郝春建，徐世輝，姬吉星，石 巍

(1.河南能源化工集團(tuán) 永煤公司城郊選煤廠，河南 永城 476600；2. 江蘇億億和華篩分設(shè)備有限公司，江蘇 徐州 221004)

篩板在城郊選煤廠粒煤回收中的研究與應(yīng)用

郝春建1，徐世輝1，姬吉星1，石 巍2

(1.河南能源化工集團(tuán) 永煤公司城郊選煤廠，河南 永城 476600；2. 江蘇億億和華篩分設(shè)備有限公司，江蘇 徐州 221004)

為解決城郊選煤廠分級(jí)篩篩孔堵塞、跑末而導(dǎo)致的粒煤產(chǎn)品限下率超標(biāo)的問題，研發(fā)出適于8 mm粒煤產(chǎn)品分級(jí)的HW12篩板。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明：HW12篩板篩分效率達(dá)到86%～91%，堵孔率低于10%，篩板使用壽命在6個(gè)月以上，從而有效解決了粒煤產(chǎn)品限下率超標(biāo)的問題。

篩板；粒煤；HW12篩板；限下率；篩分效率

1 概述

城郊選煤廠隸屬于河南能源化工集團(tuán)永煤公司，設(shè)計(jì)處理能力為2.4 Mt/a，主要入選3號(hào)無(wú)煙煤，屬于低硫、低磷的良好煤種。該廠于2003年5月竣工投產(chǎn)，2006年7月進(jìn)行了末煤系統(tǒng)擴(kuò)建改造，2009年5月又增加了TBS粗煤泥分選系統(tǒng)。目前，選煤廠處理能力達(dá)5.0 Mt/a，生產(chǎn)采用塊煤斜輪排矸，末煤有壓兩產(chǎn)品重介旋流器分選，粗煤泥TBS分選，煤泥浮選的聯(lián)合工藝，主要產(chǎn)品有洗中塊(80～30 mm)、洗小塊(30～17 mm)、粒子煤(17～8 mm)、末精煤(<13 mm)和末原煤(<10 mm)。

近年來，隨著煤炭銷售市場(chǎng)的變化，該廠粒煤產(chǎn)品銷售市場(chǎng)較末精煤銷售市場(chǎng)變好，且粒煤產(chǎn)品銷售價(jià)格比末精煤產(chǎn)品銷售價(jià)格高出100元/t以上。城郊選煤廠末精煤和粒煤的粒度范圍有重合部分，因此從末精煤中回收粒煤具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 粒煤回收過程中所存在的問題

為了從末精煤中回收粒煤，城郊選煤廠曾嘗試通過改變末精煤脫介篩前端分級(jí)段篩板的篩孔來回收末精煤中>8 mm粒級(jí)的粒煤產(chǎn)品，但在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)末精煤分級(jí)段篩板篩孔尺寸由原來的15 mm改換為8 mm以后，分級(jí)段篩面出現(xiàn)了末精煤跑末現(xiàn)象，造成大量末精煤進(jìn)入粒煤產(chǎn)品中，由于后續(xù)粒煤產(chǎn)品分級(jí)設(shè)備處理能力有限，最終造成粒煤產(chǎn)品限下率超標(biāo)，不能滿足客戶的需求。因此，為了積極占領(lǐng)良好的粒煤銷售市場(chǎng)，如何在確保質(zhì)量滿足客戶要求的前提下將粒煤產(chǎn)品從末精煤產(chǎn)品中充分回收回來，成為城郊選煤廠亟待解決的問題。

城郊選煤廠兩產(chǎn)品旋流器分選后的末精煤產(chǎn)品粒度<25 mm，其中，>8 mm粒級(jí)產(chǎn)品比例約占20%。選煤廠現(xiàn)使用的末精煤脫介篩分級(jí)段篩板(布置見圖1)規(guī)格為13 mm× 20 mm的不銹鋼條縫篩板，采取卡槽固定方式安裝。如圖1。

圖1 城郊選煤廠末精煤脫介篩篩板布置圖

上述篩板在分級(jí)回收粒煤產(chǎn)品過程中存在的具體問題如下：

(1)分級(jí)篩篩面易堵孔，造成粒煤產(chǎn)品分級(jí)過程中跑末現(xiàn)象嚴(yán)重。城郊選煤廠旋流器精煤產(chǎn)品粒度范圍為0.75～25 mm，因此精煤產(chǎn)品經(jīng)過脫介分級(jí)篩可分出一部分粒煤產(chǎn)品。但是，當(dāng)分級(jí)段篩孔由原來的13 mm更換為8 mm后，運(yùn)行時(shí)分級(jí)段篩面堵塞嚴(yán)重，只能靠崗位人員采用工具實(shí)時(shí)清理篩面，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，且無(wú)法保證篩面不堵塞，并且還易造成清理工具損壞篩板，造成跑末，最終導(dǎo)致粒煤產(chǎn)品限下率超標(biāo)。

(2)分級(jí)篩篩分效率低，篩板使用壽命短。由于分級(jí)篩主要作用是脫介，篩分頻率高，振幅小，物料沒有像正常篩分過程中被拋起來，透篩效果極差，造成篩分段篩分效率低下，加上脫介段所加的噴水，使得產(chǎn)品發(fā)粘，容易接團(tuán)，導(dǎo)致物料松散度不好，也極不利于篩分效率的提高。此外，分級(jí)段篩板采用隔條篩，篩面開孔系數(shù)大，但篩棱很細(xì)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，容易斷裂，極易被清理工具損傷，使用壽命短。

3 HW12篩板的研制與應(yīng)用

針對(duì)上述難題，城郊選煤廠與江蘇億億和華篩分設(shè)備有限公司合作，基于城郊選煤廠末精煤分級(jí)現(xiàn)狀及粒煤客戶需求情況，開展了末精煤高效分級(jí)(8 mm)技術(shù)攻關(guān)，共同研發(fā)了適應(yīng)于8 mm粒煤產(chǎn)品分級(jí)的HW12篩板。

3.1 設(shè)計(jì)思路

目前廣泛使用的篩板(網(wǎng))普遍存在由于堵孔、卡料、致盲等因素導(dǎo)致的篩分效率不高，小粒級(jí)物料無(wú)法分選，產(chǎn)品合格率不可控的問題。造成堵孔、卡料、致盲的主要原因?yàn)椋阂皇俏锪喜荒軓暮Y面獲得足夠的拋擲力，受上層物料(料厚)的壓迫；二是物料的跳躍曲線下落部分與篩面的夾角太??；三是篩板開孔的尺寸和形狀與篩分物料形狀、規(guī)格不吻合。因此，要想提高篩分效率，就應(yīng)從以下兩方面來設(shè)計(jì)篩板：

(1) 要根據(jù)振動(dòng)篩的振動(dòng)方式、振幅、頻率和傾斜角度設(shè)計(jì)篩板。圓振動(dòng)篩傳導(dǎo)給物料的是圓運(yùn)動(dòng)方式的拋擲力，直線振動(dòng)篩傳導(dǎo)給物料的是直線運(yùn)動(dòng)方式的拋擲力，兩種不同的拋擲力傳導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)軌跡不同，如果使物料獲得大夾角的軌跡接觸篩面以提高效率，則需要不同的篩板(網(wǎng))的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，還需要考慮振動(dòng)篩的振幅、頻率和傾斜角度的綜合影響。

(2)根據(jù)物料的粒度組成、堆密度、硬度、水分、粘度、濃度和依附比等參數(shù)設(shè)計(jì)篩板。對(duì)于物料的粒度構(gòu)成、堆密度和硬度三個(gè)參數(shù)，如果入篩物料的粒度組成中和意向開孔尺寸接近的粒級(jí)含量偏大，則需要參考物料的堆密度設(shè)計(jì)開孔方式與孔間距，以避免堵孔；參照硬度設(shè)計(jì)篩面的強(qiáng)度，以保證使用壽命。在篩分物料的粒度不大且物料堆密度不大的情況下，可用長(zhǎng)孔且適當(dāng)加大孔間距。對(duì)于物料的水分和粘度參數(shù)，如果物料粘度大，細(xì)粒級(jí)和粗粒級(jí)的篩分需分別考慮：細(xì)粒級(jí)工況分級(jí)，除了要求篩板將物料打散，還需要物料間立體物理分層，實(shí)現(xiàn)落料的速度差，保證細(xì)顆粒物料優(yōu)先接觸篩網(wǎng)以獲得有效過孔；粗粒級(jí)工況分選要求篩孔孔徑比較大，此時(shí)細(xì)粒級(jí)過孔比較順暢，需要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分選粒級(jí)和更大粒級(jí)物料的物理分層，以在同等拋擲力的情況下把粒度大小不同(質(zhì)量不同)、跳躍高度、跳躍曲線長(zhǎng)度不同的物料區(qū)分開，以實(shí)現(xiàn)高效分選。在脫水篩分工況下，由于水分大，粘度問題可忽略，濃度和依附比成為主要考慮因素。在脫水篩分工況下，影響脫水效果的核心因素是水分子間的張力形成的水膜堵塞篩孔而導(dǎo)致的下水困難，因此需要設(shè)置篩板(網(wǎng))的固有頻率配合振動(dòng)篩的頻率和物料的濃度、粒度組成，盡最大可能使孔的長(zhǎng)度方向尺寸避開水膜形成的窗口。

3.2 篩分效率和振動(dòng)篩能力要求的理論計(jì)算

城郊選煤廠對(duì)末精煤脫介篩入料進(jìn)行了篩分分析，得出：<8 mm 粒級(jí)物料約占入料83%，<4 mm粒級(jí)物料約占入料42%。從實(shí)測(cè)的末精煤脫介篩激振力輸出情況分析，振幅從入料端到出料端不斷增大，分級(jí)段處于出料端，在直線運(yùn)動(dòng)的拋擲方向力和重力加速的疊加影響，實(shí)際最佳篩分區(qū)應(yīng)后推約1/7，即0.25 m。篩分效率和振動(dòng)篩能力要求的理論計(jì)算結(jié)果(圖2)即依據(jù)此數(shù)據(jù)模擬得到。物料切分點(diǎn)要求8 mm，理論模擬計(jì)算結(jié)果是需要有效篩分面積4.67 m2，實(shí)際可用有效面積為5.04 m2(理論上可以滿足要求，但未達(dá)到10%的安全范圍)，篩分效率在85%以上。

圖2 篩分效率和振動(dòng)篩能力要求的理論計(jì)算

依據(jù)理論模擬計(jì)算結(jié)果，城郊選煤廠末精煤分級(jí)篩板配置如下：分級(jí)段第一排篩板(順料流方向)配置HW12-HPM聚氨酯篩板，設(shè)計(jì)邵氏硬度87，工作面厚度12 mm；末端配置與篩板一體成型的齒形導(dǎo)料壩，導(dǎo)料壩設(shè)計(jì)高度36 mm，間距47 mm；余下部分區(qū)域配置HW12-HPM高效型自清理聚氨酯篩板，篩網(wǎng)工作面厚度7 mm，設(shè)計(jì)邵氏硬度79°。

3.3 篩板配置分析

(1)分級(jí)段第一排篩板配置硬度偏高的HW12-HPM篩板，可減緩物料由脫介段運(yùn)行累積的運(yùn)動(dòng)速度(由振動(dòng)篩的激振力加速度而來)，避免物料因接觸高彈性的篩板得到加速而過快脫離篩面。

(2)根據(jù)直線振動(dòng)的激振力和物料的入料量情況，第一排篩板末端齒形導(dǎo)料壩的設(shè)計(jì)高度36 mm，間距47 mm，這一方面能進(jìn)一步減緩物料速度，防止物料過快脫離篩面(分級(jí)段僅有1.8 m)；另一方面，物料速度減緩后，料層厚度會(huì)增加，細(xì)粒級(jí)物料可以直接通過齒形導(dǎo)料壩的孔隙進(jìn)入下一段篩分區(qū)，較大粒級(jí)物料則越過齒形壩進(jìn)入下一段篩分區(qū)，使物料以實(shí)現(xiàn)立體分層以提高篩分效率。

(3) HW12-HPM高效型自清理篩板的軟硬度設(shè)計(jì)方案，可以最佳的傳導(dǎo)激振力的拋擲方向，使物料最大限度地以小夾角過孔，減少過孔的通過時(shí)間，提高過孔效率。

(4)篩網(wǎng)在振動(dòng)篩上除了有上下方向的的振動(dòng)外，還有左右方向的開閉振動(dòng)，結(jié)合實(shí)測(cè)的振幅和激振力，HW12-HPM高效型自清理篩板孔開閉范圍設(shè)計(jì)在3%～7%之間，不僅降低了堵孔概率，并保證了在8.6 mm開孔寬度的篩下物粒度合格。

3.4 HW12篩板安裝

HW12篩板采用新穎的扣接結(jié)構(gòu)安裝(圖3)，與其相配套是全新的梁結(jié)構(gòu)和新結(jié)構(gòu)軌座。這種新型結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)就是在保證足夠連接強(qiáng)度的情況下，安裝和更換篩板方便、快捷，可提高工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

除此之外，HW12 結(jié)構(gòu)篩板在標(biāo)準(zhǔn)篩板的尺寸上也進(jìn)行了大量研究。篩板規(guī)格的確定既考慮了篩分面積最大化，又避免因部分篩面破損更換篩板而造成過大的浪費(fèi)，做到了篩板使用效率的最大化和更換的經(jīng)濟(jì)性。

在安裝方式上，HW12系統(tǒng)的軌座與篩板的扣接方式實(shí)現(xiàn)了真正的軟連接，減少了激振力傳導(dǎo)的橫向消耗。

圖3 HW12篩板安裝拆卸示意圖

圖4 掛鉤張緊式篩板與HW12篩板剖面圖

目前常見的掛鉤張緊式篩板(篩板剖面見圖4(a))容易導(dǎo)致物料分布不均，并磨損篩子側(cè)板，影響設(shè)備壽命。而HW12篩板(篩板剖面見圖4(b))篩面水平，無(wú)額外干擾，保證了物料的均勻分布，并且系統(tǒng)自帶的側(cè)壓板可以有效的保護(hù)振動(dòng)篩側(cè)板免受物料磨損。

4 應(yīng)用效果

城郊選煤廠使用HW12篩板代替原來使用的條縫篩板，有效解決了粒煤產(chǎn)品限下率超標(biāo)的問題，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又使篩分效率大大提高，使用效果和經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。經(jīng)技術(shù)檢測(cè)，HW12篩板(φ8 mm)篩分效率在86%～91%之間，堵孔率低于5%，自2015年5月初使用以來，HW12篩板未曾發(fā)生過損壞現(xiàn)象，篩板使用壽命較長(zhǎng)。

城郊選煤廠年入選量約500萬(wàn)t，以2014年以來粒煤產(chǎn)量為參考，自2015年5月使用HW12篩板以來，粒煤產(chǎn)率提高3個(gè)百分點(diǎn)，而粒煤價(jià)格比末精煤價(jià)格高出100元/t，因此篩板改造可帶來產(chǎn)品增效1 500萬(wàn)元/a，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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Research on HW12 screen plate for granular coal recovery in Chengjiao coal preparation plant and its application

HAO Chun-jian1，XU Shi-hui1，JI Ji-xing1，SHI Wei2

(1. Yong Coal Company Chengjiao Coal Preparation Plant of Henan Energy and Chemical Industry Group Co.,Ltd., Yongcheng, Henan 476600, China;2. Jiangsu Yiyi Hehua Screen Equipment Co., Ltd., Xuzhou, Jiangsu 221004, China)

To control granular coal undersize fraction caused by screen aperture blocking of sizing screen in chengjiao coal preparation plant, HW12 screen plate is researched and developed, which is suitable for coal sizing at 8 mm. The application shows that the screening efficiency of this plate is up to between 86% and 91%, with less than 10% aperture blocking ratio and more than six month service life. It has improved efficiently granular coal undersize fraction.

screen plate; granular coal; HW12 screen plate; undersize fraction; screening efficiency

1001-3571(2015)06-0041-04HW12

TD941+.3

B

2015-08-31

10.16447/j.cnki.cpt.2015.06.011

郝春建(1979—)，男，河南省確山縣人，高級(jí)工程師，從事選煤廠生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理工作。

E-mail：hcj7989868@126.com 電話：13598353088