鄔永江，宋 歡

（國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)選煤廠位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗薛家灣鎮(zhèn)，地處蒙晉陜交界處，東臨黃河，是國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)下屬2 個(gè)露天煤礦配套的地面生產(chǎn)系統(tǒng)，主要承擔(dān)原煤運(yùn)輸、洗選加工、裝車外運(yùn)、煤質(zhì)化驗(yàn)等工作，包括黑岱溝選煤廠和哈爾烏素選煤廠，設(shè)計(jì)能力均為3 000 萬(wàn)t/a。2 個(gè)廠入選原煤根據(jù)熱值情況劃分為優(yōu)煤和劣煤2 個(gè)煤種，生產(chǎn)工藝均是＋13 mm 塊煤洗選，－13 mm 末煤不洗選，在沒(méi)有進(jìn)行弛張篩改造前，劣煤入洗下限是13 mm；弛張篩改造后，劣煤入洗下限由13 mm 降至6 mm，煤泥水采用濃縮機(jī)與加壓過(guò)濾機(jī)聯(lián)合凈化處理，黑岱溝選煤廠采用重介淺槽分選和跳汰分選2 種分選方法，哈爾烏素選煤廠采用重介淺槽分選方法。

1 選煤廠工藝改造使用弛張篩的必要性

實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，要立足以煤炭為主的基本國(guó)情，加強(qiáng)煤炭清潔資源的高效利用，提升清潔能源消納能力。原煤的洗選加工是實(shí)現(xiàn)煤炭資源清潔利用的首要途徑，選煤廠就是實(shí)現(xiàn)煤炭資源清潔利用的場(chǎng)所。煤炭清潔高效利用已成必然，總量控制將加速市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，要提質(zhì)增效，提高生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煤比例，積極響應(yīng)國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，精準(zhǔn)匹配市場(chǎng)需求[1]。

隨著煤炭市場(chǎng)形勢(shì)的變化，準(zhǔn)能集團(tuán)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)面臨極大壓力，受制于現(xiàn)有13 mm 的分級(jí)入選工藝（采用的是＋13 mm 塊煤入洗，－13 mm 不洗選工藝，未考慮全入洗），提質(zhì)增效的空間有限，不能有效應(yīng)對(duì)目前的煤炭市場(chǎng)，準(zhǔn)能集團(tuán)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)面臨極大壓力。為了增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)市場(chǎng)適應(yīng)性，尋找新的盈利版塊，需要豐富產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，既要生產(chǎn)高熱值的動(dòng)力煤，又要開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，拓展銷售市場(chǎng)增加企業(yè)效益。集團(tuán)公司需要增加準(zhǔn)2 煤種產(chǎn)量，而現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)無(wú)法滿足需求，準(zhǔn)2 煤種和準(zhǔn)5 煤種差價(jià)在30～80 元/t 之間波動(dòng)，導(dǎo)致企業(yè)盈利水平差。

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，在“雙碳”的大背景下，煤炭的產(chǎn)能一方面受制于供求關(guān)系和政府政策，另一方面受制于國(guó)際形勢(shì)。煤炭行業(yè)進(jìn)入到下行周期之后，整個(gè)供求關(guān)系發(fā)生了很大的變化，企業(yè)在處于虧損邊緣的狀態(tài)時(shí)，通過(guò)工藝改造來(lái)進(jìn)行降本提質(zhì)增效，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，豐富精煤產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)匹配市場(chǎng)需求[2－4]。

對(duì)于準(zhǔn)能選煤廠而言，降低入洗原煤的洗選下限是降本提質(zhì)增效的重要手段。篩分系統(tǒng)中原煤第1 次和第2 次分級(jí)篩，不能實(shí)現(xiàn)高效細(xì)粒度篩分，篩分粒度的下限僅能達(dá)到13 mm。對(duì)比現(xiàn)有香蕉篩[5]，發(fā)現(xiàn)篩面篩孔的結(jié)糊和堵塞現(xiàn)象特別嚴(yán)重，經(jīng)分析這是原煤的表面有水分，加上矸石的泥化現(xiàn)象以及黏性物料易卡在篩孔中，導(dǎo)致篩孔的結(jié)糊和堵塞現(xiàn)象，降低了篩分分級(jí)的效率。隨著洗選技術(shù)的革新，弛張篩的高效分級(jí)，6 mm 淺槽分選的成功應(yīng)用，為準(zhǔn)能集團(tuán)提高準(zhǔn)2 煤種產(chǎn)量和增加塊煤品種提供了新的思路，優(yōu)質(zhì)精煤回收率大幅度上升。

國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)選煤廠通過(guò)進(jìn)行工藝改造，將原有的香蕉分級(jí)篩改造升級(jí)為弛張篩。弛張篩具有較大的振動(dòng)強(qiáng)度和往復(fù)張緊松弛的彈性篩面，以及很高的篩分效率和較小粒度的篩分下限，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)6、8、10、13 mm 等4 個(gè)粒度的選擇性分級(jí)，在生產(chǎn)的工藝以及精煤產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上，都可以進(jìn)行高效靈活調(diào)整，深度匹配市場(chǎng)的需求。

2 利威爾弛張篩以及存在的問(wèn)題

2.1 利威爾弛張篩

利威爾弛張篩專門用于潮濕碎散物料分級(jí)的篩分設(shè)備，該型號(hào)的弛張篩具有篩分效率高、篩分性能穩(wěn)定、篩分粒度的下限低以及篩機(jī)的整機(jī)壽命長(zhǎng)等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，可以用于煤炭、砂石、固廢、金屬礦、生活垃圾以及電子廢棄物料等細(xì)小潮濕碎散物料的精確細(xì)粒度篩分。利威爾弛張篩的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖1 利威爾弛張篩的結(jié)構(gòu)示意圖

利威爾弛張篩屬于弛張篩中的機(jī)械驅(qū)動(dòng)式弛張篩，又被叫做曲柄連桿式弛張篩。利威爾弛張篩由2個(gè)篩框組成，分別是內(nèi)篩框Ⅰ和外篩框Ⅱ。內(nèi)篩框Ⅰ通過(guò)橡膠彈簧安裝在篩機(jī)的支架上，外篩框Ⅱ通過(guò)導(dǎo)向彈簧懸掛在內(nèi)篩框Ⅰ上。當(dāng)弛張篩啟動(dòng)工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)力使內(nèi)篩框Ⅰ和外篩框Ⅱ，做相離和相向的交替運(yùn)動(dòng)[6－8]。內(nèi)篩框Ⅰ和外篩框Ⅱ的質(zhì)量基本是相等的，鑒于內(nèi)篩框Ⅰ和外篩框Ⅱ之間的作用力是相互的，所以兩者的絕對(duì)振幅也是相同的，即當(dāng)外篩框Ⅱ推內(nèi)篩框Ⅰ時(shí)，內(nèi)篩框Ⅰ會(huì)向前運(yùn)動(dòng)6 mm，外篩框Ⅱ會(huì)向后運(yùn)動(dòng)6 mm；反之亦然。

位于篩架內(nèi)側(cè)的法蘭軸承和外側(cè)的偏心軸承有12 mm 的偏心，因此可將該驅(qū)動(dòng)單元簡(jiǎn)化為曲柄運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏心軸承通過(guò)推拉彈簧推動(dòng)外篩框Ⅱ，相對(duì)于內(nèi)篩框Ⅰ做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)固定在內(nèi)外篩框之間的篩板做弛張運(yùn)動(dòng)。推拉彈簧在沿物料運(yùn)動(dòng)方向可視為剛性，用來(lái)推動(dòng)篩箱運(yùn)動(dòng)；在垂直方向可視為柔性，可將偏心軸承上下的運(yùn)動(dòng)抵消，因此只傳遞物料運(yùn)動(dòng)方向的力。安裝在篩框上的橫梁會(huì)帶動(dòng)柔性材料制成的篩板進(jìn)行周期性的交替張緊和松弛，形成往復(fù)弛張的運(yùn)動(dòng)特性，使篩面上的物料不斷在篩面上做彈跳運(yùn)動(dòng)，利于流場(chǎng)的分散和難篩料的透篩，可以避免篩面篩孔的堵塞，提升篩分的效率。

2.2 利威爾弛張篩在選煤廠生產(chǎn)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

當(dāng)前利威爾弛張篩在應(yīng)用于選煤廠的細(xì)粒煤篩分方面也存在一些問(wèn)題。國(guó)能集團(tuán)準(zhǔn)能選煤廠經(jīng)過(guò)實(shí)地的考察調(diào)研發(fā)現(xiàn)，前期國(guó)內(nèi)引進(jìn)的篩子，所有的橫梁都在一條直線上，物料進(jìn)入篩面后沿著橫向散開(kāi)后向前運(yùn)動(dòng)，從篩子的入料端向出料端運(yùn)動(dòng)。物料在整個(gè)篩面上，其運(yùn)動(dòng)速度保持基本一致，即入料端和出料端運(yùn)動(dòng)速度大致相同，這就會(huì)導(dǎo)致被篩分的物料，很容易在入料端料層堆積厚進(jìn)而影響篩分效率，反之在出料端物料的料層較薄，從而造成篩面有效篩分的浪費(fèi)。

3 利威爾弛張篩的工程應(yīng)用實(shí)踐

3.1 利威爾弛張篩的設(shè)計(jì)改造

結(jié)合前期實(shí)地考察調(diào)研中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題以及與利威爾弛張篩制造商的深入交流，國(guó)能集團(tuán)準(zhǔn)能選煤廠確定采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)式利威爾弛張篩作進(jìn)行6 mm的深度細(xì)粒篩分，以確保篩分效率和篩分下限。在引進(jìn)此種設(shè)備前，通過(guò)與設(shè)備制造商溝通交流，反饋了物料容易在篩子的入料端堆積的問(wèn)題，以及由此引起的不良效果。制造廠商高度重視，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了改進(jìn)。準(zhǔn)能選煤廠采用的篩機(jī)一共有33 根橫梁，制造商在前期設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合選煤廠反饋的問(wèn)題和準(zhǔn)能選煤廠的實(shí)際物料情況，對(duì)入料端6 根篩梁采用30°角設(shè)計(jì)，其余橫梁采用25°角設(shè)計(jì)。

篩梁的傾角進(jìn)行改造后，在入料端的傾角比后段的篩面傾角略大一些，剛進(jìn)入篩面入料端的物料運(yùn)動(dòng)速度增加，可以快速通過(guò)篩機(jī)的入料端，到達(dá)篩機(jī)的篩面中部和篩機(jī)后部的出料端。神華李家壕選煤廠與國(guó)能集團(tuán)準(zhǔn)能選煤廠使用馳張篩的對(duì)比，可以看出優(yōu)勢(shì)明顯。利威爾弛張篩的使用效果對(duì)比表見(jiàn)表1。

實(shí)踐表明：改進(jìn)篩梁傾角后的弛張篩，可以有效地減少物料在入料端堆積的情況，物料在整個(gè)篩面上基本上均勻分布，厚度基本相等，增加了篩面的有效利用率，因此弛張篩的處理量和篩分效率都得到了相應(yīng)的提高。

3.2 利威爾弛張篩的生產(chǎn)工藝改造

弛張篩的工藝改造是分期進(jìn)行的，改造的整個(gè)過(guò)程為：①開(kāi)始進(jìn)行弛張篩改造；②弛張篩改造設(shè)備進(jìn)行單機(jī)試運(yùn)行；③空載聯(lián)合試運(yùn)行；④重載聯(lián)合試運(yùn)行；⑤達(dá)到預(yù)期處理量之后，穩(wěn)定運(yùn)行1 h 后停機(jī)。在處理量滿足設(shè)計(jì)能力的前提下，從開(kāi)始重載聯(lián)合運(yùn)行，到整個(gè)改造系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，累計(jì)進(jìn)行了5 次篩分性能的檢測(cè)試驗(yàn)，并對(duì)5 次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。利威爾弛張篩的5 次篩分性能的檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 利威爾弛張篩的5 次篩分性能的檢測(cè)數(shù)據(jù)

通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以得出，在6 mm 的分級(jí)下：

1）在處理量為1 153 t/h 時(shí)，C 系統(tǒng)的篩分效率最大，為97.40%；在處理量為1 167 t/h 時(shí)，篩分效率最小，為92.74%。

2）在處理量為1 183 t/h 時(shí)，D 系統(tǒng)的篩分效率最大，為91.59%；在處理量為1 254 t/h 時(shí)，篩分效率最小，為87.55%。

3.3 利威爾弛張篩的改造結(jié)果

1）弛張篩結(jié)構(gòu)可靠性高，運(yùn)行平穩(wěn)，進(jìn)行6 mm篩分時(shí)，篩分效率能夠滿足生產(chǎn)要求，單臺(tái)處理能力1 200 t/h 左右。篩機(jī)采用柔性篩面對(duì)物料進(jìn)行篩分，粘附在篩板的顆?？杀谎杆偃嗨椴楇x篩面，利用篩機(jī)特殊結(jié)構(gòu)和大振幅的設(shè)計(jì)，保證了被篩物料所受到的拋射強(qiáng)度可達(dá)50g，同時(shí)篩機(jī)自身振動(dòng)強(qiáng)度在2.4g 左右。因此，改造后的生產(chǎn)工藝，可在解決潮濕細(xì)煤深度篩分的同時(shí)保持較長(zhǎng)的使用壽命。

2）哈爾烏素選煤廠B 系統(tǒng)二次分級(jí)篩改造后的入洗率為62.88%，較改造之前增加了9.6%。哈爾烏素選煤廠B 系統(tǒng)一次分級(jí)篩改造后入洗率為65.67%，較改造之前增加了12.39%。洗選系統(tǒng)的煤泥產(chǎn)率為1.42%，同比增加了0.23%，整個(gè)洗選系統(tǒng)精煤產(chǎn)率為35.62%，同比增加了6.58%。矸石比例為20.09%，產(chǎn)品精煤熱值為4 844 kcal/kg（1 cal=4.185 5 J），較之前增加63 kcal/kg。因此，改造后的生產(chǎn)工藝，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，效果非常明顯。

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)選煤廠，通過(guò)工藝改造使用了利威爾弛張篩，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1）通過(guò)改造工藝，采用高效細(xì)粒篩分設(shè)備弛張篩，系統(tǒng)改造后6 mm 細(xì)粒煤分級(jí)篩分效率為90%以上，單套系統(tǒng)的處理能力不小于1 150 t/h，遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)分級(jí)篩的6 mm 篩分效率，大大降低了整個(gè)洗選系統(tǒng)的入洗煤泥量。

2）通過(guò)進(jìn)行弛張篩改造，準(zhǔn)能選煤廠商品煤熱值提升了63 kcal/kg。準(zhǔn)精塊生產(chǎn)44.89 萬(wàn)t，準(zhǔn)混4900 煤種優(yōu)質(zhì)煤比例提高了4.99%，即創(chuàng)造了1.95億元的經(jīng)濟(jì)效益。

3）弛張篩改造后，分選下限能實(shí)現(xiàn)13～6 mm 之間任意調(diào)整，能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤和塊煤等多品種商品煤，生產(chǎn)更靈活，適應(yīng)性更強(qiáng)。