同忻选煤厂矸石溜槽管道耐磨技术的改造

陈文武

(大同煤矿集团 大地选煤工程有限责任公司，山西 大同 037003)

同忻选煤厂矸石溜槽管道耐磨技术的改造

陈文武

(大同煤矿集团 大地选煤工程有限责任公司，山西 大同 037003)

针对选煤厂矸石脱介筛入料管路输送的流体组分较为复杂，管道局部磨损严重的情况，为了提高选煤厂矸石管路的使用寿命，延长矸石脱介筛筛板的更换周期。通过分析物料流动的方向和冲击位置，对工艺管路进行了重新设计改造，对易磨损的位置安装缓冲物料装置，增加了新型耐磨内衬。改造后，改善了管路跑、冒、滴、漏现象的发生，降低了管路运行成本、材配消耗、维护费用以及车间的工作强度。矸石管道使用寿命的提高，为选煤厂提高了经济效益和社会效益，改造具有可操作性和实效性。

矸石管道；耐磨材料；三通；冲击磨损

大同煤矿集团公司同忻选煤厂是一座设计处理量为原煤10 Mt/a的矿井型动力煤选煤厂。设计主要工艺为>50 mm粒级块煤采用重介质浅槽分选机分选，50～1.5 mm粒级末煤采用三产品重介质旋流器分选，1.5～0.15 mm粒级使用螺旋分选机分选，<0.15 mm粒级煤泥使用加压过滤机脱水回收的联合工艺。入洗原煤来自同忻煤矿，以气煤及1/3焦煤为主。

矸石管道系统输送的物料具有硬度大、表面尖锐、形状不规则的特点，且输送过程流速较大，矸石系统溜槽、管路磨损尤为严重，管路易磨损的部位有三处，即弯头、三通、变径。目前因材料磨损而引起的经济消耗巨大，为此研究人员针对耐磨材料的选取和研发进行了一系列的研究工作，在耐磨材料选择上，应根据工作条件和环境选择耐磨材料的基本性能，防止出现单方面追求力学性能指标，导致成本增加，造成隐患[1]，因此对管道磨损的原因进行分析并合理改进管道设计，选择缓冲物料对管道进行保护，对减缓管道磨损至关重要，其中最主要的环节是缓冲物料的筛选工作。

1 生产现状及存在问题

同忻选煤厂50～1.5 mm粒级原煤通过三产品旋流器分选后进入矸石脱介筛，从旋流器底流集料箱排出的矸石直接冲击天圆地方、弯头拐弯处，造成管件寿命缩短、损坏频率增大，并存在跑、冒、滴、漏的生产问题。矸石脱介筛入料速度快，料箱内布料不均，导致筛子负荷不平衡，造成物料在单侧筛箱堆积，物料对单侧筛板磨损严重，影响选煤厂正常生产管路的磨损不仅造成大量材料浪费，而且增加了工人的劳动强度，生产成本增加。不同机理作用造成管道磨损程度和部位不同，所以先分析管道磨损原因，之后有针对性的进行管道的优化改造。

1.1 变形磨损

固体颗粒与管壁表面进行倾斜或平移过程时，发生的摩擦磨损[1]。影响磨损的因素有固体颗粒大小、硬度、形状，流体的性质、粘度及管材质量等。与煤泥水管道、清水管道不同，矸石脱介筛入料管道中的物料粒度大、硬度高、浓度大且形状不规则，对管道的局部磨损非常严重。

1.2 冲蚀磨损

冲蚀磨损主要与管路角度和冲蚀速度有关。同忻选煤厂旋流器底流口距矸石筛入料箱中心高度较小，管道的坡度较大，物料流速大，冲蚀率高。当物料以较高的速度对矸石集料箱的天圆地方、管道弯头等过流部件表面行冲击、研磨时，管道内壁冲蚀磨损较为严重。

1.3 疲劳磨损

疲劳磨损主要取决于管壁表面的韧性和强度，与管内流体的流速，冲击角等多个因素有关。一般而言，选煤厂可选用硬度较大的韧性材料[2]。同忻选煤厂之前使用的普通耐磨钢管，使用周期半年，磨损非常严重。

2 改造方案与实施

2.1 改变管路结构，降低磨损速率

针对同忻选煤厂矸石脱介筛入料管的磨损情况及物料运输特点，把原来的圆管改造成方箱，并将管道伸入箱内，使箱内的存料增加，减少了物料对耐磨材料的冲击强度，降低了材料磨损速率；将原来的弯头部分改为三通装置，并在三通相贯线处做了补角处理，释放了下落物料的动能，将强冲击磨损变为弱冲击滑动磨损；在物料运送的第二个拐弯部分，将原来的弯头改为缓冲料箱，减小了落料坡度，缓冲料箱可以再次释放物料流动的动能，将拐弯中心位置提高，对下落物料起到一定的镇流作用，也发挥了原来料箱缓冲池的作用，不仅料箱布料和筛子负荷变得均匀，也大幅度降低了物料分布不均，溢出筛板侧压条，一侧筛箱堆积的问题，从而减缓了物料对筛箱的冲刷磨损。管路改造示意图如图1所示。

图1 管道改造示意图

2.2 合理选材，提高耐磨性能

重介系统所采用的耐磨管路大多是耐磨材料与普通钢管结合制成的材料。不同的耐磨材料,所采用的内衬工艺不同,内衬质量的好坏,在很大程度上决定了耐磨管路的使用寿命[2]。选煤厂常用耐磨材料的性能及优缺点对比见表1所示。

通过表1中耐磨材料的性能对比数据，同忻选煤厂采用多元增韧耐磨微晶陶瓷作为管道的材料，这种材料是在高铝陶瓷的基础上添加了少量其他元素，使其具有更高的抗冲击韧性和超强的耐磨性。在第二拐弯处的缓冲料箱位置，采用耐磨钢作为材料，该材料具有极强的抗冲击磨损性、优良的韧性及良好的焊接性能，杜绝了脆性断裂问题的发生。

3 改造效果与经济效益

3.1 改造效果

同忻选煤厂矸石脱介筛入料管道系统整改后，重新分配了各受力部位的角度，缓解了物料对管路的冲击和磨损，增加了管路的抗磨损能力；极大改善了跑冒滴漏的严重问题，给厂房内的标准化达标工作创造了有利条件，同时节省了频繁更换材料配件和修理费用，降低了选煤厂运行成本；延长了矸石管道使用周期，减少了检修维护工作量，改造后筛面布料均匀，减少了物料堆积对单侧筛箱的冲刷和磨损，保证了生产正常进行，且检修更加方便。改造前、后设备图对比如图2所示。

表1 常用耐磨材料的性能及优缺点对比

图2 改造前、后设备图对比

3.2 经济效益

管路改造工程避免了不必要材料的浪费现象,减少了跑、冒、滴、漏问题的发生, 减少了维修工作量和材料使用量,降低了工人的劳动强度和材料成本。未改造前，同忻选煤厂矸石管路每六个月需更换一次，每套管路造价为2.3万元，三套系统约6.9万元，每年更换费用为13.8万元。改造后，由于新型耐磨材料使用寿命是原管路材料的四倍，每年更换费用为7.2万元，每年可节省管路更换费用大约6.6万元。此外，未改造前矸石在运输过程中对筛面冲击力强，每年更换筛板费用为50万元，经过改造后此项费用减少为32万元，可节约18万元，从而将被动维修转变为主动维修,使维修工作转入良性循环[5]。综合计算，每年可节约费用约24.6万元。

4 结语

同忻选煤厂矸石溜槽管道重介系统耐磨管路改造后，延长了受冲击最严重，磨损速率快的弯头、三通等耐磨件的使用寿命。易磨损位置进行了适当改造，安装了缓冲物料装置，降低了磨损速率，同时新添加的新型耐磨内衬，提高了管路耐磨性能，延长了管路的使用寿命，减少了跑、冒、滴、漏现象引起的事故停车问题。在保证选煤厂正常生产运作的同时，降低了工人劳动强度，较少了材料消耗，节约了维修和材料成本，改善了工作环境，为其他选煤厂提供了借鉴经验和参考。

[1] 周平安.耐磨材料的现状与发展[J].新世纪水泥导报，2005(6)：40-42.

[2] 张同军.全重介选煤厂管道抗磨损技术研究[J].洁净煤技术，2011，17(3)：16-18,25.

[3] 王 盟，唐琳琳.选煤厂重介管路耐磨材料简介及选用[J].煤质技术，2011(11)：69-70,72.

[4] 康素芬.浅谈重介质选煤系统中常用的耐磨管道[J].科技情报开发与经济，2009，19(10)：224-225.

[5] 张铁军，张世坤，边绪德，等.介质管路磨损原因分析及防治措施[J].中国煤炭，2008，34(4)：78-79.

Technical modification for enhancing the wear resistance of reject chuting pipe at Tongxi Coal Preparation Plant

CHEN Wen-wu

(Dadi Coal Preparation Engineering Co., Ltd. of Datong Coalmine Group, Datong, Shanxi 037003, China)

The feed pipe of reject medium draining screen in coal cleaning plant is often seen to suffer severe wear at local points for the reason that the fluid chuting through the pipe is a complicate mixture in nature. In order to extend the pipe's service life and the medium draining screenplate replacement interval, redesign and renovation work is made of the process pipe based on result of analysis of the direction of material flow and the points where the pipe inner wall is subjected to impact. This involves the fitting of buffer mechanism at wearing points and addition of novel wear-resistant lining. The renovation work has led to elimination of pipe leakage and reduction of operating and maintenance costs, consumption of material and labor intensity. Moreover, because of the extension of the service life of such pipes, a favourable economic and social result has been brought about for the plant. The renovation work proves to be practically effective and technically feasible.

reject pipe; wear-resistance material; T-bend; impact wear

1001-3571(2016)06-0040-03

TD948.7

A

2016-12-06

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.011

陈文武(1966—)，男，山西省大同市人，副总工程师，从事煤炭洗选设备技术管理工作。

E-mail：dtcww2008@126.com Tel:18935211846

陈文武.同忻选煤厂矸石溜槽管道耐磨技术的改造[J]. 选煤技术，2016(6)：40-42.