系列香蕉篩結構優化與應用

路 巍

(中煤第九十二有限公司 王家嶺選煤廠，山西 運城043300)

王家嶺選煤廠是一座礦井型煉焦煤選煤廠，設計能力為6.00 Mt/a。選煤工藝為50～1 mm粒級原煤由有壓兩產品重介質旋流器主再選，1～0.25 mm粒級粗煤泥由TBS分選，0.25～0 mm粒級細煤泥由旋流微泡浮選柱直接浮選[1]。入選原煤來自王家嶺煤礦，其屬于中灰、低硫的優質瘦煤，主導產品為九級、十級煉焦精煤，副產品為洗混煤和煤泥。

該選煤廠共有14臺ABS系列香蕉篩，作為原煤脫泥和產品脫水、脫介設備。由于該篩機的篩板與軌座通過聚氨酯凹凸鍵連接，隨著篩機的高頻振動，凹凸鍵逐漸受到磨損，當磨損到達一定程度時篩板就會脫落。加之篩板與軌座之間的凹凸鍵位置較為隱蔽，無法從篩板上側直接觀察情況；如需檢查則必須拆卸篩板，這對凹凸鍵也有一定磨損。此外，由于篩板數量較多，日常檢修時無法對所有篩板進行仔細檢查，導致篩板得不到及時維護，篩板脫落事故時有發生。因此，必須對ABS系列香蕉篩的篩板與軌座連接方式進行優化。

1 ABS系列香蕉篩

1.1 結構與組成

ABS系列香蕉篩主要由篩體、電機、激振器、篩板、彈簧等組成，結構如圖1所示。該選煤廠的香蕉篩采用中心驅動方式，電機通過V帶與激振器連接。篩板為不銹鋼聚氨酯組合篩板，篩條為不銹鋼材料，包邊為聚氨酯材料。篩板與軌座通過聚氨酯凹凸鍵連接，軌座與篩體通過沉頭螺栓固定。篩板采用多種傾角布置，角度從后至前依次為25°、20°、15°、10°、5°，這種設計在提高篩機篩分效率的同時能夠減少篩板磨損。

圖1 ABS系列香蕉篩結構示意圖

1.2 工作原理

國內外各種香蕉篩的工作原理相似，主要依據是法國E·布爾思特萊因于1965年提出的等厚篩分法(HCC篩分法)，其基本原理為：隨著篩面傾角的分段減小(一般分為3段、5段或6段)，加上物料的透篩作用，篩面物料逐漸減少，物料運動速度逐漸變慢，故香蕉篩的篩面物料在整個篩分過程中基本維持相同的厚度[2]。

該選煤廠ABS系列香蕉篩的篩板分為五段，入料端的傾角為25°，出料端的傾角為5°。物料以大傾角給入篩面后運輸速度較快，篩分效率較高，可以有效減少分層時間。由于大塊物料可以快速通過，各分級面小于分級粒度的煤塊可以更加貼近篩面，然后透過篩孔達到篩分目的。粒度較大的煤塊繼續以較慢速度運動到平面篩板處，由于運行速度較慢，與篩孔尺寸相近的煤塊也可以透過篩孔，進而達到分級的目的[3]。

1.3 技術參數

該選煤廠ABS系列香蕉篩的主要技術參數為：

參數

數值

外形尺寸/(mm×mm×mm)

8 059×5 120×4 116

整機質量/kg

20 755

篩板尺寸/(mm×mm)

610×305

篩孔尺寸/mm

0.50

電機功率/kW

55

2 存在問題

ABS系列香蕉篩選用不銹鋼聚氨酯組合篩板，篩板的聚氨酯邊框上設計有凹槽，軌座上設計有帶倒鉤的凸鍵，篩板與軌座通過凹凸鍵(圖2)實現連接，軌座與軌座基礎通過沉頭螺栓實現連接。篩板與軌座的連接屬于軟連接，軌座與軌座基礎的連接屬于硬鏈接。隨著脫泥、脫水、脫介作業的進行，篩機出現高頻振動，篩板與軌座之間的凹凸鍵逐漸遭到磨損，在磨損到達一定程度后篩板就會脫落。此外，篩板與軌座之間的凹凸鍵位于篩板下側，從篩板上側無法判斷凹凸鍵的磨損情況；如需對其進行檢查，則必須將篩板拆卸，而頻繁拆裝對凹凸鍵也有磨損。另外，由于篩板數量較多，日常無法對所有篩板進行細致檢查，致使受損篩板得不到及時維護和更換，篩板脫落事故時有發生。

圖2 篩板與軌座連接示意圖

如果篩機合介段篩板脫落，則大量粗顆粒進入合介桶上方的桶篦子并將其堵塞，導致合格介質無法進入合介桶，重介系統的介質循環被破壞；如果篩機稀介段篩板脫落，則大量粗顆粒進入稀介桶上方的桶篦子并將其堵塞，致使稀介質無法進入磁選機分選，重介系統介質循環也被破壞，生產系統無法正常運行。2016年度篩板脫落引發的生產系統停運次數和時間見表1。

表1 2016年度篩板脫落引發的生產系統停運次數和時間

由表1可知：由于篩板與軌座的連接方式存在缺陷，且無法有效預防，篩板月均脫落次數為5.25次，生產系統月均停運時間為3.70 h，這對生產系統的連續、穩定運行造成嚴重影響。

3 優化方案

該選煤廠通過多次技術探索，最終確定了采用螺栓+壓板將篩板與軌座整體固定的方案。選擇一塊長度與篩板寬度相同的壓板(高強度不銹鋼材料)，具體尺寸為305 mm×100 mm。由于壓板與篩板聚氨酯包邊長度相同，不占用篩板的有效篩面，故對篩機的脫泥、脫水、脫介效果沒有影響。在篩板上方增加壓板，通過壓板使篩板與軌座形成一個整體，再采用螺栓(高強度不銹鋼材料)使整體的固定方式由軟連接變成硬連接。在這種情況下，即使篩板與軌座之間的凹凸鍵遭受嚴重磨損，篩板也不會脫落。優化后的篩板與軌座連接示意圖如圖3所示。

4 優化效果

在對ABS系列香蕉篩結構優化后，因篩板與軌座之間的凹凸鍵磨損引發的篩板脫落事故基本被杜絕，因此造成的生產系統停運時間大大減少，篩板、軌座的更換頻率大幅降低，節約了一定生產成本。在日常檢修過程中，檢修工只需對篩面的螺栓、篩網進行檢查或更換，無需對篩板、軌座內部進行檢查，工人勞動強度大大減輕。

圖3 優化后的篩板與軌座連接示意圖

篩機結構優化后的2017年3月—2018年2月，全年因篩板脫落造成的生產系統停運次數僅為1次，停運時間僅為0.50 h，說明此次篩機結構優化很成功。篩機結構優化前(2016年1月—2017年2月)與優化后(2017年3月—2018年2月)的篩板、軌座消耗統計結果見表2。

表2 篩機結構優化前后的篩板和軌座消耗統計結果

由表3可知：在對篩機結構優化后，篩板的月均更換數量減少69塊，且軌座基本上無需更換，不但可以保證篩機的正常運轉，而且能夠節省一定的材料費用。

5 結語

王家嶺選煤廠的ABS系列香蕉篩的篩板與軌座連接不合理，導致篩機的篩板容易脫落，嚴重影響生產系統的連續、穩定運行。為此，根據現場實際情況，對篩機結構進行優化。在對ABS系列香蕉篩結構優化后，材料消耗大大減少，設備檢修、維護時間縮短，工人勞動強度減輕，并帶來了一定的經濟效益。