3510型弛张筛在阳泉一矿选煤厂的应用

王艾生，刘国庆，刘文昌，孙 冬，常 明

(1.阳泉煤业(集团)有限责任公司，山西 阳泉 045000；2.太原理工大学，山西 太原 030024)

阳泉一矿选煤厂隶属于阳泉煤业(集团)有限责任公司，是一座设计能力为7.50 Mt/a的矿井型选煤厂。经过多次技术改造后，实际生产能力在8.00～8.50 Mt/a之间，选煤工艺为>13 mm粒级块原煤由浅槽重介分选机分选、<13 mm粒级末原煤由三产品重介质旋流器分选的联合工艺。入选原煤主要为15#煤，属于优质无烟煤；主导产品主要为粒精煤和末精煤等，粒精煤粒度在13～9 mm之间，灰分≤16%，硫分≤2.00%，水分≤9%；末精煤粒度在9～0 mm之间，灰分≤16%，硫分≤2.00%，水分≤9%，两者均作为化工用煤和高炉喷吹煤使用。

该选煤厂<13 mm粒级末原煤占入选原煤的比例为55%，<3 mm粒级末原煤占入选原煤的比例为20%，故末原煤的有效洗选成为提高产品质量的关键。为了满足用户对产品质量的要求和环境保护要求，该选煤厂在对选煤工艺全面升级改造的同时实施煤泥减量化生产方案。煤泥减量化生产的核心是减少粉煤入选量和次生煤泥量，该方案已在许多选煤厂实施，并取得降低投资、降低成本、提高发热量、减少煤泥量等显著成果[1-3]。经过多方详细论证，该选煤厂采用3510型弛张筛对原料煤进行3 mm预先脱粉，再将其全部洗选，取得了显著成效。

1 煤质分析

1.1 原料煤主要指标

阳泉一矿选煤厂主要入选原煤为15#煤，15#煤的主要煤质指标见表1。由表1可知：15#煤具有发热量高、灰分较高、硫分偏高的特点，这种原煤经过洗选后，产品能够满足化工、高炉喷吹对煤炭质量的要求。

表1 15#煤的主要指标

1.2 三种产品主要指标

该选煤厂的主要产品可以细分为洗中块、洗小块、筛末煤，三种产品的主要指标见表2。

表2 三种产品的主要指标

由表2可知：筛选产品存在硫分偏高的问题，其中，块精煤产品的硫分普遍在1.70%～2.00%之间，筛末煤产品的硫分在2.30%～2.50%之间，极大地削弱了高发热量带来的质量优势。因此，必须采取措施对原料煤进行降硫处理。

2 3510型弛张筛

可用于3 mm干法深度筛分的设备有多种，经过详细论证和多方比较，决定采用3510型弛张筛对原料煤进行3 mm预先粉煤。该弛张筛采用聚氨酯橡胶作为筛面，通过特殊弹性筛面的弛张运动对细、黏、湿物料进行筛分，筛分效果显著[4-5]。

2.1 结构组成

3510型弛张筛由主筛框、浮动筛框、筛板、剪切弹簧、减振弹簧等组成，弛张筛的梁可分为两组，即固定梁Ⅰ和浮动梁Ⅱ，两组梁间隔布置；固定梁Ⅰ直接固定在侧板上，与侧板、激振器、支撑梁等组成主筛框系统Ⅰ；浮动梁两端穿过侧板，通过剪切弹簧与侧板软性连接，浮动梁与其固定装置组成浮动筛框系统Ⅱ。聚氨酯筛板安装在固定梁与浮动梁之间，随着固定梁与浮动梁距离的变化做弛张运动[6-7]。3510型弛张筛结构如图 1 所示。

2.2 工作原理

该弛张筛是双质量振动系统，采用聚氨酯橡胶作为筛面，支承筛面的固定梁Ⅰ和浮动梁Ⅱ分别属于两个振动质体，其中一个质体是筛箱，另外一个质体是配重。在弛张筛工作时，两个质体相差π相位振动，任意两根相邻横梁或靠近或远离，弹性筛面随之或松弛或张紧，筛网或拉紧或松弛，从而使物料产生前进、弹跳运动[8]。同时，该弛张筛依据等厚筛分法设计，筛面由入料端至出料端的角度逐渐减小，入料端的大倾角能使物料快速运动，并在筛面快速分层，从而避免物料黏附在筛网表面，甚至堵塞筛孔，也能提高筛机处理能力。在设备运行过程中，筛箱保持较低的振动强度，有助于提高设备使用寿命。但筛面的振动强度较大且反复变形，易使筛面使用寿命降低。但在振幅、频率和激振力等参数设置合理的情况下，各部件结构刚度大、强度高、寿命长[9]。

图1 3510型弛张筛结构示意图

2.3 技术参数

3510型弛张筛的主要技术参数如下：

参数

数值

筛孔尺寸/mm

3

处理能力/(t·h-1)

300

筛体振幅/mm

7.70

浮动框振幅/mm

16.20

总激振力/kN

335

电机功率/kW

45

筛面尺寸/(m×m)

35×10

噪声等级(距设备1 m)/dB

<75

2.4 技术特点

(1)振动强度大。普通振动筛的最大振动强度仅为5g，在双重振动作用下，弛张筛的筛面物料能够产生50g的振动强度，因此筛分效率很高，对细、黏、湿等难筛物料有着良好的筛分效果。

(2)振动频率高。主体筛框为传统圆振动筛，通过飞轮摆块为筛体提供激振力，使筛体做圆运动。筛板做弛张运动，振动频率为每分钟800次。高效聚氨酯筛板被安装在固定横梁(与筛体相连)和浮动横梁上(与浮动平衡梁相连)，筛体和浮动平衡梁的交错运动带动筛板做拉紧与松弛运动。剪切橡胶弹簧和导向板簧将激振力传递给浮动平衡梁，使浮动平衡梁做直线运动[10]。

(3)筛网不堵塞。尤其在待筛物料易堵塞筛网的情况下，弛张筛能以相对较小的筛网面积获得非常高的筛分效率，并保证筛网不被堵塞。部分粒径大于筛孔尺寸的颗粒，也能通过变形后的孔筛，但这部分颗粒也可能堵塞筛孔，而弛张筛筛孔的周期性变形能有效阻止难筛颗粒堵塞筛孔。

3 生产效果

3.1 3510型弛张筛筛分效率

为了验证弛张筛的筛分效果，以3 mm作为分级粒度，对其入料、筛上物、筛下物的粒度组成进行分析，结果见表3。

表3 3510型弛张筛的物料粒度组成

根据表3数据，结合下式计算弛张筛的筛分效率：

式中：E为筛分效率；α为入料中小于规定粒度的细粒含量；β为筛下物中小于规定粒度的细粒含量；θ为筛上物中小于规定粒度的细粒含量。

通过计算可得E=61.75%，说明以3 mm作为分级粒度时，3510型弛张筛的筛分效率很高，完全能够满足现场干法深度筛分的需求。

3.2 末煤处理系统原则流程

在动力煤分级全部入选时，筛除块原煤后需要对末原煤进行预先脱粉。由于干法脱粉效率低，筛分效果难以达标，故传统的脱粉方法多为湿法。目前，弛张筛能够实现原料煤6 mm甚至3 mm干法脱粉，且筛分效果能够满足生产要求。3510型弛张筛在阳泉一矿选煤厂运行后，可使大部分粉煤不再进入湿法分选系统，能够减轻煤泥水处理系统负担。3510型弛张筛应用前后阳泉一矿选煤厂末煤处理系统原则流程如图2所示。

图2 3510型弛张筛应用前后末煤处理系统原则流程

采用3510型弛张筛作为筛分设备，以3 mm作为分级粒度对原料煤进行预先脱粉，不但能够保证产品质量合格，而且可使煤泥水处理系统大大简化，基建投资和加工成本大幅降低。而节约的洗选能力可用于分选块原煤，随着原煤入选比例的增加，这个优势更加明显。

原料煤3 mm干法深度筛分，能够预先除去其中的细粒煤，细粒煤泥化现象不复存在，洗选产品水分大大降低，而其发热量大幅提高，这对提高产品销售价格和提升企业利润具有重要意义。

4 结语

阳泉一矿选煤厂末煤产品灰分高，导致厂内产品掺配困难。这与细煤泥灰分存在直接关系，一般细煤泥灰分比原料煤灰分高，加上分选过程中矸石泥化的影响，细煤泥灰分进一步增加。根据近些年的现场生产实践，原料煤预先脱粉是解决这个问题的首选方案。原料煤预先脱粉后，洗选系统内的原生煤泥量减少，矸石泥化物对末煤产品造成的污染减轻，同时还有控制末煤产品水分的作用。阳泉一矿选煤厂采用3510型弛张筛对原料煤进行预先脱粉，成功实现了3 mm干法深度筛分，在优化产品结构的同时使商品煤品种多样化。