煤炭筛分工艺在散货装卸港口的应用.pdf

因此,本工程设计较好地克服了滚装码头后方陆域 纵深有限、 重大件运输车辆上下坡行驶动力不足等 难题。 莫青松 430010,武汉市江岸区解放大道1 863号 收稿日期 2008 - 11 - 04 煤炭筛分工艺在散货装卸港口的应用 张家港港务集团有限公司港盛分公司 傅海洋 摘 要煤炭筛分工艺改造是我港根据市场需要而进行的重要科技创新,通过将煤炭筛分工艺与现有的装 卸工艺系统集成,在煤炭卸船工艺中一次完成煤炭的多次筛分,将煤炭按粒度大小分别堆存和销售,满足贸易煤经 营商追求利润最大化的市场需求,提升了港口竞争力。 关键词煤炭筛分;滚轴筛;筛分工艺与流程一体化 An Application of Coal Riddling Process in Bulk Handling Ter minals Gang - sheng Branch, Zhangjiagang Port Group Ltd Fu Ha iyanɡ AbstractThe improvement of the coal riddling process in this port is an important technology innovation with re2 spect to the market demand.Through the integrated system from coal riddling process and conventional handling process, the multi - riddling for coal in the ship unloading process can be finished in one time. The coal can be stacked or sold ac2 cording to its scale of the granularity so that the market demand for the maximum profit by the coal trader can be met and the port competition can be enhanced. Key wordscoal riddling; roller riddling; integration of riddling process 1 概况 张家港港务集团港盛分公司是以煤炭、 铁矿石为 主要货种的散货装卸专业码头,其卸船工艺为门机- 流程皮带机-斗轮取料机,平均效率为1 250 t/h。经 过多年市场培育,本港已形成稳定繁荣的煤炭交易市 场。由于块煤与粉煤市场价格有较大差异,众多煤炭 客户在原煤进场后都提出筛分要求。作为散货中转 码头,初始设计时并未考虑流程筛分功能,煤炭筛分 主要是采用简易筛分方式,在煤炭堆场直接由装载机 向移动筛网喂料进行筛分。简易筛分工艺存在诸多 问题一是成本高、 效率低,原煤作业效率仅为1 00 t/h;二是大量占用场地资源,造成堆场持续紧张;三 是由于块煤销路看好,筛煤进度难以满足客户出货需 求。国内同类港口都没有很好的解决方法,因而我港 决定对煤炭筛分工艺进行技术改造,彻底改变煤炭筛 分困难的现状,适应客户的需要。 2 工艺设计的总体要求 通过调研,结合公司的现状、 货主的需要和流程 装卸的特点,确定煤炭筛分工艺必须满足以下要求 1煤炭筛分和现有流程一体化。由于公司堆 场紧张,没有多余的场地资源来单独布置煤炭筛分 设备,同时从节能的角度出发,必须充分利用现有的 流程设备,将煤炭筛分设备安装在煤炭上场的流程 工艺中,才能最大限度地节约投资,降低能耗。 2筛分设备的生产效率应与流程效率相适 应。专业的散货装卸港口的效益主要体现在高效 上,如果因新增加了煤炭筛分工艺而降低了流程生 产效率,不仅会增加运行成本,而且会制约港口装卸 能力的提高。 3筛分设备应故障率低、 维修方便。生产的 连续性是保证流程设备高效的前提,而流程设备具 有不可替代性,若流程中有设备故障频发,必将降低 流程的生产效率。 4煤炭筛分工艺应具有多级筛分功能。根据 市场需要,货主要求将煤炭根据粒度筛分成3种规 格以便分别销售,粉煤粒度小于25 mm、3～8 cm 块粒度为25～80 mm、 大块粒度大于80 mm , 因此该工艺必须具有多级筛分功能。 3 方案设计 3. 1 筛分设备的选型 通过对各种筛分设备的性能、 结构、 原理、 安装 6 PortOperation 20081No16SerialNo1 182 条件进行比较,决定采用滚轴筛见图 1 。滚轴筛 是一种利用多轴旋转推动物料前移并同时进行筛分 的设备,它的工作机构是一排排筛轴,每根筛轴分别 由一台辊道电机驱动,按相同方向旋转,使物料向前 向下移动,同时搅动物料,小于筛孔尺寸的颗粒,受 自重及筛轴旋转力的作用沿筛孔落下,大于筛孔尺 寸的颗粒留在筛面上继续向前移动,并落入块煤溜 管。该设备的效率决定于筛面的面积,可以根据具 体使用情况进行设计。其驱动机构为普通的电动机 和减速箱,故障率低,便于维修。 图1 滚轴筛 3. 2 流程工艺布置方案 根据货主的需要,对流程筛分工艺做如下设计 在门机漏斗上铺设网格,将粒度大于400 mm 的块煤进行分离,以提高流程的通过能力;在主流程 皮带机的转运站增设固定滚轴筛,筛分效率为1 250 t/h,筛分粒度为25 mm,将煤炭进行初次分离,粒度 小于25 mm的煤炭通过主流程、 堆料机直接上堆 场,粒度大于25 mm的块煤通过分叉斗进入两次筛 分皮带机;在两次筛分皮带机下增设移动滚轴筛,筛 分效率为600 t/h,筛分粒度为80 mm,对块煤进行 二次筛分,将块煤分成25～80 mm和大于80 mm两 种规格,然后分别堆放。流程工艺布置见图2。 图2 流程工艺布置 4 改造方案的实施 4. 1 固定滚轴筛的设计制造 4. 1. 1 筛机的结构 筛机由筛机主体和传动机构两部分组成见图 3 。筛机主体由筛轴装配、 筛箱、 底座和翻板装置 图3 筛机的结构 组成;传动机构由电机、 减速器及联轴 器组成。筛机的筛轴部件分别设置在 机座两侧的轴承座支架上,每根筛轴都 直接连接着一组传动机构。为便于制造 和维修,筛箱与机座、 电机底座与机座、 筛箱侧板组件与盖板之间用螺栓连接。 在筛机入料端设置了一 个利用电 动推杆机构控制的旁路翻板装置,不仅 可以用于系统中出现意外故障时临时 卸料,而且当货物不需要筛分时也可直 接从旁路通过,从而适应港口装卸货种 的多样化。 4. 1. 2 筛面结构 滚轴筛有几根装有数片梅花形筛片的筛轴,并 列安装在机体上,根据筛分粒度的要求,筛片之间的 间距为25 mm,采用机械传动与电机相连。每根筛 轴由小功率电机单独传动,利于检修和维护。筛机 的滚轴按同一方向旋转,以使物料不仅在筛面上不 断向前运动,而且不断搅拌。 4. 1. 3 筛片结构 物料在筛面的运行状态主要由筛片控制,筛片 的几何形状与物料的运行状态有重要关系。经过多 年不同工况的实践和试验证明,梅花形状的筛片对 多边形块状煤会产生最佳的拨动作用,对大于1 /3 筛孔尺寸的煤块还具有抛射作用,从而使筛面上的 物料获得增速,提高了筛机的筛分效果。 4. 1. 4 效率设计 公司原卸船流程的生产效率为1 250 t/h,而根 据工艺设计方案,固定滚轴筛是接入流程中的,因此 它的生产效率也必须在1 250 t/h左右。滚轴筛效 率计算公式如下 Q 240μRnυabyzk z p -1 式中,Q为滚轴筛的生产率, t/h;a为相邻2个筛片 的侧面间隙,m ;b为筛孔最大长度,m;zk为筛机的 7 港口装卸 2008年第6期总第182期 筛轴总数; zp为每根筛轴上的筛片数;R为筛片的半 径,m;n为筛轴转速, r/min;υ为物料与筛面阻力影 响系数,υ 0. 95～0. 98;y为物料的松散密度, t/ m 3 ;μ为松散排料不均匀系数,μ0. 2～0. 3。 从上式可以看出,影响滚轴筛效率的因素主要 有相邻2个筛片的侧面间隙、 筛孔最大长度、 每根筛 轴上的筛片数、 筛机的筛轴总数、 筛片的半径、 筛轴 转速等。考虑到滚轴筛在实际运行中筛孔会部分堵 塞,通过综合设计以上尺寸,将滚轴筛的效率确定为 1 350 t/h。 4. 1. 5 筛轴堵料问题的解决 由于大多数物料都具有很大的粘性,筛片积料 较多将大大降低滚轴筛的筛分效率。在每根筛轴下 面安装梳型清扫器,这样,筛轴每运转一周,上面粘 积的物料能被清理一次,保证了有效的筛分面积。 4. 1. 6 控制系统与流程的联锁 由于滚轴筛在运行过程中因各种原因会导致堵 转、 传动部件损坏等故障,所以滚轴筛在每台电机上 安装了多种保护装置,同时将电气控制系统与流程 中央控制系统联锁。当滚轴筛因为故障停止后,可 通过中央控制系统立即实现流程的停止。 4. 2 移动滚轴筛的设计制造 移动滚轴筛在机械结构、 筛面布置和工作原理 上都与固定滚轴筛相同,它主要用于需要二次筛分 将中块和大块分离的场合。由于二次筛分工艺 主要由移动皮带机完成,因此移动滚轴筛可以根据 场地需要和工艺布置情况而移动,质量轻,根据货主 要求筛分粒度为80 mm。 经过分析测算,我港装卸的原煤中粒度大于25 mm的块煤含量一般不超过50 ,所以移动滚轴筛 的设计生产效率为600 t/h。 4. 3 实施 1用钢板制作网格,单格尺寸为320 mm 320 mm,放在门机大漏斗内。 2在9泊位散货输送流程4转运站上下皮 带机高差段,拆去原物料溜筒,增设滚轴筛,筛分效 率按原流程通过能力设计,筛分粒度按大众煤炭客 户要求确定为25 mm;在滚轴筛块煤出口增设二次 筛分皮带机,用于二次筛分;滚轴筛电气控制部分接 入中央控制系统,由中央控制室统一控制。 3制作移动滚轴筛,设计通过能力为600 t/h,筛分粒度为80 mm,放在两次筛分皮带机后面, 将大块煤和3～8 cm块煤分离后堆放到指定地点。 5 效果 该系统在试运行中,固定滚轴筛的筛下物出现 了严重超粒的问题。通过多次实验和分析,发现主 要是筛片的梅花尺寸导致的,通过对筛片的形状进 行改进后,此问题得到了圆满解决。 散货输送流程煤炭筛分工艺改造取得了良好的 效果,主要体现在以下几个方面 1系统性能可靠,故障低。该系统采用的都 是比较成熟的技术,电气采用PLC程序控制,能有 效实现与流程的联锁控制。 2系统生产效率高,适应流程运行需要。其 综合效率为1 000～1 200 t/h;块煤含量为30以 下时,主流程的生产效率可达1 300 t/h;块煤含量 为30～50时,主流程的生产效率达1 000～ 1 100 t/h;块煤含量50以上时,主流程的生产效 率可达800 t/h。 3煤炭筛分效果好。滚轴筛筛分效率为95 以上,能严格控制筛分粒度,满足货主对贸易煤的要 求。 4提高堆场利用率。煤炭破碎筛分设备都布 置在原有的流程转运站内,充分利用了原来的设备 和场地资源,且煤炭筛分在一个作业工艺流程中完 成,然后分别堆放,充分利用了场地资源,提高了港 口的装卸能力。而一般简易的破碎筛分设备要占用 大量的场地。 5为港口带来了良好的经济效益。据统计, 从2004年到2007年,共创利2 000多万元。 6具有明显的节能降耗功能。经考察,由于 国内同类港口在流程设备设计初始阶段未考虑筛分 工艺,大多采用的是网格筛架过筛、 滚筒筛及振动筛 等简易筛分方式。其中效率较高的为直线振动筛, 作业工艺是通过装载机供料,作业效率一般为300 t/h。5 t装载机的单位油耗约为13 L /h,若单台装 载机的装载能力按500 t/h计算,其单位能耗费用 为1 391元/万t,而滚轴筛仅为688元/万t。直线振 动筛分设备的生产工艺复杂,需要采用卡车转栈和 挖掘机堆高等工艺,从而消耗更多的能源。由此可 见,使用滚轴筛进行煤炭筛分具有明显的节能降耗 的优势。 7提高了港口的竞争力。由于我港拥有煤炭 筛分技术,满足了货主的多样化的需求,吸引了大量 的煤炭到港周转。2004年我港装卸煤炭约260万 t,而2007年达到了620万t。 傅海洋 215633,江苏省张家港市港区镇巫山路 收稿日期 2008 - 09 - 05 8 PortOperation 20081No16SerialNo1 182