直觀地驗證DMST-20型跳汰機改進效果,將跳汰機洗選的產品與改進前的產品進行了對比,其結果詳見表1所示。
表1 DMST-20型跳汰機改進后的部分分選參數結果
從表1對比結果可得出以下結論:改進后的DMST-20型跳汰機處理能力更大,分選的密度范圍增加,總產率提高了11.24個百分點,洗選的產品質量更優(yōu)。根據選煤廠操作司機反饋,現在可以直觀地查看跳汰制度,以前每班需要兩人不間斷配合看護,現在增設數控風閥后,只需一人看護即可,大大降低了人工強度,跳汰控制效果良好,生產工藝穩(wěn)定,良好地解決了跳汰機存在的問題,滿足選煤廠生產要求。
1)針對DMST-20型跳汰機篩板、下層底料、跳汰制度和手動排料問題,改進了跳汰機的篩板傾角,增設了分割下錐體、數控風閥,手動操作變?yōu)樽詣优帕稀?/p>
2)通過物料床層松散度的檢測和洗選產品對比結果顯示,改進后的DMST-20型跳汰機跳汰分選效果更加優(yōu)良,產品質量更好,生產能力高,提高了選煤廠的生產率。