同忻選煤廠矸石溜槽管道耐磨技術的改造

陳文武

(大同煤礦集團 大地選煤工程有限責任公司，山西 大同 037003)

同忻選煤廠矸石溜槽管道耐磨技術的改造

陳文武

(大同煤礦集團 大地選煤工程有限責任公司，山西 大同 037003)

針對選煤廠矸石脫介篩入料管路輸送的流體組分較為復雜，管道局部磨損嚴重的情況，為了提高選煤廠矸石管路的使用壽命，延長矸石脫介篩篩板的更換周期。通過分析物料流動的方向和沖擊位置，對工藝管路進行了重新設計改造，對易磨損的位置安裝緩沖物料裝置，增加了新型耐磨內襯。改造后，改善了管路跑、冒、滴、漏現象的發生，降低了管路運行成本、材配消耗、維護費用以及車間的工作強度。矸石管道使用壽命的提高，為選煤廠提高了經濟效益和社會效益，改造具有可操作性和實效性。

矸石管道；耐磨材料；三通；沖擊磨損

大同煤礦集團公司同忻選煤廠是一座設計處理量為原煤10 Mt/a的礦井型動力煤選煤廠。設計主要工藝為>50 mm粒級塊煤采用重介質淺槽分選機分選，50～1.5 mm粒級末煤采用三產品重介質旋流器分選，1.5～0.15 mm粒級使用螺旋分選機分選，<0.15 mm粒級煤泥使用加壓過濾機脫水回收的聯合工藝。入洗原煤來自同忻煤礦，以氣煤及1/3焦煤為主。

矸石管道系統輸送的物料具有硬度大、表面尖銳、形狀不規則的特點，且輸送過程流速較大，矸石系統溜槽、管路磨損尤為嚴重，管路易磨損的部位有三處，即彎頭、三通、變徑。目前因材料磨損而引起的經濟消耗巨大，為此研究人員針對耐磨材料的選取和研發進行了一系列的研究工作，在耐磨材料選擇上，應根據工作條件和環境選擇耐磨材料的基本性能，防止出現單方面追求力學性能指標，導致成本增加，造成隱患[1]，因此對管道磨損的原因進行分析并合理改進管道設計，選擇緩沖物料對管道進行保護，對減緩管道磨損至關重要，其中最主要的環節是緩沖物料的篩選工作。

1 生產現狀及存在問題

同忻選煤廠50～1.5 mm粒級原煤通過三產品旋流器分選后進入矸石脫介篩，從旋流器底流集料箱排出的矸石直接沖擊天圓地方、彎頭拐彎處，造成管件壽命縮短、損壞頻率增大，并存在跑、冒、滴、漏的生產問題。矸石脫介篩入料速度快，料箱內布料不均，導致篩子負荷不平衡，造成物料在單側篩箱堆積，物料對單側篩板磨損嚴重，影響選煤廠正常生產管路的磨損不僅造成大量材料浪費，而且增加了工人的勞動強度，生產成本增加。不同機理作用造成管道磨損程度和部位不同，所以先分析管道磨損原因，之后有針對性的進行管道的優化改造。

1.1 變形磨損

固體顆粒與管壁表面進行傾斜或平移過程時，發生的摩擦磨損[1]。影響磨損的因素有固體顆粒大小、硬度、形狀，流體的性質、粘度及管材質量等。與煤泥水管道、清水管道不同，矸石脫介篩入料管道中的物料粒度大、硬度高、濃度大且形狀不規則，對管道的局部磨損非常嚴重。

1.2 沖蝕磨損

沖蝕磨損主要與管路角度和沖蝕速度有關。同忻選煤廠旋流器底流口距矸石篩入料箱中心高度較小，管道的坡度較大，物料流速大，沖蝕率高。當物料以較高的速度對矸石集料箱的天圓地方、管道彎頭等過流部件表面行沖擊、研磨時，管道內壁沖蝕磨損較為嚴重。

1.3 疲勞磨損

疲勞磨損主要取決于管壁表面的韌性和強度，與管內流體的流速，沖擊角等多個因素有關。一般而言，選煤廠可選用硬度較大的韌性材料[2]。同忻選煤廠之前使用的普通耐磨鋼管，使用周期半年，磨損非常嚴重。

2 改造方案與實施

2.1 改變管路結構，降低磨損速率

針對同忻選煤廠矸石脫介篩入料管的磨損情況及物料運輸特點，把原來的圓管改造成方箱，并將管道伸入箱內，使箱內的存料增加，減少了物料對耐磨材料的沖擊強度，降低了材料磨損速率；將原來的彎頭部分改為三通裝置，并在三通相貫線處做了補角處理，釋放了下落物料的動能，將強沖擊磨損變為弱沖擊滑動磨損；在物料運送的第二個拐彎部分，將原來的彎頭改為緩沖料箱，減小了落料坡度，緩沖料箱可以再次釋放物料流動的動能，將拐彎中心位置提高，對下落物料起到一定的鎮流作用，也發揮了原來料箱緩沖池的作用，不僅料箱布料和篩子負荷變得均勻，也大幅度降低了物料分布不均，溢出篩板側壓條，一側篩箱堆積的問題，從而減緩了物料對篩箱的沖刷磨損。管路改造示意圖如圖1所示。

圖1 管道改造示意圖

2.2 合理選材，提高耐磨性能

重介系統所采用的耐磨管路大多是耐磨材料與普通鋼管結合制成的材料。不同的耐磨材料,所采用的內襯工藝不同,內襯質量的好壞,在很大程度上決定了耐磨管路的使用壽命[2]。選煤廠常用耐磨材料的性能及優缺點對比見表1所示。

通過表1中耐磨材料的性能對比數據，同忻選煤廠采用多元增韌耐磨微晶陶瓷作為管道的材料，這種材料是在高鋁陶瓷的基礎上添加了少量其他元素，使其具有更高的抗沖擊韌性和超強的耐磨性。在第二拐彎處的緩沖料箱位置，采用耐磨鋼作為材料，該材料具有極強的抗沖擊磨損性、優良的韌性及良好的焊接性能，杜絕了脆性斷裂問題的發生。

3 改造效果與經濟效益

3.1 改造效果

同忻選煤廠矸石脫介篩入料管道系統整改后，重新分配了各受力部位的角度，緩解了物料對管路的沖擊和磨損，增加了管路的抗磨損能力；極大改善了跑冒滴漏的嚴重問題，給廠房內的標準化達標工作創造了有利條件，同時節省了頻繁更換材料配件和修理費用，降低了選煤廠運行成本；延長了矸石管道使用周期，減少了檢修維護工作量，改造后篩面布料均勻，減少了物料堆積對單側篩箱的沖刷和磨損，保證了生產正常進行，且檢修更加方便。改造前、后設備圖對比如圖2所示。

表1 常用耐磨材料的性能及優缺點對比

圖2 改造前、后設備圖對比

3.2 經濟效益

管路改造工程避免了不必要材料的浪費現象,減少了跑、冒、滴、漏問題的發生, 減少了維修工作量和材料使用量,降低了工人的勞動強度和材料成本。未改造前，同忻選煤廠矸石管路每六個月需更換一次，每套管路造價為2.3萬元，三套系統約6.9萬元，每年更換費用為13.8萬元。改造后，由于新型耐磨材料使用壽命是原管路材料的四倍，每年更換費用為7.2萬元，每年可節省管路更換費用大約6.6萬元。此外，未改造前矸石在運輸過程中對篩面沖擊力強，每年更換篩板費用為50萬元，經過改造后此項費用減少為32萬元，可節約18萬元，從而將被動維修轉變為主動維修,使維修工作轉入良性循環[5]。綜合計算，每年可節約費用約24.6萬元。

4 結語

同忻選煤廠矸石溜槽管道重介系統耐磨管路改造后，延長了受沖擊最嚴重，磨損速率快的彎頭、三通等耐磨件的使用壽命。易磨損位置進行了適當改造，安裝了緩沖物料裝置，降低了磨損速率，同時新添加的新型耐磨內襯，提高了管路耐磨性能，延長了管路的使用壽命，減少了跑、冒、滴、漏現象引起的事故停車問題。在保證選煤廠正常生產運作的同時，降低了工人勞動強度，較少了材料消耗，節約了維修和材料成本，改善了工作環境，為其他選煤廠提供了借鑒經驗和參考。

[1] 周平安.耐磨材料的現狀與發展[J].新世紀水泥導報，2005(6)：40-42.

[2] 張同軍.全重介選煤廠管道抗磨損技術研究[J].潔凈煤技術，2011，17(3)：16-18,25.

[3] 王 盟，唐琳琳.選煤廠重介管路耐磨材料簡介及選用[J].煤質技術，2011(11)：69-70,72.

[4] 康素芬.淺談重介質選煤系統中常用的耐磨管道[J].科技情報開發與經濟，2009，19(10)：224-225.

[5] 張鐵軍，張世坤，邊緒德，等.介質管路磨損原因分析及防治措施[J].中國煤炭，2008，34(4)：78-79.

Technical modification for enhancing the wear resistance of reject chuting pipe at Tongxi Coal Preparation Plant

CHEN Wen-wu

(Dadi Coal Preparation Engineering Co., Ltd. of Datong Coalmine Group, Datong, Shanxi 037003, China)

The feed pipe of reject medium draining screen in coal cleaning plant is often seen to suffer severe wear at local points for the reason that the fluid chuting through the pipe is a complicate mixture in nature. In order to extend the pipe's service life and the medium draining screenplate replacement interval, redesign and renovation work is made of the process pipe based on result of analysis of the direction of material flow and the points where the pipe inner wall is subjected to impact. This involves the fitting of buffer mechanism at wearing points and addition of novel wear-resistant lining. The renovation work has led to elimination of pipe leakage and reduction of operating and maintenance costs, consumption of material and labor intensity. Moreover, because of the extension of the service life of such pipes, a favourable economic and social result has been brought about for the plant. The renovation work proves to be practically effective and technically feasible.

reject pipe; wear-resistance material; T-bend; impact wear

1001-3571(2016)06-0040-03

TD948.7

A

2016-12-06

10.16447/j.cnki.cpt.2016.06.011

陳文武(1966—)，男，山西省大同市人，副總工程師，從事煤炭洗選設備技術管理工作。

E-mail：dtcww2008@126.com Tel:18935211846

陳文武.同忻選煤廠矸石溜槽管道耐磨技術的改造[J]. 選煤技術，2016(6)：40-42.