淺談正文煤礦地面生產系統篩分設備選型方案

溫欣穎

（煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001）

引言

正文煤礦設計生產能力900kt／a，礦井初期開采10＋11號煤層，10＋11號煤為低灰～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2%～3%，以有機硫為主，洗選后無法降低精煤硫份，煤的工業用途一般可作動力煤和煉焦配煤。因此，根據煤的用途和市場需求，煤的加工按建簡易篩分系統考慮，在礦井工業場地建篩分車間，原煤由主斜井帶式輸送機提升至主井井口房，經轉載帶式輸送機進入篩分間，通過分級篩進行±100mm 分級，考慮到井下回采工作面采用放頂煤開采工藝，＋100mm 粒級含矸量大于90%，所以＋100mm 粒級采用手揀塊煤，手揀塊煤帶式輸送機帶寬B＝1 200mm，矸石通過帶式輸送機運至矸石倉。－100mm 粒級再進行分級，篩分為－50 mm，50～100 mm 兩種粒級；50～100mm 粒級與手揀帶上人工揀出的塊煤均進入破碎機，破碎至50 mm 以下，再與－50mm粒級匯合，通過大傾角上倉帶式輸送機運至混煤倉儲存。

1 篩分設備選型方案的確定

根據篩分工藝要求，考慮到井下回采工作面采用放頂煤開采工藝，＋100mm 粒級含矸量大于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。這樣就要求篩分設備的篩分能力要大于一般900kt／a的生產礦井，所以選擇具備500t／h的處理能力的篩分設備。設計考慮了兩個篩分設備選型方案；正弦強力篩和圓振篩方案，并進行了詳細比較。

1）正弦強力篩方案。

正弦強力篩的工作原理是根據正弦波的擾動原理，利用菱形滾柱做圓周運動產生的軌跡正弦波，使得蓖上（篩上）料層擾動松散，同時與圓形滾柱有機結合，這樣就能組成篩蓖，達到對物料進行篩選的目的。對于粘在盤片上的纏繞物和粘附物，正弦強力篩在每個滾柱下面設有隱埋式刮刀，可將其鏟除，以保持篩孔通暢。可以設置兩級或多級帶傾角的圓形滾柱組合篩體，使煤流沿帶傾角（一般15°）的篩體運動，達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象發生。在篩面面積相同的情況下，正弦強力篩的篩分能力要高出其他篩分設備40%。正弦強力篩是通過改變圓柱、菱形滾珠大小和改變軸間距來適應不同的粒度分級，所以對于用戶的要求適應性強。

正弦強力篩的優點：篩分效率高，處理能力大，工作時無振動，透篩率高，篩分間承受的動載荷小，無噪聲，不受物料粘度和水分限制，不粘、不賭、不卡的優點。尤其對于小粒度，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。整機采用全封閉機構，在避免煤塵方面表現出色。通過由篩板震動到轉動的改變，大大降低了噸煤電耗。

正弦強力篩的缺點：質量大，消耗鋼材多，有時出現卡軸甚至斷裂現象。

正弦強力篩結構組成：正弦強力篩結構上由兩級傾斜布置，在不同的工況下還可采用一級或多級布置。整體通過12個部件組裝而成，解決了現場安裝中出現的起吊困難問題。傳動方式為1臺擺線針輪減速機通過牌型齒輪箱驅動多軸轉動達到控制篩板的目的。內層機構采用16 錳防護鋼板，提高耐磨性。

2）圓振篩方案。

這種慣性振動篩又稱單軸振動篩。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，主軸由帶輪帶動而高速旋轉。帶偏心重的圓盤安裝在主軸上，隨主軸旋轉，產生離心慣性力，從而可以使自由振動的篩箱產生近似圓形軌跡的振動。軸承中心線與偏心重的距離為激振偏心距。

圓振篩主要優點：構造簡單，拆換篩面方便，由于篩箱振動強烈，減少了物料堵塞篩孔的現象，使篩子具有較高的篩分效率和生產率。

圓振篩主要缺點：基礎的動載荷較大，分離的程度與篩孔尺寸相近，單位面積的生產能力較低，在投產后長期運行中，經常發生積煤、堵煤、啟動困難、電動機燒毀等故障。特別是對于篩分濕度大的煤時，整塊篩板易發生糊死，無法完成篩分工作。對土建工程的抗震級別及基礎處理強度要求較高。篩板更換頻繁，檢修時間長，對生產影響較大。

圓振動篩的結構：主要由篩箱、懸掛（或支承）裝置、激振器及電動機等組成。電動機經三角皮帶，帶動激振器主軸回轉，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。改變激振器偏心重，可獲得不同振幅。

圓振動篩處理能力流量計算法：

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

設計對兩方案進行了經濟技術比較，詳見表1。

表1 經濟比較表

表2 技術比較表

通過比較不難看出，正弦強力篩無論在技術上還是在經濟上都具有較大優勢，因此，設計推薦采用正弦強力篩方案。

2 正弦強力篩設備選型

地面生產系統原煤系統設備按Q＝500t／h選型，篩分系統能力與之相同。為了保證篩選設備高效安全的運轉，經過比較分析，采用正弦強力篩為地面篩分設備。原煤通過正弦強力篩（一），篩分為±100mm 二種粒級，＋100mm 粒級進行手揀塊煤。－100mm 粒級再進入正弦強力篩（二），篩分為－50 mm，50～100 mm 二種粒級；50～100mm粒級與手揀帶上人工揀出的塊煤均進入破碎機，破碎至50 mm 以下，再與－50 mm 粒級匯合，通過大傾角上倉帶式輸送機運至混煤倉儲存。設備設計選型計算如下：

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

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

3 結語

正弦強力篩在正文煤礦試運行期間，得到了礦方的良好評價，設備密封性能良好，運行經濟可靠，檢修維護十分方便，噪音小，有效控制漏煤及漏油現象。充分體現了它集中了各種篩型，如波動篩、振動篩、集概率篩、滾軸篩等的優點于一體的特點。而且正弦強力篩在實際生產使用中已經可靠運行十余年，在設備使用壽命方面表現可靠，取得了較好的技術經濟效果。綜上所述，預計未來正弦強力篩將是煤礦篩分系統設備的主要選型方向。

［1］謝廣元，主編.選礦學［M］.北京：中國礦業大學出版社，2001.

［2］于載澤.礦井生產系統設計手冊［M］.北京：中國經濟出版社，1997.

［3］中國煤炭加工利用協會.選煤廠機械設備安裝使用與維護［M］.北京：中國礦業大學出版社，2004.