精煤除杂设备自动除杂技术的应用

王晓

【摘要】变频除杂机针对散状物料除杂，通过在皮带输送机滚筒端部或落料斗下方加装该设备，使物料在其输送过程中，在物料性质不发生改变的前提下，符合实际工况要求的物料与杂物有效分流。该机最大特点是能适应湿、热、粘、寒、杂等各种恶劣工作环境，性能可靠，不堵不卡，而且产量高。

【关键词】除杂、自动化、精煤、分离

1  技术背景

选煤厂及煤化工厂等行业所用燃煤，通常煤中常混有石块、长木棒、锚杆，编织袋、支护网、塑料布、橡胶皮、草绳、钢丝、废铁、破布等异物。硬杂可能堵塞跳汰机筛通道、划伤皮带，砸毁破碎机篦子，堵塞管道、溜槽、阀门，卡滞筛煤机、破坏联轴器及轴承座、烧毁电机，造成输煤系统拥堵。软杂通常无法被破碎机破碎，随着杂物的累计严重降低设备的使用效率与出力，时常需要人工清理，增加大修频率。由此带来一系列严重问题，使输煤系统及后序设备无法正常工作，因此必须除去这些杂物。

2  实施过程

2.1现场状况

耿村煤矿主井皮带出品煤中含部分大块矸石和煤块，部分大块煤会随着矸石经棒条筛进入外排矸溜槽，运输过程进入煤中的支护网、草垫、编织袋、火工产品遗留物、塑料等杂物（以下简称“软杂”）进入破碎机后不易破碎，软杂易挂在筛网上增加系统阻力，降低系统出力造成经济损失，且精煤中含铁丝、枕木、编织袋等杂物，给煤质带来影响。需要人工频繁清理，费时费力。为提高经济效益及提高煤质，在耿村煤矿洗煤厂A219胶带输送机处装一台（套）除杂设备，并实现自动除杂。

2.2现场改造计划

A219为精煤胶带输送机皮带，确保最大程度保护后续设备。通过对输煤系统设备分析，结合我厂煤源情况，借鉴其它电厂改造的经验;在A219精煤胶带输送机头部安装变频除杂机，现場地完全满足安装要求，砼梁强度满足荷载要求。

2.3.实施范围与规模

在A219精煤胶带输送机机头部位安装除杂设备，将原A219精煤胶带输送机皮带头部落料斗拆除，保留其连接法兰以下部分落煤管;加装永不拥堵的变频式除杂机。煤流自A219精煤胶带输送机皮带流过头部滚筒、经过抛杂机主转子，碎煤及末煤透筛流至落煤管后进入下一级A701胶带输送机;杂物被齿板拾取后，当转至另一侧时释放排出、流经自动清杂装置、通过落杂管、排入地面杂物堆积小车中。待杂物堆积较多后，用小车进行转运。本机主要由脉冲发生器、楔形抛物线型齿板、力矩臂浮动连接式减速电机、全浮动驱动滚筒、弹性支座、多次过滤及回收机构、弹性物料规整机构，百叶窗式防尘帘、左上箱体、右上箱体、下箱体、支撑柱等组成。

2.4.电控系统

全变频调速，适应范围广;拥堵自动感知、卸荷装置;采用防爆电机，运动部件多重安全防护;控制柜采用双层全不锈钢外壳，全密封结构，防水防尘。

a.设备设置输煤控制室程控和就地控制两种方式。输煤程控可与皮带系统连锁。

b.设备状态信号和报警信息在输煤程控系统正确显示。

c.电机采用变频器控制方式，电机控制器采用ABB品牌。

d.控制箱采用不锈钢外壳，钢板厚度≥1.5mm，采用双层门密封，防尘防水。控制箱采用墙壁悬挂式结构，固定于A219皮带机近端墙壁上，防护等级为IP55。

除杂设备与皮带机运输洗选系统联锁控制，当接收到上级皮带机运行及料流信号时，除杂设备开始工作。当皮带机设备停止运行时，除杂设备也联锁停机。同时除杂设备还必须能实现反转，以保证系统皮带机的正常输料需求。

3  工作流程及性能特点

3.1工作流程

半圆柱状截面物料以流量Q由皮带机送过弹性物料规整机构，变成扁平状截面;流经装有楔形抛物线型齿板交错分布的全浮动驱动滚筒，物料在重力和冲击力作用下沿齿板做正弦线、螺旋线与抛物线的复合运动;在间歇性脉冲波作用下，有效物料Q1分离汇流至落料管;而超标物料及杂物Q23跟随齿板做旋转运动再经由多次弹性过滤机构，在振动器的作用下，其中夹杂极少量有效物料Q2重新回到落料管，杂物Q3则流到其专用管道中去。

3.2性能特点

整体旋转筛分结构，彻底颠覆了传统设备的物料移动式结构（整体斜型的滚轴筛及整体平型交错齿板式结构）;不仅不易卡堵，而且单位时间内处理量大、功耗低;中间环节少，结构简单，性能可靠。楔形抛物线型齿板结构，有效增加了物料与齿板接触路径与时间，使物料在其上充分滚动，在重力、冲击力、摩擦力、离心力的作用下，达到相互分离的目的。脉冲发生机构，其相位、振幅、频率在一定范围内可无级调节，在其作用下保证物料充分松散分离，最终达到尽量不夹带有效物料的目的。悬挂式梳形清扫机构，布置在齿板与物料即将分离侧。每根梳形条均能从交错楔形抛物线型齿板中间完全通过，当旋转的楔形抛物线型齿板与悬挂式梳形清扫机构相遇时，能起到相互清理的作用。亚共振使杂物与料流振幅增大，高惯量、大加速度、充分运动增加分离效率，粘湿料来不及粘接齿板。电气自动感知卸堵技术，当筛分主机发生堵塞时，其驱动阻力会突然持续增大，控制系统检测到电机扭矩异常变大，发信号使电机反转，其转子特殊齿形有利于快速挖掘清堵，自动卸载;当堵塞消除后，其驱动阻力变小，控制系统使电机正转，恢复到正常工作状态。

4  效果分析

在物料输送过程中，无论对超标石块、矸石、铁块、木棒、锚杆等硬杂，还是支护网、编织袋、塑料布、橡胶皮、草绳、钢丝、破布纤维状等软杂，均能高效自动除去;各种工况条件下，排杂效率均可达95%以上，杂物中夹带有效物料≤0.5%。锚杆、石块、矸石、木棒、铁质等硬性杂物被自动清除后，提高排杂效率及可靠性， A219精煤胶带输送机皮带头部不必再安排人员值守，减少了人员配置;同时有效避免了设备的频繁启停，提高了输煤系统安全性。

硬杂被自动清除后，减轻了料流对皮带的冲击，托辊及皮带寿命提高，皮带跑偏现象明显减少;设备衬板使用寿命延长;筛煤机筛网、主轴不再卡滞硬物，不仅寿命延长，而且联轴器、减速机不再由于外力导致破坏。支护网、稻草、编织袋、破布等软质杂物被自动排除后，脱泥筛等筛分设备透筛率增加，不再发生杂物缠绕、堵煤现象;脱泥筛落煤管、三通挡板及其它通道顺畅无阻，保证输煤系统可靠有效运行。