煤礦智能干法分選機CXR-1000 的應(yīng)用探究

吳文寶

（中煤大屯煤電公司徐莊煤礦， 江蘇 徐州 221611）

1 煤礦用跳汰機分選系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀與存在問題

1.1 煤礦用跳汰機分選系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀

跳汰機的選矸過程，首先是原煤運輸?shù)绞诌x皮帶機上，由人工進行初級篩選。然后轉(zhuǎn)運到跳汰室，在跳汰室中密度大的矸石集中到了底層，通過排矸系統(tǒng)運往矸石倉。密度小的煤塊位于上層，經(jīng)排煤系統(tǒng)運輸?shù)狡扑闄C。還有一部分碎煤碎矸石會隨著水流進入斗提機底部，最后經(jīng)過斗提機將其運輸?shù)交孛浩?，最終運輸至煤倉。

1.2 煤礦用跳汰機的存在問題

1）跳汰機有篩板電機及減速機、滾筒電機及減速機、排矸電機及減速機等設(shè)備較多，維護工作量較大。篩板、矸石斗子、外圍滾筒銷子等磨損嚴重，需要定期更換。跳汰機還須搭配斗提機工作，造成檢修工作任務(wù)繁重。檢修工稍有疏忽，檢修不到位就會造成全礦停產(chǎn)。

2）跳汰機洗選能力低，煤中含矸率（全文均為煤中矸的質(zhì)量分數(shù)）在7%~9%之間，矸中含煤率（煤在矸中的質(zhì)量分數(shù)，下同）在7%左右。遇到工作面斷層等矸石量較多時，無法滿足工藝需求。跳汰機洗選噪聲大，同時產(chǎn)生的污水較多，加劇了徐莊煤礦污水處理方面工作壓力。

3）跳汰機洗選首先要經(jīng)過人工揀矸工序，該工序受較大人為因素影響，如人員工作中出現(xiàn)疏忽或者高強度作業(yè)導(dǎo)致疲憊都會使人員揀矸率下降，影響洗選，從而影響煤質(zhì)。

4）每天每班至少安排4 人揀矸，造成科里人員短缺現(xiàn)象。

5）人工揀矸作業(yè)存在工人勞動強度高、噪聲大、粉塵大、工作環(huán)境惡劣等問題。

2 智能干法分選機CXR-1000 分選系統(tǒng)的創(chuàng)新思路

2.1 CXR-1000 應(yīng)用的必要性

2）最近幾年工作面條件不好，矸石較多，揀矸員工工作壓力大，矸石揀出率不達標，嚴重影響煤質(zhì)。而且矸石揀出率低下容易造成矸石進入煤流系統(tǒng)，經(jīng)過破碎機時，容易造成破碎機破碎不動，形成卡堵現(xiàn)象，影響生產(chǎn)。

2.2 CXR-1000 分選系統(tǒng)原理圖（見圖1）

圖1 CXR-1000 分選系統(tǒng)

2.3 智能干法分選機CXR-1000 的技術(shù)特點

1）分選精度高，矸中含煤率低于3%，煤中含矸率也低于3%，優(yōu)于手選、動篩跳汰機的排矸效率。

2）低耗，除電能外無其他消耗，設(shè)備運行全部智能化，操作簡單，穩(wěn)定性高，無需人員操作。

3）節(jié)能，物理分離，無需介質(zhì)，耗電量低。

4）環(huán)保：系統(tǒng)完全干法分選，無需水、介質(zhì)介入，避免環(huán)境污染，減輕徐莊煤礦污水處理壓力。

5）運行和維護成本低。

Arrhenius模型能很好的描述蜂蜜黏度-溫度、黏度-含水量以及黏度-溫度-含水量的關(guān)系，可以通過公式μ=exp((12.779-0.205 4t)-(0.440 9-0.004 6t)·W)來大致計算出不同含水量的蜂蜜在5 ℃～25 ℃范圍內(nèi)的黏度值。

6）系統(tǒng)遠程一鍵啟動，無需任何現(xiàn)場操作。

3 智能干法分選機CXR-1000 的應(yīng)用

3.1 智能干法分選機CXR-1000 的應(yīng)用實踐

徐莊煤礦主井提升原煤約390 t/h，振動篩篩上物約占25%，所以進入選矸系統(tǒng)約97.5 t/h。經(jīng)過對現(xiàn)場實際進行勘查，根據(jù)現(xiàn)場實際情況以及生產(chǎn)需要，選擇在跳汰機車間拆除原有的跳汰機，安裝兩臺智能干法分選機CXR-1000，單臺處理能力為150 t/h，帶寬1 000 mm，帶速0~3 m/s 可調(diào)。由于徐莊煤礦單線生產(chǎn)，所以選擇兩臺并列的分選機。

3.2 智能干法分選機CXR-1000 的應(yīng)用效果

3.2.1 選煤效果

徐莊煤礦智能干法分選機CXR-1000 于2021 年元月正式投入使用，應(yīng)用后的選煤效果數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1、表2 所示。

表1 分選后矸中帶煤率

表2 分選后煤中含矸率

通過表1 中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過五次采樣，五次采樣數(shù)據(jù)中矸中帶煤率都＜3%，平均矸中帶煤率也在1.5%左右，指標較好。

通過表2 中數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過五次采樣，五次采樣數(shù)據(jù)中煤中含矸率都＜3%，平均煤中含矸率也在1.4%左右，指標較好。

通過表1、表2 數(shù)據(jù)可以看出，智能干法分選機CXR-1000 選煤效果較好，能夠滿足徐莊煤礦原煤分選任務(wù)，保障徐莊煤礦的煤質(zhì)要求。

3.2.2 應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法。

1）徐莊煤礦智能干法分選機CXR-1000 于2021年元月正式投入使用，使用一段時間后，發(fā)現(xiàn)煤流系統(tǒng)中沫煤太多，導(dǎo)致物料分離執(zhí)行裝置的噴嘴經(jīng)常堵塞，需要工人每天疏通。經(jīng)過半年使用電磁閥損壞已達10 個左右（單臺分選機共有110 個），主要原因就是噴嘴堵塞。針對該問題，我單位經(jīng)過研究探討及調(diào)研，最終將原來的振動篩改為滾動篩，煤流中現(xiàn)在基本沒有沫煤。

2）智能干法分選機自帶的除塵系統(tǒng)除塵效果較差，物料分離執(zhí)行裝置處積聚大量煤塵，也是導(dǎo)致噴嘴堵塞的主要原因。徐莊煤礦在2022 年陸續(xù)投入使用兩臺濕式除塵器，除塵效果良好。

3）將振動篩和除塵風機更換改造完畢后，物料分離執(zhí)行裝置的噴嘴一周內(nèi)就有個別堵塞，近半年內(nèi)電磁閥損壞3 個，電磁閥損壞率降低70%左右。

3.3 應(yīng)用創(chuàng)新

1）通過直接拆除跳汰機，借用跳汰機車間并列平鋪兩臺智能干法分選機CXR-1000，能為單線生產(chǎn)多一份安全生產(chǎn)保障，減少事故造成停產(chǎn)現(xiàn)象。而且智能干法分選機CXR-1000 遠程一鍵啟動，無需任何現(xiàn)場操作。

2）將振動篩更換為滾動篩，大幅度提高篩分效果，減少智能干法分選機噴嘴堵塞現(xiàn)象，提高噴嘴電磁閥的使用壽命，減少投資成本。

4 效益分析

4.1 安全效益

徐莊煤礦人工揀矸作為徐莊煤礦的傳統(tǒng)作業(yè)環(huán)節(jié)，存在工人勞動強度大、噪聲大、粉塵大、工作環(huán)境惡劣等問題，極易造成人身安全事故。徐莊煤礦采用智能干法分選機替代人工揀矸作業(yè)，可降低選矸作業(yè)崗位工人數(shù)，同時降低工人勞動強度，提升煤礦自動化管理水平，降低發(fā)生人身安全事故的風險。

4.2 降低生產(chǎn)成本

1）節(jié)省人力成本。采用智能干法分選工藝可節(jié)省4 名揀矸工，由于工作環(huán)境惡劣，工人勞動強度大，每人每月工資不低于1 萬元。按照企業(yè)每人支出工人工資12 萬元/a 計算，采用智能干法分選機可節(jié)約人工成本48 萬元/a。

2）拆除了跳汰機、斗提機等大型設(shè)備，減少設(shè)備維護維修投資接近50 萬元/a。新增智能干法分選機維護維修投資接近30 萬元/a，綜合降低生產(chǎn)投資成本20 萬元/a。

4.3 增加產(chǎn)品產(chǎn)量

1）采用智能干法分選工藝后，降低原煤分選后矸中帶煤4%，徐莊煤礦年產(chǎn)約169 萬t/a，篩上物約占25%，篩上物約42.25 萬t/a，即降低原煤流失約1.69萬t/a，按照煤銷售價格750 元/t 計算，折算后增加效益為1 270 萬元/a。

2）智能干法分選工藝可減少產(chǎn)生跳汰機洗選時的次生煤泥，改造前每年大約產(chǎn)生3 000 t 煤泥，現(xiàn)在每年產(chǎn)生約2 000 t 煤泥。根據(jù)改造前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比得知，從煤泥角度考慮，減少原煤流失約1 000 t/a，按照煤銷售價格750 元/t 計算，折算后增加效益為75 萬元/a。

4.4 綜合經(jīng)濟效益

智能干法分選機CXR-1000 替代人工撿矸作業(yè)和跳汰機濕式分選產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟效益分析，見表3。

表3 智能干法分選機綜合經(jīng)濟效益分析

從表3 可以看出，徐莊煤礦原煤采用智能干法分選機CXR-1000 總計產(chǎn)生1 413 萬元/a 的經(jīng)濟效益，投資回收期短且經(jīng)濟效益顯著。

5 智能干法分選機CXR-1000 的創(chuàng)新應(yīng)用總結(jié)

智能干法分選機CXR-1000 遠程一鍵啟動，可以對煤與矸石及雜物有效識別，具有系統(tǒng)簡單、自動化程度高、分選精度準確、矸石不入水、減少泥化、減少人工、生產(chǎn)成本低等特點。保障徐莊煤礦原煤分選處理能力，滿足礦井生產(chǎn)需要，降低生產(chǎn)成本，同時，還解放了繁重的人工撿矸作業(yè)，改善了工作環(huán)境，減少了安全隱患，提升了徐莊煤礦選煤系統(tǒng)自動化水平；每年增加效益1 413 萬元，有非常顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

智能干法分選機CXR-1000 在徐莊煤礦應(yīng)用過程中，存在一個比較鮮明的問題是噴嘴易堵塞，導(dǎo)致電磁閥易損壞。我們在應(yīng)用過程中進行了改造升級，將振動篩改造為滾動篩，將原有的除塵風機進行升級改造。大大降低了噴嘴堵塞率，提高了電磁閥的使用壽命。我們直接使用礦內(nèi)壓風系統(tǒng)，減少了單獨空壓機的維修維護成本。我們保留了手選皮帶，留有一人進行揀較大雜物，減少較大雜物進入分選系統(tǒng)干擾分選效果。由于徐莊煤礦是單線生產(chǎn)，我們使用了兩臺分選機并列生產(chǎn)，單臺一旦出現(xiàn)問題也不會造成全礦停產(chǎn)現(xiàn)象。這樣減少事故影響時間，減少一定的經(jīng)濟損失。