输煤系统中大型除铁器选型与应用

李盛

【摘 要】通过对煤矿、选煤厂等现场调研，分析了铁器杂质对煤质与安全生产的潜在危害，通过各类除铁器比较，重点推荐了超强型强迫循环油冷除铁器的应用方案，并列举了相关现场实例。

【关键词】煤质；大型除铁器比较；强迫循环油冷除铁器

Abstract： China is the w orlds largest coal producer and consum er and nearly 76% energy com es from coal w hich is an issue that m ust lead to the negative im pact on environm ental protection and also on econom ic developm ent and the developm ent of society. Huge coal m ining， transportation and com bustion have already caused a great dam age to our environm ent. Based on the above this article carries a case study on how Tuoketuo Pow er Plant m ake use of photovoltaic energy technologies to reduce significantly energy consum ption of coal and atm ospheric em issions to get good effects to our environm ent and society.

Key w ords：distributed photovoltaic ， traditional energy ，the user side interconnection ， com bined pow er generation， energy conservation and em ission reduction

一、煤炭中铁器杂物是怎么混入的

煤矿开采地质条件复杂 ，断层多 ，输送过程中不可避免地带有混入锚杆、刮板、托辊、雷管炮线等杂物。长锚杆、铁板在运输转运过程中对皮带构成很大的危害；破碎机齿牙或刮板等铁件随着大块煤一起进入破碎机后就会损坏设备，危及设备和人身安全；入洗原煤中的铁器一旦进入跳汰机就会很快布满床层底部，成为“死床层”，使跳汰机筛不能正常工作；而雷管则在煤炭加工、运输设备中有引起火灾和爆炸的危险，给下道设备造成潜在的危害。因此说煤中铁器不除，即不能正常生产也不能安全生产。调查资料表明，同一矿井生产出的煤炭，用不用除铁器其煤质大不一样。

二、除铁器的应用现状

许多电厂、煤矿招标依据除铁器价格高低而不是除铁器真实除杂性能来选择除铁设备。经过长时间运行实践与调查研究，许多电厂用户已经认识到必须配备强力除铁器，才能更好地清除煤中的杂铁，减少下道流程设备的故障隐患，减少企业损失。但是需要说明的是：即使是特别强力的除铁器，除铁效率也只能接近100% 。可以想象，当皮带机以3.5米/秒以上的速度运行时，要从1.4- 1.6米宽、350m厚的煤层中清除雷管和杂铁并不是一件容易的事。

三、 大型除铁器选型方案

1、除铁器的分类简介

按照磁源类型，除铁器可分为永磁和电磁两种。参见表一

2、各种除铁器的冷却方式比较

永磁除铁器没有发热问题，所以不存在冷却问题。以下我们只讨论电磁除铁器的冷却方式。常见电磁除铁器按照冷却方式分为自然冷却、风冷、水冷、油冷、强迫油循环、热管冷却等形式，现简要比较如表二。

3、大型电磁超强磁除铁器的技术难点

大型电磁超强磁除铁器因其磁场强度高、磁场作用区域大，要求具有较大的励磁功率，因而对散热的要求相应提高。除需要设定必须的安匝数、合适的长径比外，影响除铁器长期稳定运行的主要设计因素之一体现在散热的计算。

设电磁除铁器励磁功率为P，则P=α？△T？S；其中α为除铁器表面和空气的散热系数；△T为除铁器允许温升；S为散热面积。电磁绕组的发热功率最终要靠足够的散热面积散至空气中并达到热平衡，一旦散热能力不足就会导致线圈温度过高，轻则线圈自身烧毁，严重情况下还可能引起火灾事故。要保证散热，一是要有足够的散热面积，二是散热通路必须要设计合理。因为在煤场高尘环境下没有合理的散热通路，即使在设备运行初期散热面积足够，在运行一段时间以后散热通路就容易被积尘阻塞，同样造成散热能力不足。

沈阳隆基公司（原抚顺隆基公司）采用的大型除铁器专利技术（专利号ZL 02 2 74093.7），不但散热面积提高为传统方式的6～7倍，大大降低温升和磁芯表面温度，使除铁器冷热态性能差异降至最小，并且有效的防止了粉尘的沉积。

影响除铁器稳定运行的因素还有诸多工艺因素，其中最为主要的是绕组的绝緣处理工艺。隆基公司大型电磁除铁器采用真空浸漆或真空浇注环氧树脂工艺处理，不仅提高了绕组整体绝缘性能，而且提高了占空比，使绕组固化为一体，提高了传热能力，使整个绕组达到最优化设计水平。

4、国内大型除铁器的使用情况

国内大型的除铁器主要使用在输煤港、电厂煤码头及大型煤矿。

近几年，国内使用1800mm及以上除铁器的单位有：秦皇岛港务局，连云港港务局，天津港，唐山曹妃甸码头，日照东港，黄骅港，华润常熟电厂，国华黄骅发电厂，大唐宁德电厂，大唐潮州三百门电厂，常州发电厂，上海外高桥电厂，国华台山电厂，江苏镇江发电厂，广东汕尾发电厂，福建华阳后石电厂，神华集团神府东胜煤矿，山东兖州矿务局，大同矿务局，山西平朔矿务局等。

目前国内正在运行的大型超强磁除铁器70%以上是沈阳隆基公司（原抚顺隆基）产品。以国内最大的输煤港秦皇岛港为例，其输煤皮带宽、输送量大、带速快、煤层厚、环境恶劣在港口行业最具代表性。曾经采用过美国、德国、日本、英国等进口产品以及国内等多家除铁器。由于隆基除铁器稳定和优越的性能，从2000年开始五年秦港的扩建与改造一直采用隆基除铁器。目前秦皇岛港务局二公司、三公司、四公司、六公司、七公司、煤一期东扩、煤四期扩容、煤五期项目均采用隆基除铁器。从而改变了国内无法生产可靠的大型超强磁除铁器的看法，使其实现了大型超强磁除铁器的逐步国产化，大大节约了生产、维护成本。

5、煤炭矿山大型除铁器选型方案

方案一：采用强迫循环油冷除铁器

强迫循环油冷除铁器是一种市场上新兴的除铁设备。强迫油冷除铁器因其线圈采用完密封形式，故抗粉尘、抗潮湿性能极好，适用于港口、煤矿、电厂等较恶劣的工作环境；强迫油冷这种散热方式，散热效率极高，彻底解决了因温升使电阻增大而带来的磁场强度降低的难题，所以，强迫油冷除铁器是既从理论上，又从实践上体现“高强磁”的选择，是实现“高强磁”理论的便捷途径。

5.1强迫循环油冷除铁器工作原理

强迫油冷除铁器，磁系整体为全封闭结构，其线圈全部浸入绝缘导热油中。靠油泵带动油强迫循环，而不是靠对流来实现循环的。通过油的快速流动，使线圈工作时产生的热量快速传递至散热器，在散热器外，通过强迫风冷加快散热器内部油的冷却，使冷却后的油进入下一工作循环过程，从而使除铁器有良好的散热，使除铁器的冷态及热态磁场差值最小。

5.2强迫循环油冷除铁器特点：

（1） 励磁线圈完全浸渍在密封的绝缘导热油中，磁体具有良好的防尘、防潮和防腐蚀性能。

（2） 磁场设计独特，磁路短、损耗小，磁场梯度大，除铁效率高。

（3） 体积小，重量轻，冷却装置结构紧凑，散热效果好。

四、大型强迫循环油冷除铁器的应用

1、抚顺隆基电磁科技有限公司为辽宁能港发电有限公司提供的强迫油冷除铁器RCDE- 22T3，经过运行，除铁效果极佳；

2、拥有国内最大带宽（B=2200mm）的神华准格尔能源股份有限责任公司，2007年末也接受了RCDF- 24DT3强迫油冷这一方案，并在2008年2月份安装调试完毕（悬挂高度800mm）。运行至今取得了十分良好的除铁效果；

3、目前，国内港口码头新购置的大型除铁器均为循环油冷除铁器（80%以上均为隆基产品），现场测试铁件：锚杆、刮板、破碎机齿牙、大铁板、皮带机托辊、螺栓、螺母等埋于煤层下的吸力测试验收效果极佳，应用现场如下图一、图二：

五、結束语

方案一、方案二的除铁方案，对于大型输煤皮带的除铁，我司有足够的业绩证明这一方案的可行性。尤其作为强迫循环油冷除铁器，无论是从现场使用情况，还是从未来发展方向看，必将是除铁行业的一种趋势。