溫欣穎

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001）

引言

正文煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力900kt／a，礦井初期開(kāi)采10＋11號(hào)煤層，10＋11號(hào)煤為低灰～中灰、中硫～中高硫、高熱值～特高熱值焦煤（JM）。鑒于該層煤硫分較高，一般可達(dá)2%～3%，以有機(jī)硫?yàn)橹?，洗選后無(wú)法降低精煤硫份，煤的工業(yè)用途一般可作動(dòng)力煤和煉焦配煤。因此，根據(jù)煤的用途和市場(chǎng)需求，煤的加工按建簡(jiǎn)易篩分系統(tǒng)考慮，在礦井工業(yè)場(chǎng)地建篩分車(chē)間，原煤由主斜井帶式輸送機(jī)提升至主井井口房，經(jīng)轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)進(jìn)入篩分間，通過(guò)分級(jí)篩進(jìn)行±100mm 分級(jí)，考慮到井下回采工作面采用放頂煤開(kāi)采工藝，＋100mm 粒級(jí)含矸量大于90%，所以＋100mm 粒級(jí)采用手揀塊煤，手揀塊煤帶式輸送機(jī)帶寬B＝1 200mm，矸石通過(guò)帶式輸送機(jī)運(yùn)至矸石倉(cāng)。－100mm 粒級(jí)再進(jìn)行分級(jí)，篩分為－50 mm，50～100 mm 兩種粒級(jí)；50～100mm 粒級(jí)與手揀帶上人工揀出的塊煤均進(jìn)入破碎機(jī)，破碎至50 mm 以下，再與－50mm粒級(jí)匯合，通過(guò)大傾角上倉(cāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至混煤倉(cāng)儲(chǔ)存。

1 篩分設(shè)備選型方案的確定

根據(jù)篩分工藝要求，考慮到井下回采工作面采用放頂煤開(kāi)采工藝，＋100mm 粒級(jí)含矸量大于90%。參考礦方篩分資料，篩分資料表明矸石所占比例較高，故采用反揀塊煤工藝。這樣就要求篩分設(shè)備的篩分能力要大于一般900kt／a的生產(chǎn)礦井，所以選擇具備500t／h的處理能力的篩分設(shè)備。設(shè)計(jì)考慮了兩個(gè)篩分設(shè)備選型方案；正弦強(qiáng)力篩和圓振篩方案，并進(jìn)行了詳細(xì)比較。

1）正弦強(qiáng)力篩方案。

正弦強(qiáng)力篩的工作原理是根據(jù)正弦波的擾動(dòng)原理，利用菱形滾柱做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的軌跡正弦波，使得蓖上（篩上）料層擾動(dòng)松散，同時(shí)與圓形滾柱有機(jī)結(jié)合，這樣就能組成篩蓖，達(dá)到對(duì)物料進(jìn)行篩選的目的。對(duì)于粘在盤(pán)片上的纏繞物和粘附物，正弦強(qiáng)力篩在每個(gè)滾柱下面設(shè)有隱埋式刮刀，可將其鏟除，以保持篩孔通暢?？梢栽O(shè)置兩級(jí)或多級(jí)帶傾角的圓形滾柱組合篩體，使煤流沿帶傾角（一般15°）的篩體運(yùn)動(dòng)，達(dá)到煤流在篩板上均勻分布的目的，有利于篩分，避免堵煤、積煤和堵孔等不良現(xiàn)象發(fā)生。在篩面面積相同的情況下，正弦強(qiáng)力篩的篩分能力要高出其他篩分設(shè)備40%。正弦強(qiáng)力篩是通過(guò)改變圓柱、菱形滾珠大小和改變軸間距來(lái)適應(yīng)不同的粒度分級(jí)，所以對(duì)于用戶(hù)的要求適應(yīng)性強(qiáng)。

正弦強(qiáng)力篩的優(yōu)點(diǎn)：篩分效率高，處理能力大，工作時(shí)無(wú)振動(dòng)，透篩率高，篩分間承受的動(dòng)載荷小，無(wú)噪聲，不受物料粘度和水分限制，不粘、不賭、不卡的優(yōu)點(diǎn)。尤其對(duì)于小粒度，濕度大的物料，透篩率高。菱形和圓柱形篩板采用耐磨材料鑄成，十分耐磨。整機(jī)采用全封閉機(jī)構(gòu)，在避免煤塵方面表現(xiàn)出色。通過(guò)由篩板震動(dòng)到轉(zhuǎn)動(dòng)的改變，大大降低了噸煤電耗。

正弦強(qiáng)力篩的缺點(diǎn)：質(zhì)量大，消耗鋼材多，有時(shí)出現(xiàn)卡軸甚至斷裂現(xiàn)象。

正弦強(qiáng)力篩結(jié)構(gòu)組成：正弦強(qiáng)力篩結(jié)構(gòu)上由兩級(jí)傾斜布置，在不同的工況下還可采用一級(jí)或多級(jí)布置。整體通過(guò)12個(gè)部件組裝而成，解決了現(xiàn)場(chǎng)安裝中出現(xiàn)的起吊困難問(wèn)題。傳動(dòng)方式為1臺(tái)擺線針輪減速機(jī)通過(guò)牌型齒輪箱驅(qū)動(dòng)多軸轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到控制篩板的目的。內(nèi)層機(jī)構(gòu)采用16 錳防護(hù)鋼板，提高耐磨性。

2）圓振篩方案。

這種慣性振動(dòng)篩又稱(chēng)單軸振動(dòng)篩。其支承方式有懸掛支承與座式支承兩種。懸掛支承，篩箱由彈簧懸掛或支承，篩面固定于篩箱上，主軸的軸承安裝在篩箱上，主軸由帶輪帶動(dòng)而高速旋轉(zhuǎn)。帶偏心重的圓盤(pán)安裝在主軸上，隨主軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心慣性力，從而可以使自由振動(dòng)的篩箱產(chǎn)生近似圓形軌跡的振動(dòng)。軸承中心線與偏心重的距離為激振偏心距。

圓振篩主要優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，拆換篩面方便，由于篩箱振動(dòng)強(qiáng)烈，減少了物料堵塞篩孔的現(xiàn)象，使篩子具有較高的篩分效率和生產(chǎn)率。

圓振篩主要缺點(diǎn)：基礎(chǔ)的動(dòng)載荷較大，分離的程度與篩孔尺寸相近，單位面積的生產(chǎn)能力較低，在投產(chǎn)后長(zhǎng)期運(yùn)行中，經(jīng)常發(fā)生積煤、堵煤、啟動(dòng)困難、電動(dòng)機(jī)燒毀等故障。特別是對(duì)于篩分濕度大的煤時(shí)，整塊篩板易發(fā)生糊死，無(wú)法完成篩分工作。對(duì)土建工程的抗震級(jí)別及基礎(chǔ)處理強(qiáng)度要求較高。篩板更換頻繁，檢修時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)影響較大。

圓振動(dòng)篩的結(jié)構(gòu)：主要由篩箱、懸掛（或支承）裝置、激振器及電動(dòng)機(jī)等組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)三角皮帶，帶動(dòng)激振器主軸回轉(zhuǎn)，由于激振器上不平衡重物的離心慣性力作用，使篩箱獲得振動(dòng)。改變激振器偏心重，可獲得不同振幅。

圓振動(dòng)篩處理能力流量計(jì)算法：

式中：B為篩面寬度，h為篩面上層物料厚度，v為物料運(yùn)動(dòng)的平均厚度，γ為物料的松散密度。

設(shè)計(jì)對(duì)兩方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，詳見(jiàn)表1。

表1 經(jīng)濟(jì)比較表

表2 技術(shù)比較表

通過(guò)比較不難看出，正弦強(qiáng)力篩無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上都具有較大優(yōu)勢(shì)，因此，設(shè)計(jì)推薦采用正弦強(qiáng)力篩方案。

2 正弦強(qiáng)力篩設(shè)備選型

地面生產(chǎn)系統(tǒng)原煤系統(tǒng)設(shè)備按Q＝500t／h選型，篩分系統(tǒng)能力與之相同。為了保證篩選設(shè)備高效安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)比較分析，采用正弦強(qiáng)力篩為地面篩分設(shè)備。原煤通過(guò)正弦強(qiáng)力篩（一），篩分為±100mm 二種粒級(jí)，＋100mm 粒級(jí)進(jìn)行手揀塊煤。－100mm 粒級(jí)再進(jìn)入正弦強(qiáng)力篩（二），篩分為－50 mm，50～100 mm 二種粒級(jí)；50～100mm粒級(jí)與手揀帶上人工揀出的塊煤均進(jìn)入破碎機(jī)，破碎至50 mm 以下，再與－50 mm 粒級(jí)匯合，通過(guò)大傾角上倉(cāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)至混煤倉(cāng)儲(chǔ)存。設(shè)備設(shè)計(jì)選型計(jì)算如下：

1）正弦強(qiáng)力篩（一）：ZS1.0－11軸／15°型，入料粒度0～300mm，分級(jí)粒度±100mm、處理能力500t／h、電動(dòng)機(jī)N＝7.5kW。

2）正弦強(qiáng)力篩（二）：ZS1.0－11軸／15°型，入料粒度－100 mm，分級(jí)粒度±50 mm、處理能力500t／h、電動(dòng)機(jī)N＝7.5kW。

3 結(jié)語(yǔ)

正弦強(qiáng)力篩在正文煤礦試運(yùn)行期間，得到了礦方的良好評(píng)價(jià)，設(shè)備密封性能良好，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠，檢修維護(hù)十分方便，噪音小，有效控制漏煤及漏油現(xiàn)象。充分體現(xiàn)了它集中了各種篩型，如波動(dòng)篩、振動(dòng)篩、集概率篩、滾軸篩等的優(yōu)點(diǎn)于一體的特點(diǎn)。而且正弦強(qiáng)力篩在實(shí)際生產(chǎn)使用中已經(jīng)可靠運(yùn)行十余年，在設(shè)備使用壽命方面表現(xiàn)可靠，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。綜上所述，預(yù)計(jì)未來(lái)正弦強(qiáng)力篩將是煤礦篩分系統(tǒng)設(shè)備的主要選型方向。

［1］謝廣元，主編.選礦學(xué)［M］.北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

［2］于載澤.礦井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社，1997.

［3］中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì).選煤廠機(jī)械設(shè)備安裝使用與維護(hù)［M］.北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.