浅槽重介分选机常见问题与解决方案

2018-11-16王蒙

选煤技术 2018年4期

王蒙

(陕西煤化选煤技术有限公司，陕西西安 710000)

浅槽重介分选机于20世纪40年代开始在国外得到应用，从最初的DSM型分选机、麦克纳利-特朗普分选机、巴沃依分选机等[1-2]，到近些年比较流行的丹尼尔分选机、彼得斯分选机等，其结构在不断改进与完善。我国对浅槽重介分选机的研究始于20世纪50年代，研究进展较为缓慢；近些年，这方面的研究投入在不断加大，浅槽重介分选机国产化技术日渐成熟。

从2002年孙家沟选煤厂首次采用浅槽重介分选机分选块煤开始，神东地区新建选煤厂基本都以浅槽重介分选机作为块煤分选设备；此后，浅槽重介分选机在大同煤矿集团、陕煤化集团、淮南煤业集团、华亭煤业集团等公司的选煤厂得到大量推广应用。由于浅槽重介分选机具有结构简单、维护方便、处理能力大、分选精度高等优点，已成为我国选煤厂常用的块煤分选设备之一[3-4]。

在实际应用过程中，浅槽重介分选机也存在一些问题，导致正常生产受到严重影响。为此，结合现场实际情况和理论研究，对浅槽重介分选机常见问题原因进行分析，并提出相应的解决方案，以提高其运行流畅性。

1 浅槽重介分选机

1.1 结构组成

浅槽重介分选机主要由槽体、水平流管、上升流漏斗、驱动机构、拉紧装置、排料刮板组等组成[5]，结构如图1所示。槽体是一个槽式钢结构外壳，槽体长边两侧布置有入料箱和溢流堰，入料箱底部布置有水平流管。上升流通过槽体底部的上升流漏斗进入槽体，主要作用是使物料分散与分层；槽体底部的漏斗表面铺设有带孔的耐磨衬板；槽体长边两侧下方分别铺设有一条刮板链导向轨，确保刮板沿着轨道运动。排料刮板组由头轮组、尾轮组、两组随动轮组、刮板、链条、导轨、连接板等组成。刮板通过连接板固定在两侧链条之间，而链条悬挂在头轮组、尾轮组和随动轮组两侧的链轮上，链条下端嵌入导轨槽；头轮组、尾轮组、随动轮组均由轴、两片链轮、轮毂、滚动轴承组成，并通过轴承座固定在槽体侧板的相应位置。驱动装置由电动机、减速机和三角带等组成[2]，主要作用是为设备运行提供动力。

1—上升流漏斗；2—水平流管；3—尾轮机构；4—槽体；5—排料刮板；6—刮板链；7—减速机与电机；8—头轮机构

1.2 工作原理

浅槽重介分选机是根据阿基米德原理，将待选原煤在一定密度的悬浮液中按密度差异进行分选与分离的设备。在浅槽重介分选机工作时，待选原煤从入料端进入充满重介悬浮液的槽体，一部分重介悬浮液从水平流管进入槽体，同时另一部分重介悬浮液从槽体底部的上升漏斗进入槽体，分别形成水平流和上升流。在上升流的冲击作用下，待选原煤均匀分散在槽体内，密度小于重介悬浮液密度的颗粒上浮，并在水平流作用下从出料端排出；密度大于重介悬浮密度的颗粒下沉，沉到槽底后被刮板输送机送出槽体。

2 常见问题与解决方案

2.1 上升流与水平流流量比例设置不合理

浅槽重介分选机的分选精度高，通常数量效率在95%以上，可能偏差在0.05以下[1,6-7]，精煤带矸率在3%～5%之间，矸石带煤率在1%～3%之间[8]。但在实际生产过程中，存在精煤带矸率偏高(>5%)和矸石带煤率偏高(>3%)的问题，这与上升流和水平流流量比例设置不合理存在直接关系。

(1)原因分析。根据浅槽重介分选机的工作原理可知，上升流与水平流的流量比例对其分选效果有着直接影响。当上升流流量偏大时，影响矸石在重介悬浮液中的位置，导致矸石极易混入精煤，最终的结果是精煤带矸率升高；当上升流流量偏小时，直接使重介悬浮液不稳定，物料实际分选密度下降，精煤极易进入矸石，最终的结果是矸石带煤率上升。当水平流流量偏大时，原煤在槽内分选时间缩短，导致设备分选精度下降；当水平流流量偏小时，原煤在槽内分选时间延长，直接影响设备处理能力。因此，实际生产中需要根据原煤煤质、产品灰分等，合理确定上升流与水平流的流量比例。

(2)解决方案。根据黄亚飞等[9]的研究，水平流和上升流的流量比例对流场影响很大，通过调节流场可以改变浅槽重介分选机的分选精度和处理能力；上升流与水平流的流量比例大于1时，槽内流场不利于原煤分选。根据模拟分析，上升流流量在10%～20%之间，水平流流量在80%～90%之间，即上升流与水平流的流量比例在1∶9与2∶8之间。但由于设备结构、原煤煤质、产品灰分等因素的影响，实际操作中会存在差异，一般上升流与水平流的流量比例在1∶3左右，实际生产中可根据需要进一步调整。

2.2 分选密度设置不合理

在实际生产过程中，难免出现浅槽精煤的产率和灰分均偏低的问题，这不但影响精煤产量，浪费煤炭资源，而且不利于实现选煤经济效益最大化，影响企业经济效益的提升。根据理论分析，分选密度是影响精煤的产率和灰分的关键因素。

(1)原因分析。浅槽精煤的产率和灰分均与分选密度存在直接关系，而分选密度是由原煤浮沉试验结果和商品煤质量共同决定的，理论上分选密度完全符合要求，但实际生产中难免存在偏差。如果实际分选密度偏低，则精煤的灰分和产率均偏低，而其发热量有所提高；如果实际分选密度偏高，则精煤的灰分和产率均偏高，而其发热量有所下降。实际上分选密度不宜过高，否则易使重介悬浮液“固化”，导致分选精度降低；分选密度也不宜过低，否则精煤的产率和灰分均偏低，进而影响精煤产量。

(2)解决方案。在生产现场，浅槽重介分选机主要作为大块煤分选或排矸设备使用，要求的分选密度较高。根据理论研究和实际生产经验，浅槽重介分选机的分选密度可在1.30～1.90 g/cm3之间调节[1]。阳煤新大地公司选煤厂采用浅槽重介分选机对贫煤进行分选，实际分选密度为1.80 g/cm3[10]；中马村选煤厂采用浅槽重介分选机对无烟煤进行分选，实际分选密度为1.63 g/cm3，这些分选密度均能满足分选要求。因此，实际生产中需要根据原煤性质和精煤灰分等合理设置分选密度，并结合实际需要进行调节。

2.3 刮板弯曲变形

在浅槽重介分选机运行过程中，存在刮板弯曲变形的问题。在刮板弯曲变形后，两链之间的间距缩短，容易引发脱链、跑斜等问题，影响正常的选煤生产，因此必须对其进行改进与优化。

(1)原因分析。根据现场观察和受力分析，刮板弯曲变形是排介孔分布不合理、筋板形式设计不合理所致。由于刮板原来采用均布扁孔设计，加之筋板强度不足，使用过程中容易出现弯曲变形故障[5]。为此，需要优化这两个因素。

(2)解决方案。在借鉴前人研究成果的基础上，将刮板的开孔改为上下均匀圆孔，并将孔径扩大至16 mm，同时将加强筋板中间采用角钢扣严焊接，以提高刮板的结构强度[5,11]。改造前后的刮板结构如图 2所示。

图2 改造前后的刮板结构示意图

2.4 刮板链卡链与断链

在浅槽重介分选机运行过程中，也存在刮板链卡链与断链的问题。在槽内摩擦阻力增大的情况下，刮板链容易出现间歇性卡链，加之下滑道固定螺栓有时外露，刮板链运行时极易与其发生碰撞，进而发生卡链问题，甚至引发断链事故。刮板断链后不但影响正常的选煤生产，而且容易引发安全生产事故。

(1)原因分析。刮板链是浅槽重介分选机运输物料的重要结构部件，在生产过程中物料中常混有长条煤块、木棍、铁器、棉纱等杂物，这些杂物容易卡在槽底，进而使槽内摩擦阻力增大，引发卡链或堵链问题，严重时造成断链事故。此外，刮板链制造材料较脆，拉伸力不足是其断裂的主要原因，如果要从根本上解决这个问题，就需对刮板链条的制造材料进行优选，并保证其受到的拉伸力均匀、充足。

(2)解决方案。由于多种因素的限制，国产刮板链的质量有待提高，目前无法从制造材料方面彻底解决这个问题。因此，在实际生产中，要做好原料煤入选前的准备工作，尽量减少杂物进入槽内。为此，在原料煤流经的每一个转载或分级环节增设孔径不一的篦子和下料溜槽，以便于清理出大块煤和杂物；同时加大巡回检查力度，及时发现篦子上的杂物；强化对除铁器的管理，及时清理除铁器上的铁器，确保设备运转正常[2]。此外，要定期检查刮板链，及时更换损坏的链条；如果刮板链过松，出现刮蹭横梁的现象，则要及时调节，使其松弛有度；如果连接耳板与槽体侧板之间的缝隙存在夹矸，则要及时清理缝隙内的夹矸，并检查耳板的磨损程度[12]。