选煤厂跳汰机的改进设计及应用研究

郭丽红

（山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司， 山西 阳泉 045000）

1 工程概况及存在的问题

选煤厂设计能力为320万t/a，洗选工艺流程中采用处理原煤能力为45～350 mm粒级的DMST-20型跳汰机，跳汰面积为25 m2分选粒级原煤，跳汰面积为15 m2分选-0.5 mm粒级煤泥，并与尾煤压滤机联合生产，分选的主产品为精煤，选煤厂要求该精煤必须达到质量灰分不超过9%，全水分不能超过8%，洗选的副产品为中煤、矸石、煤泥等。

选煤厂DMST-20型跳汰机虽洗选产品种类满足要求，但是还存在诸多问题：跳汰机筛板一段倾角固定为3°，二段倾角固定为1°，一旦洗选的煤质发生变化，无法调控筛板倾角来改变床层移动，更没办法控制精细的状态分层；跳汰机未安装数控风阀，致使精细调整煤洗选跳汰制度不能形成，操作人员容易被煤泥污染物遮挡视线，经常造成误操作；较长的排料轮的使用，矸石、中煤在排料道中段速度高于两侧，引起床层运动不均，严重阻碍洗选效果，特别是矸石较为坚硬，受载荷影响，容易致使排料轮磨损而产生故障；排料仍然采用手动，重复次数频繁，劳动强度高，而且调配也不均匀。跳汰机的这些问题不仅影响了选煤厂的生产能力，还大大增加了运行成本，为此，针对DMST-20型跳汰机现存问题，对其结构提出改进设计，希望对选煤厂提供一定的理论指导。

2 跳汰机结构的改进设计

2.1 优化筛板角度

选煤厂跳汰机筛板倾角是固定的，跳汰机风压、风量、水流、筛板倾角、跳汰制度等因素决定了跳汰机的筛板上的原煤运动及分层机理[1-2]，严重限制了洗选效果。为了改善筛板原煤运动和分层效果，根据DMST-20型跳汰机现有设计，将筛板倾角设计为可在线调控，筛板倾角可以调节的范围为矸石段1°～6°，中煤段2°～5°，驱动采用液压装置调控，改进后的跳汰机详见图1所示，改变跳汰机倾角可以为原煤运动以及分层提供新的解决思路。

2.2 分割排料部分

原煤经过选煤厂跳汰机筛板洗选后，分层完毕后的最下层较重物料必须及时排除[3]，不然会影响后续的洗选效果，而且底层排除的重物还应满足及时性、连续性和可操作性原则[4]。DMST-20型跳汰机将底流重物导入到预设料仓，在电机驱动叶轮转向作用下挤向前移动，但是排料部的排料轮较长、面积大，致使中段物料移动速度远高于两侧，床层运动完全不一致，经常造成洗选的产品不合要求。受矸石等坚硬物体作用，叶轮易受挤压被划伤或者变形，不仅更换叶轮频繁，也影响了跳汰机正常工作，为了解决此问题，将DMST-20型跳汰机排料部分为两部分，上部为下锥体，下部为圆柱体，下锥体的物料受旋转作用能够快速进入到圆柱体内，避免了叶轮受坚硬物的损伤，也能相应改善筛板物料运动速度，DMST-20型跳汰机改进后分割下锥体排料通道详见下页图2所示。

2.3 增设数控风阀

为了能够精细调整煤洗选跳汰制度，避免操作人员误操作，对DMST-20型跳汰机增设数控风阀，风阀在跳汰机上的布置详见下页图3所示。

图2 改进后跳汰机的分割下锥体

图3 跳汰机增设的数控风阀

阀座设置在进（排）气阀体风管口，阀座上面设置有风阀盖板，电磁比例阀具有调控的作用。“低压风”是阀门形成一定压力的动力风[5]，进气阀盖板开启方向设置为低压风的流动方向，这样低压风可以为排气阀门打开提供一定的辅助力，快速打开阀门盖板，有利于物料流速，疏通煤泥污染物。DMST-20型跳汰机采用的是数字控制风阀门，形成单一的组合体，并与各个管道口联为一体，可以精细化调节跳汰制度，避免了操作人员误操作，也减轻了人员劳动强度。

操作人员能够直观看见风阀气缸工作状态，改变了由不能看见到能看见的结果，这样不会因为跳汰机在长时间工作后形成观察窗污染，避免跳汰环节出现故障。DMST-20型跳汰机数控风阀工作状态详见图4所示，活塞轴带动活塞运动，阀板在活塞作用下移动，高压气体冲击煤泥等快速运动，不会因为堆积而造成污染，为操作人员提供了直观的可视性。

2.4 增设自动排料系统

DMST-20型跳汰机排料仍然采用手动，重复次数频繁，操作人员劳动强度高，而且调配也不均匀，洗选的产品质量较差，为了解决此问题，在跳汰机上增设自动排料系统。自动排料系统分别由排料电机、排料叶轮、变频器、传感器、控制器等构成，详见图5所示。传感器将采集到的床层厚度等数据信息，以485总线的传输方式上传至控制器，控制器将数据信息进行对比分析，与设计给定值差异传送给变频器，变频器根据值的大小调控电机转速，进而带动排料叶轮转动，从而实现了自动排料的目的[6]。若跳汰的床层厚度较大，则自动排料速度增加；反之，则会降低电机转速，从而达到稳定跳汰物料的床层厚度。

图4 跳汰机数控风阀工作状态

图5 跳汰机自动排料系统

3 应用研究

3.1 物料松散度的检测

为了观察DMST-20型跳汰机改进后的效果，对跳汰机洗选的物料床层松散度进行检测，采用“电子探杆”物料床层松散度趋势。物料床层探测装置安设浮力传感器，目的是为松散度变化收集数据。电机带动驱动器转动，床层上的探测架上下移动，这样可以有效检测煤水混合物物料层变化。根据电机转速和探测架移动距离，结合传感器采集的数据，得到了物料床层松散度变化趋势曲线，详见图6所示。

图6 跳汰机物料松散度检测曲线

根据跳汰机物料松散度检测曲线结果得知，物料分层较好时跳汰的原煤分布较为均匀，而且松散度比起物料床层较差时的更加合理，没有出现大的“跌落”，各层曲线变化有着明显的差距，表明改进后的跳汰机对原煤洗选效果较好。

3.2 应用效果

为了更加直观地验证DMST-20型跳汰机改进效果，将跳汰机洗选的产品与改进前的产品进行了对比，其结果详见表1所示。

表1 DMST-20型跳汰机改进后的部分分选参数结果

从表1对比结果可得出以下结论：改进后的DMST-20型跳汰机处理能力更大，分选的密度范围增加，总产率提高了11.24个百分点，洗选的产品质量更优。根据选煤厂操作司机反馈，现在可以直观地查看跳汰制度，以前每班需要两人不间断配合看护，现在增设数控风阀后，只需一人看护即可，大大降低了人工强度，跳汰控制效果良好，生产工艺稳定，良好地解决了跳汰机存在的问题，满足选煤厂生产要求。

4 结论

1）针对DMST-20型跳汰机筛板、下层底料、跳汰制度和手动排料问题，改进了跳汰机的筛板倾角，增设了分割下锥体、数控风阀，手动操作变为自动排料。

2）通过物料床层松散度的检测和洗选产品对比结果显示，改进后的DMST-20型跳汰机跳汰分选效果更加优良，产品质量更好，生产能力高，提高了选煤厂的生产率。