巴彦高勒煤矿选煤厂块煤分级破碎机改造实践.pdf

巴彦高勒煤矿选煤厂块煤分级破碎机改造实践 辛绍磊1, 张铁军2, 王一铭3, 肖立春3, 高春庆3 1. 内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司, 内蒙古 鄂尔多斯 017313; 2. 兖矿集团转龙湾煤矿选煤厂, 山东 济宁 273512; 3. 唐山天和环保科技股份有限公司, 河北 唐山 064000 摘 要 分析了巴彦高勒煤矿选煤厂双齿辊分级破碎机频繁发生故障的原因, 介绍了改造 方案及改造后破碎机的主要技术参数; 改造后有效解决了原设备频繁闷机堵料的问题, 并取得 了显著的经济与社会效益。 关键词 选煤厂; 分级破碎机; 改造; 选煤厂; 块煤 中图分类号 TD941. 5 文献标识码 A 文章编号 1005-8397202006-0012-04 收稿日期 2020-05-27 DOI 10. 16200/ j. cnki. 11-2627/ td. 2020. 06. 004 作者简介 辛绍磊1969, 男, 山东济南人, 2003 年毕业于西安交通大学机械设计制造及其自动化, 工学学士, 内蒙古黄陶勒盖煤炭 有限责任公司巴彦高勒煤矿煤炭加工管理中心主任, 高级工程师。 引用格式 辛绍磊, 张铁军, 王一铭, 等. 巴彦高勒煤矿选煤厂块煤分级破碎机改造实践 [J]. 煤炭加工与综合利用, 20206 12-14, 21. 1 概 述 近年来, 随着选煤技术的精细化发展, 选煤 厂对精煤回收率、 产品粒级及破碎效率都有了更 高的要求, 原配套的分级破碎设备无法满足生产 需要, 亟待进行技术升级改造。 巴彦高勒煤矿选煤厂位于内蒙古鄂尔多斯市 乌审旗, 由内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司投 资和建设, 是一座年处理能力为 10. 00 Mt 的现 代化矿井型选煤厂, 2014 年 4 月与矿井同步联合 试运转。 工艺系统分为块煤洗选和末煤洗选两部 分, 入洗原煤的上限为 200 mm, 20013 mm 块 煤采用重介浅槽分选机进行分选后, 80 mm 以上 大块煤进入双齿辊破碎机破碎至 80 mm 以下, 主 要产品为中块8050 mm, 小块5025 mm、 末精煤小于 25 mm 和洗混煤小于 13 mm、 煤泥。 巴彦高勒煤矿选煤厂原有块精煤破碎机设计 指标为出料粒度小于 80 mm, 破碎后产品中 50 mm 以上的洗中块占比达到 9. 55左右。 随着市 场形势的变化, 洗中块销售不畅且吨煤售价低于 同期洗小块和末精煤 510 元。 为提高产品综合 售价, 实现效益最大化, 2018 年, 巴彦高勒煤矿 选煤厂与原设备关联厂家通过改造破碎机齿牙齿 形, 将块精煤破碎机出料粒度由 80 mm 调整为 50 mm, 以改善产品结构组成, 但效果不理想。 改造后频繁发生闷机堵料事故, 达不到产能要 求, 影响选煤厂正常生产且齿辊使用寿命短暂。 为达到使用效果, 2019 年上半年, 选煤厂与唐山 天和环保科技股份有限公司合作, 对块精煤破碎 机进行了二次改造[1-2]。 2 原设备频繁发生故障的原因分析 经现场实地考察和技术论证发现, 该设备的 第一次改造方案较为简单, 未考虑设备咬料能力 及与破碎产能的匹配关系, 也未合理优化破碎机 辊径、 齿形, 仅对齿型大小和齿间距这个单一变 量进行改造, 以满足出料粒度变小的要求, 导致 了改造后的设备咬料能力下降明显, 破碎效率降 低, 不能达到额定产能需求, 频繁出现闷机堵料 的事故。 原设 备 破 碎 辊 长 度 2 400 mm, 中 心 距 590 mm, 设计处理量为 350 t/ h, 装机功率 275 kW, 配套减速器为弗兰德 H2SH07; 一次改造后 21 煤炭加工与综合利用 COAL PROCESSING 根据产能要求, 合理选择辊长。 4优化破碎齿齿形结构, 合理设计破碎齿 的大小、 长度、 齿间距、 齿前仰角及周向布置数 量等, 优化粒度成型控制, 在保证出料粒度不低 于 50 mm 的情况下进一步提高破碎效率, 进一步 控制破碎粒度, 达到不低于 40 mm 的苛刻要求; 最大程度的提高其咬料能力, 保证达到额定产 能; 通过优化破碎齿结构, 增强破碎齿强度及用 料, 延长破碎齿的使用寿命。 4 破碎辊辊径和破碎齿齿形优化设计方案 根据肖立春等的理论[4], 如图 1 所示, 增大 破碎辊辊径可以有效地增大 2 个破碎辊之间的咬 合包角, 从而改善原破碎辊咬合包角偏小导致咬 料能力弱的问题。 由过往设计经验公式得出, 合 理的破碎辊辊径约为 735 mm, 为降低改造成本, 遂选择 750 mm 标准化系列产品, 同时将两齿辊 间间距增大至 690 mm。 双齿辊分级破碎机粒度成型主要受齿大小、 图 1 辊径增大前后 2 个破碎辊之间的咬合包角变化 轴向齿间距及齿前空间的影响, 物料理论出料粒 度的大小大致等于齿前空间的 0. 75 倍, 相邻破 碎齿间空间大小的 0. 60. 8 倍, 两齿顶间弧长的 0. 40. 45 倍[5]。 根据巴彦高勒矿原煤破碎特征, 以及大量的现场使用经验, 选择大小为 44mm 116mm 的破碎齿, 轴向齿间距 50 mm。 由于齿前空间受周向齿数、 齿直径及齿仰角 3 个因素影响, 所以齿前空间以齿直径、 周向齿 数及齿仰角的数值为体现。 通过计算及模拟实 验, 确定齿直径 54 mm, 周向齿数 20 个, 螺旋 布置, 齿仰角 38。 齿的大小和长短直接影响使 用寿命, 为了最大程度地提高使用寿命, 将齿直 径增加到 54 mm; 为了保证出料粒度, 将破碎齿 沿轴向进行优化切割, 切除后尺寸为 44 mm。 优 化后齿形结构如图 2 和图 3 所示。 图 2 齿头布置形式示意 5 改造后破碎机的主要技术参数 改造后破碎机的主要技术参数见表 1。 31 2020 年第 6 期辛绍磊, 等 巴彦高勒煤矿选煤厂块煤分级破碎机改造实践 图 3 齿头外形示意 6 试验分析 在经过 12 个月的连续生产使用后, 技术人 员对应用于巴彦高勒煤矿选煤厂的 2PLF75200 破 碎机进行了单机连续采样技术检查, 表 2 和表 3 分别为该设备改造前、 后出料粒度组成。 表 1 改造后破碎机的主要技术参数 项目参数 破碎物料块精煤 破碎强度/ MPa≥160 处理能力/ th -1 ≥350 入料粒度/ mm50200 出料粒度/ mm≤50, 可调至 40 限上率/ ≤5 过粉碎率/ ≤15 电机功率/ kW275 供电电压/ V660 辊径/ mm750 辊长/ mm2256 表 2 改造前出料粒度组成 粒度/ mm质量/ kg产率/ 8000 805019. 869. 55 5025100. 3648. 25 251353. 0825. 52 8000 80508. 483. 66 5025137. 2559. 21 251360. 4326. 07 1325. 6411. 06 合计231. 80100. 00 通过对以上图表的分析, 可得 1原设备的破碎效率为 71. 77, 改造后的 设备破碎效率达到了 85. 28, 提高了 13. 51。 213 mm 以下过粉碎产物显著减少, 2PLF 系列破碎机的过粉碎率为 11. 06, 而原设备为 16. 68。 3 由图 4 所示产物粒度曲线可以看出, 2PLF75200 破碎机能够较为有效地控制产物粒度 范围, 在一定程度上具有破碎、 筛分双重功效。 同时, 技术人员对改造后设备的电机电流变 化情况进行了分时连续采样监测, 并随机调取了 改造前原设备运行 12 个月后控制系统中的负载 工况下电机电流 12 h 监测数据, 并绘制成曲线, 如图 5 所示。 图 4 改造前后的物料粒度分布曲线 通过对图 5 的分析可得出, 原设备在随机调 取的 12 h 数据内出现了 2 次电机电流异常上升的 情况, 异常电流最高值达到电机额定电流的 6. 32 倍, 需要停机清除设备内堆积物料后才能恢复正 常运转; 改造后的设备在技术人员监测的12 h 内 平稳运行, 未出现任何电机电流异常情况, 说明 改造后的设备有效地解决了原设备频繁闷机堵料 的问题。 图 5 改造前后破碎机电机电流监测情况 下转第 21 页 41 煤炭加工与综合利用2020 年第 6 期 而设备故障率与选煤生产运营密切相关, 是影响 智能化选煤厂推广的瓶颈[2]。 伴随智能化的推 广, 以质量求生存的理性竞争局面即将形成, 设 备制造商领域将重新洗牌并更加透明, 附带智能 化信息的设备单机智能化成套设备 将更受 欢迎。 对设计企业而言, 会要求设备制造商提供含 有技术信息且统一软件格式的三维电子版图纸, 以便于直接采用。 设备的健康管理是智能化选煤 厂设计的重要内容。 4. 7 设备质量 “认证机构” 将随之产生 煤炭洗选加工行业设备迫切需要普遍认同的 “质量” 认证机构, 煤炭行业协会可申请作为牵 头单位, 对设备质量进行定期评级, 如从 “A” 到 “5A”, 给生产商设备贴上 “商标”, 以推动 选煤行业设备做强做优, 质价相符, 良性发展。 适当设置门槛更有利于国产设备参与国际竞争, 走向海外。 4. 8 选煤厂生产模式可能改变 迎合智能化的步伐, 需必要的体制、 机制创 新, 改变生产模式。 如可能催生专业的网上预约 维修公司、 洗选行业设备超市、 工业 IT 运营等 新型产物。 生产管理调度可能更加便捷, 电子留痕、 自 动统计代替人工。 工业 5G 等高速同步传输远程控制技术将得 到大量应用。 工作强度大幅降低, 工作环境大幅改善。 数 年后的变化, 可能超乎人们的想象。 5 结 语 选煤厂智能化是一个循序渐进的探索过程, 行之有效的方式是确立试点, 整体规划, 分环 节、 分系统、 分层次逐步实现。 既不能让其野蛮 生长, 也不能遇到问题一棒子打死, 容错是应 该的。 总之, 选煤厂智能化发展之路还很长。 新建 选煤厂设计时一定要同步规划智能化的相关内 容, 对于已经成熟的智能化技术应大胆采用。 参考文献 [1] 克劳斯施瓦布德. 第四次工业革命 [M]. 北京 中 信出版集团, 2016. [2] 郭大林, 卫中宽, 杨瑞峰.智能化背景下选煤厂设计的 思考 [J]. 选煤技术, 20193 35-38. [3] 匡亚莉. 智能化选煤厂建设的内涵与框架 [J].选煤技 术, 20181 85-91. [4] 郭大林, 卫中宽. 装配式钢结构选煤厂设计与建设前景 分析 [J]. 煤炭工程, 2018, 508 36-39. 􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮􀤮 上接第 14 页 7 结 语 2PLF75200 破碎机在巴彦高勒煤矿选煤厂应 用 12 个月以来运行平稳, 未出现任何生产和安 全问题, 具有较高的可靠性和安全性。 产品过粉 碎率低, 出料粒度刚性可调, 产品粒度控制在 50 mm 以下, 仅有少量片状超限, 最终产品有 5. 89的洗中块转化为洗小块和末精煤, 优化了 产品结构组成, 提高了产品综合售价, 每年带来 直接经济效益 150 万元以上, 成功解决了原有设 备存在的不足, 经济效益和社会效益显著, 具有 很好的应用和推广价值。 参考文献 [1] 王 健. 双齿辊破碎机改进研究 [J]. 煤矿机械, 2013, 348; 207-208. [2] 巴春星, 何长林.双齿辊破碎机跑粗的技术改造实践 [J]. 机电信息, 201818 121-123. [3] 刘向东. MMD 双尺辊破碎机应用实践及改进 [J]. 山西 大同大学学报, 2011, 276 81-83. [4] 张恩广, 等. 筛分破碎与脱水设备 [M]. 北京 煤炭工 业出版社, 1991. [5] 肖立春, 赵振宇, 董俊杰, 等.双齿辊破碎机齿形结构 布置及布置方式 [J]. 洁净煤技术, 2013, 192 110- 112. [6] 潘永泰, 姜喜瑞, 李学瑞, 等.新齿形分级破碎机的工 艺及破碎性能 [J]. 选煤技术, 20004 31-32. 12 2020 年第 6 期卫中宽, 等 再论智能化背景下选煤厂设计展望