选煤厂浅槽分选机技术改造实践

薛晓燕

(中煤大同能源有限责任公司, 山西 大同 037000)

1 研究背景

《煤炭工业“ 十四五” 高质量发展指导意见》 指出, 原煤入洗率力争实现80%。 山西是重要的产煤大省, 也是我国出口煤基地之一。 目前山西动力煤选煤厂块煤分选通常采用重介浅槽分选工艺, 该工艺具有系统简单、 洗选效率较高的优势, 但同时也存在设备磨损较为严重、 配品配件更换频繁、 洗选效率提升受限等问题。 本文结合山西某大型选煤厂实际洗选现状, 提出一种优化浅槽分选机技改思路, 对减少设备磨损, 降低维修率起到了很好的作用。

2 现状分析

该选煤厂坐落于山西大同市, 2008 年投入运行, 该厂作为所属煤矿配套项目, 生产规模为入洗原煤500 万t/a, 产品主要为22.18 MJ/kg 优质精煤。 洗选工艺采用经典重介浅槽排矸+重介旋流器分选工艺。 矿井原煤经150 mm 破碎后, 150～13 mm 块煤进入重介浅槽进行分选, 13 ～1 mm末煤进入两产品重介旋流器分选、 1～0.25 mm 粗煤泥进入TBS 分选、 小于0.25 mm 细煤泥采用加压过滤机和板框式压滤机联合回收, 洗水实现一级闭路循环。

3 存在问题

该厂浅槽分选机选用了2 台行业内较为常用的W18F60 重介浅槽分选机[2], 槽宽5 400 mm,刮板宽1 524 mm。 该设备洗选效果好, 排矸能力大, 但存在较为突出的设计缺陷是槽体底部滑道与驱动链条的磨损问题, 链条在槽体底部通过滑道导向传动, 链条与滑道反复摩擦, 造成链条和滑道不同程度的损耗, 其中损耗最为严重的部位是机尾L 型滑道和中部弧形滑道两部分, 这两部分的平均损坏、 更换周期约为3 个月, 单台设备年消耗耗材21.77 万元, 极大地增加了运营成本。 同时, 频繁的滑道更换作业, 增加了工人劳动强度和安全风险。

4 技改措施

技术改造包括将链条与滑道的摩擦传动改造成链条与链轮的滚动传动和对托轮机械密封用水的改造。

4.1 链条与滑道的摩擦传动改造

链条与滑道的摩擦传动改造分两步进行, 第一步实施机尾滑道改造, 第二步实施弧形滑道改造, 通过改造, 一方面能减轻链条链板的磨损,另一方面能减少浅槽运转的负荷量。 滑动摩擦转变成滚动摩擦, 降低了链条的磨损量, 延长了链条的使用寿命, 滚轮替换了滑道, 减少了浅槽的配件消耗, 还能降低人员更换维修的劳动强度。

4.1.1 机尾“L” 型滑道改造

将机尾“L” 型滑道处的滑道改为链轮轴承, 链轮轴承采用外置式轴承座固定, 箱体与轴之间使用填料密封, 同时为避免填料与链轮轴直接接触造成磨损, 在轴上添加轴套作为防护。 导向轮采用链轮与链板支撑相结合, 避免槽体内复杂环境造成跳链, 导致复位困难。 在不影响刮板连接板的情况下尽量加宽轮宽, 并紧贴槽箱, 防止掉链。 为检修方便、 更换快捷, 链轮采用分体式结构(见图1、 图2)。

图1 机尾” L “型滑道改造前

图2 机尾“L” 型滑道改造后

4.1.2 浅槽分选机中部弧形滑道改造

分选机中部弧形滑道处的导向链轮采用单边半轴方式固定, 这样一方面可有效避免通轴的排料受阻, 另一方面两侧导向轮独立牵引转动可有效避免卡块跳链情况。 链轮轴在槽体外采用双轴承固定, 依旧使用盘根挤压密封。 链轮与原有滑道之间采用异形滑道填充, 整体链轮使用护套防护可有效防止煤块卡入链轮。 链轮固定在实心轮上, 增加链条与链轮之间的接触面, 可有效降低链条轴销与链轮的磨损。 弧形滑道处链轮分两次导向改变刮板运行轨迹, 因为使用一个轮一次导向会使刮板与底板之间的间隙变大, 刮板与浅槽底板之间的间隙不均匀, 由大变小后会导致浅槽在运行过程中发生卡块、 刮板弯曲变形、 底板瓷片挤碎刮掉等故障。 改变弧形底板的形状, 让其底板跟随链条实际轨迹进行转折, 保证底板与链条的平行度, 这样才能确保刮板与底板的间隙保持一致。 底板留出足够的贴瓷片空间, 让刮板与底板贴瓷后的间隙控制在5 mm 范围之内, 这样就可以避免卡块现象(图3、 图4)。

图3 中部弧形滑道改造前

图4 中部弧形滑道改造后

4.2 托轮机械密封用水改造

浅槽底部机尾“L” 型滑道和中部弧形滑道改造后, 由于新增设的链条托轮密封漏料严重,所以需要对托轮进行机械密封改造。 由于机械密封装置用水需要不间断地冷却, 且对冷却水的水质要求极高, 当前处理后的系统循环水不能满足其用水要求, 只能使用清水。 试用2 个月, 每日用清水约230 t, 月使用量高达7 000 多吨。 大量的水进入选煤厂循环水系统, 无法被系统全部回收利用, 打破了原有水平衡状态, 多出的水只能外排或找有资质的单位进行二次处理, 在增加水耗和生产成本的同时形成了环保压力。

为了有效节约新水用量, 实现选煤厂洗水系统闭路循环[3], 决定对系统循环水进行再处理,以代替清水进行机械密封。 由于目前系统循环水水质浑浊, 只满足洗选用水标准, 直接使用将影响密封环、 轴承的寿命, 为此, 需要将循环水进行二次过滤, 降低水的浑浊度。 多方比证后, 最终决定结合板框式压滤机工作原理, 制作了循环水过滤器, 结构详见图5 和图6。

图5 循环水过滤器示意

图6 循环水过滤器实物

该过滤器主要由储水罐、 滤板、 滤布、 管道组成。 带有压力的循环水通过进水管流入储水器中, 充满整个容器后, 循环水向上流动穿过滤板, 由于上下2 块滤板中间布置了160 网目的压滤滤布, 循环水中的杂质、 粗颗粒煤泥被截留在了滤板上, 过滤后的水通过出水管排出, 供机械密封水使用。 循环水经过此过滤器过滤后, 出水浓度达到0.06 g/L, 能够满足轴封水使用要求。在进水管处设置了闸阀开关, 通过观察压力表显示可以适时控制进水的压力与流速, 满足轴承不同转速下的工况要求。 定期通过观察口检查滤板上的杂质堆积情况, 当滤板杂质较多, 影响过滤效果时, 通过冲洗水管进行清理, 清理出的污水通过排污管排出, 进入系统循环水收集再利用。

5 实施效果

5.1 耗材节约

改造前, 单台浅槽链条每套费用78 720 元(表1), 平均使用周期约5 个月, 年均消耗链条2.4 套, 年耗材费用188 928 元; 通过改造, 有效降低了链条磨损, 使用周期延长到10 个月,年消耗链条为1.2 套, 年耗材费用94 464 元, 因此单台浅槽链条全年可结余费用94 464 元。

表1 单台浅槽技改前后耗材使用周期对比

改造前, 单台浅槽滑道年消耗费用28 764 元;技改后, 单台底部链轮年消耗费用7 680 元, 链轮年结余费用21 084 元。

单台浅槽分选机材料结余合计: 94 464(链条)+21 084(滑道)= 115548 元。

5.2 降低劳动强度和安全隐患

浅槽滑道的主要磨损部位为机尾L 型滑道和中部弧形滑道两部分, 通过将链条与滑道的摩擦传动改造成链条与链轮的滚动传动后, 原有的这两部分滑道平均3 个月需要更换一次, 技改后的链轮平均12 个月更换一次, 链条也由原来的5个月换新延长至10 个月左右, 有效减少了工人的劳动强度, 降低了安全隐患。

5.3 提高了运行稳定率

浅槽在运行过程中主要的运行故障是跳链,技改后的导向轮从设计前期就考虑到跳链问题,在机头驱动链轮外径处做了严密的密封防护措施, 可有效避免槽底跳链, 技改后在日常生产中可以安全平稳运行。

5.4 环保收益

企业不单单要实现经济收益, 还应承担社会责任, 环境保护义务。 经过过滤器处理后的系统循环水完全满足滚轴机械密封水的需求, 不仅每个月可节约清水约7 000 t, 年节省成本约60 万元, 还很好地缓解了系统水外排造成的环保压力。

6 结 语

重介浅槽分选机底部链条与滑道的摩擦传动造成的设备磨损, 一直是困扰生产的大问题, 通过将底部链条滑道支撑设计改为滚动链轮支撑,变滑动摩擦为链轮滚动摩擦, 有效降低了摩擦力, 减少了备品配件的更换频率, 改造成本低廉, 运行经济收益却很大。 浅槽分选机底部滚动链轮机构优化设计, 可广泛应用于重介质浅槽分选机中, 可直接作为产品进行生产, 该改造是颠覆了传统浅槽分选机的设计思想, 极具推广性。配套设计的煤泥水循环过滤器, 设计原理清晰,设备制造简单, 可多方面用作系统水的再处理装置, 处理后水质良好, 可替代新鲜水使用, 后期维护简单易操作, 极大程度地提升了水资源的利用率。