選煤廠跳汰機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

郭麗紅

（山西陽煤寺家莊煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

1 工程概況及存在的問題

選煤廠設(shè)計(jì)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(jí)的DMST-20型跳汰機(jī)，跳汰面積為25 m2分選粒級(jí)原煤，跳汰面積為15 m2分選-0.5 mm粒級(jí)煤泥，并與尾煤壓濾機(jī)聯(lián)合生產(chǎn)，分選的主產(chǎn)品為精煤，選煤廠要求該精煤必須達(dá)到質(zhì)量灰分不超過9%，全水分不能超過8%，洗選的副產(chǎn)品為中煤、矸石、煤泥等。

選煤廠DMST-20型跳汰機(jī)雖洗選產(chǎn)品種類滿足要求，但是還存在諸多問題：跳汰機(jī)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(zhì)發(fā)生變化，無法調(diào)控篩板傾角來改變床層移動(dòng)，更沒辦法控制精細(xì)的狀態(tài)分層；跳汰機(jī)未安裝數(shù)控風(fēng)閥，致使精細(xì)調(diào)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(jīng)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(cè)，引起床層運(yùn)動(dòng)不均，嚴(yán)重阻礙洗選效果，特別是矸石較為堅(jiān)硬，受載荷影響，容易致使排料輪磨損而產(chǎn)生故障；排料仍然采用手動(dòng)，重復(fù)次數(shù)頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且調(diào)配也不均勻。跳汰機(jī)的這些問題不僅影響了選煤廠的生產(chǎn)能力，還大大增加了運(yùn)行成本，為此，針對(duì)DMST-20型跳汰機(jī)現(xiàn)存問題，對(duì)其結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)設(shè)計(jì)，希望對(duì)選煤廠提供一定的理論指導(dǎo)。

2 跳汰機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 優(yōu)化篩板角度

選煤廠跳汰機(jī)篩板傾角是固定的，跳汰機(jī)風(fēng)壓、風(fēng)量、水流、篩板傾角、跳汰制度等因素決定了跳汰機(jī)的篩板上的原煤運(yùn)動(dòng)及分層機(jī)理[1-2]，嚴(yán)重限制了洗選效果。為了改善篩板原煤運(yùn)動(dòng)和分層效果，根據(jù)DMST-20型跳汰機(jī)現(xiàn)有設(shè)計(jì)，將篩板傾角設(shè)計(jì)為可在線調(diào)控，篩板傾角可以調(diào)節(jié)的范圍為矸石段1°～6°，中煤段2°～5°，驅(qū)動(dòng)采用液壓裝置調(diào)控，改進(jìn)后的跳汰機(jī)詳見圖1所示，改變跳汰機(jī)傾角可以為原煤運(yùn)動(dòng)以及分層提供新的解決思路。

2.2 分割排料部分

原煤經(jīng)過選煤廠跳汰機(jī)篩板洗選后，分層完畢后的最下層較重物料必須及時(shí)排除[3]，不然會(huì)影響后續(xù)的洗選效果，而且底層排除的重物還應(yīng)滿足及時(shí)性、連續(xù)性和可操作性原則[4]。DMST-20型跳汰機(jī)將底流重物導(dǎo)入到預(yù)設(shè)料倉，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)向作用下擠向前移動(dòng)，但是排料部的排料輪較長、面積大，致使中段物料移動(dòng)速度遠(yuǎn)高于兩側(cè)，床層運(yùn)動(dòng)完全不一致，經(jīng)常造成洗選的產(chǎn)品不合要求。受矸石等堅(jiān)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(jī)正常工作，為了解決此問題，將DMST-20型跳汰機(jī)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(zhuǎn)作用能夠快速進(jìn)入到圓柱體內(nèi)，避免了葉輪受堅(jiān)硬物的損傷，也能相應(yīng)改善篩板物料運(yùn)動(dòng)速度，DMST-20型跳汰機(jī)改進(jìn)后分割下錐體排料通道詳見下頁圖2所示。

2.3 增設(shè)數(shù)控風(fēng)閥

為了能夠精細(xì)調(diào)整煤洗選跳汰制度，避免操作人員誤操作，對(duì)DMST-20型跳汰機(jī)增設(shè)數(shù)控風(fēng)閥，風(fēng)閥在跳汰機(jī)上的布置詳見下頁圖3所示。

圖2 改進(jìn)后跳汰機(jī)的分割下錐體

圖3 跳汰機(jī)增設(shè)的數(shù)控風(fēng)閥

閥座設(shè)置在進(jìn)（排）氣閥體風(fēng)管口，閥座上面設(shè)置有風(fēng)閥蓋板，電磁比例閥具有調(diào)控的作用?！暗蛪猴L(fēng)”是閥門形成一定壓力的動(dòng)力風(fēng)[5]，進(jìn)氣閥蓋板開啟方向設(shè)置為低壓風(fēng)的流動(dòng)方向，這樣低壓風(fēng)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(jī)采用的是數(shù)字控制風(fēng)閥門，形成單一的組合體，并與各個(gè)管道口聯(lián)為一體，可以精細(xì)化調(diào)節(jié)跳汰制度，避免了操作人員誤操作，也減輕了人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

操作人員能夠直觀看見風(fēng)閥氣缸工作狀態(tài)，改變了由不能看見到能看見的結(jié)果，這樣不會(huì)因?yàn)樘瓩C(jī)在長時(shí)間工作后形成觀察窗污染，避免跳汰環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障。DMST-20型跳汰機(jī)數(shù)控風(fēng)閥工作狀態(tài)詳見圖4所示，活塞軸帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，閥板在活塞作用下移動(dòng)，高壓氣體沖擊煤泥等快速運(yùn)動(dòng)，不會(huì)因?yàn)槎逊e而造成污染，為操作人員提供了直觀的可視性。

2.4 增設(shè)自動(dòng)排料系統(tǒng)

DMST-20型跳汰機(jī)排料仍然采用手動(dòng)，重復(fù)次數(shù)頻繁，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且調(diào)配也不均勻，洗選的產(chǎn)品質(zhì)量較差，為了解決此問題，在跳汰機(jī)上增設(shè)自動(dòng)排料系統(tǒng)。自動(dòng)排料系統(tǒng)分別由排料電機(jī)、排料葉輪、變頻器、傳感器、控制器等構(gòu)成，詳見圖5所示。傳感器將采集到的床層厚度等數(shù)據(jù)信息，以485總線的傳輸方式上傳至控制器，控制器將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比分析，與設(shè)計(jì)給定值差異傳送給變頻器，變頻器根據(jù)值的大小調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而帶動(dòng)排料葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)排料的目的[6]。若跳汰的床層厚度較大，則自動(dòng)排料速度增加；反之，則會(huì)降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到穩(wěn)定跳汰物料的床層厚度。

圖4 跳汰機(jī)數(shù)控風(fēng)閥工作狀態(tài)

圖5 跳汰機(jī)自動(dòng)排料系統(tǒng)

3 應(yīng)用研究

3.1 物料松散度的檢測

為了觀察DMST-20型跳汰機(jī)改進(jìn)后的效果，對(duì)跳汰機(jī)洗選的物料床層松散度進(jìn)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(shè)浮力傳感器，目的是為松散度變化收集數(shù)據(jù)。電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，床層上的探測架上下移動(dòng)，這樣可以有效檢測煤水混合物物料層變化。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和探測架移動(dòng)距離，結(jié)合傳感器采集的數(shù)據(jù)，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(jī)物料松散度檢測曲線

根據(jù)跳汰機(jī)物料松散度檢測曲線結(jié)果得知，物料分層較好時(shí)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(shí)的更加合理，沒有出現(xiàn)大的“跌落”，各層曲線變化有著明顯的差距，表明改進(jìn)后的跳汰機(jī)對(duì)原煤洗選效果較好。

3.2 應(yīng)用效果

為了更加直觀地驗(yàn)證DMST-20型跳汰機(jī)改進(jìn)效果，將跳汰機(jī)洗選的產(chǎn)品與改進(jìn)前的產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比，其結(jié)果詳見表1所示。

表1 DMST-20型跳汰機(jī)改進(jìn)后的部分分選參數(shù)結(jié)果

從表1對(duì)比結(jié)果可得出以下結(jié)論：改進(jìn)后的DMST-20型跳汰機(jī)處理能力更大，分選的密度范圍增加，總產(chǎn)率提高了11.24個(gè)百分點(diǎn)，洗選的產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)。根據(jù)選煤廠操作司機(jī)反饋，現(xiàn)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(hù)，現(xiàn)在增設(shè)數(shù)控風(fēng)閥后，只需一人看護(hù)即可，大大降低了人工強(qiáng)度，跳汰控制效果良好，生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，良好地解決了跳汰機(jī)存在的問題，滿足選煤廠生產(chǎn)要求。

4 結(jié)論

1）針對(duì)DMST-20型跳汰機(jī)篩板、下層底料、跳汰制度和手動(dòng)排料問題，改進(jìn)了跳汰機(jī)的篩板傾角，增設(shè)了分割下錐體、數(shù)控風(fēng)閥，手動(dòng)操作變?yōu)樽詣?dòng)排料。

2）通過物料床層松散度的檢測和洗選產(chǎn)品對(duì)比結(jié)果顯示，改進(jìn)后的DMST-20型跳汰機(jī)跳汰分選效果更加優(yōu)良，產(chǎn)品質(zhì)量更好，生產(chǎn)能力高，提高了選煤廠的生產(chǎn)率。