平朔東露天選煤廠裝車系統的改造實踐

李 淵

(北京中煤煤炭洗選技術有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000)

中煤平朔公司東露天選煤廠位于寧武煤田北端，隸屬朔州市平魯區管轄，生產能力為25.00 Mt/a，屬露天煤礦特大型動力煤選煤廠。入洗方式為原煤配煤入洗，洗選工藝設精選(3套)和排矸(2套)兩種系統，系統靈活方便，產品結構可隨市場變化調節。

產品煤的存儲利用地形采用槽倉形式，按照優質動力煤(4萬t)、一般動力煤(4萬t)、洗混煤(2.5萬t)、旁路原煤(2.5萬t)4種產品的儲量要求，共分4格，總倉容13萬t。

倉下布置雙排漏煤斗，共安裝50臺給煤機(洗混煤12臺、旁路原煤8臺、優質動力煤14臺、一般動力煤16臺)，其中16臺安裝變頻器(每種產品每排斗2臺)，給煤機將產品煤給到2臺倉下轉載帶式輸送機上。帶式輸送機上設有膠帶秤，通過變頻給煤機調節給煤量，實現產品“無級調灰”配煤。

1 裝車系統

鐵路快速裝車站采用單元漏斗式快速定量裝車系統，裝車緩沖倉運來的產品煤首先進入裝車站內300 t的緩沖倉，然后通過系統控制對開式液壓閘門再進入容量為100 t的定量倉。定量倉設有傳感器等稱量系統，定量倉內的產品再通過裝車溜槽實現產品快速定量裝車。鐵路為雙環線裝車，設有兩個快速裝車站，整個裝車系統可以滿足同一品種或不同品種產品煤的同時裝車要求。

2 關鍵問題及制約因素

目前，由于用戶對煤炭產品要求的多樣性及自身系統的復雜性，導致裝車系統在運行過程存在諸多與現場實際不相適宜問題。

2.1 配煤系統難以滿足多用戶需求

4個裝車倉分別存貯來自生產系統的塊煤、優質動力煤、一般動力煤及洗混煤。從用戶要求來看，這些產品只能作為“半成品”，此前在洗煤生產系統僅對粒度和灰分進行了有效控制和甄別，但并不能完全滿足用戶對產品質量的要求。

當配倉過程中對灰分、水分、硫分、發熱量統籌兼顧時，則需對這四項指標適時進行準確檢測，且需要統籌調配，除增加管理難度外，還需依靠先進的技術手段。既需要與客戶適時溝通，調配出符合其對灰分、水分、硫分、發熱量各自要求的產品，即分別進行及時檢測以便于配煤裝車；也要求與生產系統做好對接，控制生產過程能產出并用以調配合適產品的“半成品”。尤其是對一些不影響精煤回收率、又不過分加大加工成本的指標，如硫分和水分，可以通過對生產系統的工藝環節改造，使其遠遠高于用戶的要求范圍，而不同于灰分、發熱量，因為當產品的這兩項指標出現質量過剩時，會使精煤產率大幅度下降。

2.2 防凍液噴灑不均勻

原安裝在防凍液噴灑大臂上的噴嘴由于設計的方向不適宜，導致對每節車皮的左右兩側噴灑不到或噴灑量少；又因這種噴嘴的高度和角度不宜，致使無法噴灑到車皮的上部，僅能噴灑每節車皮的下部；同時因為頻繁移動，當安裝在防凍液噴灑大臂立柱另一側的配重位置發生變化時，致安裝防凍液噴嘴的大臂與其支撐立柱間不是呈90°相交而是呈鈍、銳角的夾角，從而使防凍液噴灑的均勻性受到很大影響。另外，在裝車與噴灑防凍液過程中還會遇到車皮非正常停止運行的情況以及兩節車皮空隙處不允許噴灑防凍液的情況。要想有效解決這些問題，必須對檢測和控制系統進行改造。

2.3 密封軟連接處存煤影響定量倉精度及其校驗

鐵路裝車系統設計為全密封結構，緩沖倉設置足夠的通氣管并安裝除塵裝置，在緩沖倉、定量倉和溜槽之間采用橡膠軟連接。所有連接處都安裝有硅膠防火布密封，以防止灰塵進入卸料裝置。緩沖倉、定量倉內產生的粉塵通過管路連接到裝車站膠帶輸送機機尾的布袋反吹式除塵器。

原配置用于排氣、除塵的管道直徑108 mm，管徑略小且粗細均勻，不能及時將粉塵送入布袋除塵器。原用于密封的硅膠防火布垂直布置，與原設計的小蓋板之間形成一個產生形變的空腔，以防止物料快速下落時產生氣流對設備設施造成損壞。但隨著物料的快速排入會使硅膠防火布外擴，從而大量積煤。積存于這一區域的煤不能及時落下，且空間多變，使定量倉的排料量嚴重超標，且不利于對其適時校正，同時還影響下一循環的工作及硅膠防火布的使用壽命。

3 主要改造措施和手段

3.1 產品的合理調配

針對用戶需要，對灰分、水分、硫分、發熱量等四項主要指標進行控制與產品調配，綜合分析四項指標之間的聯系，一般來說灰分對發熱量有一定的影響，灰分越高發熱量越低，但存在非線性關系；水分也或多或少影響發熱量，一般來說水分越高發熱量越低。為此，采取了如下措施：

(1)在保證不影響精煤回收率的基礎上，降低產品水分和硫分。水分和硫分的降低不影響全廠精煤產率和生產過程中的其他方面，所以盡量降低這兩項，使其處在高水平范圍，從而使得配煤系統不受這兩個因素的影響或影響較小，可以使配煤主要針對發熱量和灰分進行控制。由于發熱量和灰分有一定的關聯，所以整個配煤系統就易于控制。

(2)調整離心機振幅，并將用于細粒煤脫水的臥式離心機入料溜槽稍微上揚，以使在離心機內的物料分布更加均勻，利于降低精煤水分，從而有利于對設備的保護，延長設備使用壽命。

(3)保證倉壓，以降低加壓過濾機水分。定期檢查更換濾布、扇形板接頭絲扣、主軸動靜片處的密封，以保證倉壓，確保加壓過濾機水分，降低總精煤水分。

(4)對原煤破碎機、淺槽分選機等進行強化管理，提高按密度分選過程的操作精度，使伴生的無機硫礦石隨矸石排走，包括進入分選設備前在破碎環節即隨大塊矸石排走和分選過程中隨淺槽、重介旋流器的矸石排走。而對于有機硫，沒有有效方法去除。

(5)該裝車系統有4個煤倉，其配煤原理相同，現僅以優質動力煤和洗混煤為例進行介紹。優質煤、洗混煤發熱量分別為23.41 MJ/kg和17.56 MJ/kg，用戶要求為21.74 MJ/kg，經計算，優質動力煤與洗混煤配煤比例為5∶2。選擇給料機824A、824E和822A進行配煤，824A和822A 為不變頻直起給料機，給煤量均為1 300 t/h，824E為變頻給料機，則需給煤950 t/h，824E設置為39 Hz時，配煤發熱量剛好為21.74 MJ/kg。但現場煤質發熱量常常波動，所以需控制變頻給料機給煤量來調整配煤比例。通過灰分儀反饋數據與設置值進行比較，每分鐘調整一次，當比較值大于50時，降低824E的頻率進行配煤，反之則提高824E頻率。

3.2 對防凍液噴灑大臂及噴嘴的改造

原裝置在防凍液噴灑大臂上安裝對稱的4組(8個)噴頭，因噴頭方向一致且高度不合適，在噴灑防凍液時，4組平行的噴嘴僅能噴灑到車皮的前后側板及底板，而車皮兩邊的側板不能完全被均勻噴灑。改造后的噴嘴除中間兩個仍保持原方向，而前后兩個噴嘴延長一段并與中間兩噴嘴變換成90°夾角，且此兩噴嘴的噴灑方向相反，各自噴灑車皮的左右兩個側板。原噴嘴安裝的方向過低，只能噴灑車皮的下部，現將其抬高，但需注意在此情況下要合理控制高度，以防止防凍液噴灑至車皮上口的外部。

改造前后的大臂及噴頭示意見圖1和圖2。

圖1 原大臂及噴頭示意

注：2號、3號噴嘴噴灑車皮前后側板及底部，1號、4號噴嘴方向相反，噴灑車皮左右兩邊側板。圖2 改造后的大臂及噴頭示意

選煤廠對原支撐噴灑大臂的立柱另一側配重也進行了相應改造。原配重在隨大臂反復多次轉動后易產生滑移，使其在原重量一定的情況下，因力臂變化而使力矩發生變化，從而使配重沒有發揮平衡配重的作用，使大臂與立柱的夾角并非垂直，而成鈍、銳角相交，從而使噴嘴角度失去控制，繼而導致防凍液噴灑不均。改造方案是：使配重能在橫梁上水平移動并設有適時調節的定位銷，使大臂在噴灑作業時處于水平布置；對大臂及噴嘴的改造還包括對雷達與紅外線探測與控制噴嘴的攻關，其中利用雷達測速是防止在車皮突然停止運行時可及時關閉噴嘴，使防凍液不會重復噴灑；利用紅外線測物是為了防止防凍液噴灑在兩節車皮的結合處。

3.3 硅膠防火布密封及上蓋板的改造

緩沖倉卸料閘門與定量倉上部、定量倉下部與裝車溜槽之間都需要軟連接密封，其目的是滯緩并排除固體物料快速下落時，造成的氣流對物料的沖擊及對設施設備的損壞。將物料快速下落產生的粉塵收集送入布袋除塵器。需要達到如下要求：

(1)不能采用剛性連接。選擇硅膠防火布密封，以防止氣流沖擊設施設備或物料回濺撒落；

(2)物料密封要嚴實，防止物料撒落；

(3)能及時收集輸送氣體及粉塵。

改造前后的結構示意如圖3和圖4所示。

圖3 改造前結構示意

圖4 改造后結構示意

在圖3中，斜線陰影部分為硅膠防火布直立式對稱布置，如同用硅膠防火布圍成一個正方形圍墻。蓋板將此圍墻與上層建筑物間的空隙覆蓋。在圖4中，上蓋板在硅膠防火布外側(交叉線陰影部分)，硅膠防火布密封于上蓋板內側(帶斜線陰影部分)水平放置，用于有氣流時的伸縮，原硅膠防火布的直立放置位置被改造成沿AB方向成倒立方體，有利于氣流排出及防止物料撒落。

改造前，物料快速下落時產生的氣流將物料吹至硅膠防火布因氣流鼓起造成的空腔內，且不易下落，使得稱量倉的物料計量不準而產生誤差，且導致校驗不準。改造后，硅膠防火布在上方水平位置，在氣流鼓起的空腔內積聚的物料會因重力而自行下落，所以不產生積存。而且下部為倒置的立方體，更易使物料全部下落，有效改變了原裝置的弊端。

對上蓋板上安裝的粉塵引出管道進行改造，在其與上密封蓋板結合處制成倒喇叭口，使其能更有效的引出粉塵。改造前為直管，沒有變徑，粉塵引出效果差。

4 經濟效益分析

4.1 直接經濟效益

(1)自動配煤系統的改造提高了裝車效率，尤其是可根據用戶要求適時調配出符合要求的合格產品，又不造成“產品質量過?！?。此項經濟效益計算如下：

對東露天選煤廠2016年1—8月生產情況統計得出，加權各產品的綜合產率為：優質動力煤56.34%，一般動力煤78.13%，洗混煤28.37%。結合三種產品的質量及港口價格等數據，按年入洗原煤2 000萬t、綜合產品發熱量在20.90～22.99 MJ/kg之間按75%、每100次出現1次質量事故或質量過剩計算，改造后的經濟效益為：

E1=2×107t×75%×11元/t×1% =165萬元

扣除產品增值稅之后年凈創經濟效益：

E=165-165×17%=136.95(萬元)

(2)防凍液噴灑系統改造后能使防凍液噴灑均勻，糾正了改造前因噴灑不均勻給卸車帶來的不便，另外還大大節省了防凍液，改造前后防凍液用量統計見表1和表2。

表1 改造前裝車站防凍液噴灑情況

由表1和表2可看出，改造前后每噸煤可節省防凍液用量0.1 kg。由于每年需要噴灑防凍液時間為10月15日至次年3月15日，因此對全年計算時乘以5/12。按選煤廠年入洗原煤20 Mt計算，綜合產品按發熱量20.90～22.99 MJ/kg，取產品煤產率為75%，得到經濟效益：

E2=2×107t×75%×0.1 kg×2700元/t×5/12

扣除產品增值稅，則此項改造每年凈創經濟效益：

E=168.75-168.75×17%=140.06(萬元)

(3)硅膠防火布密封及密封蓋板的改造，使裝車計量更為準確可靠，合理利用鐵路運輸能力。此項改造年可創經濟效益：

鐵路短途運輸按0.8元/(t· km)計算，改造后因固定計算不準造成運費損失以每10次出現一次計。

E3=2×107t×75%×0.8元/t×1/10=120萬元

扣除產品增值稅，此項改造每年可創收經濟效益：

E=120-120×17%= 99.6(萬元)

綜合以上3項，年創經濟效益為376.61萬元。

4.2 間接效益

改造有利于裝車及實際操作過程的安全快速進行，也有利于設備的檢修與維護。同時此次改造也提高了職工隊伍的技術水平和團隊精神，為今后企業快速發展提供了人才支撐。

5 結 語

通過對裝車系統機械設備的一系列改造，極大提高了裝車的速度和精度。改造方法簡單易行，效果顯著，解決了東露天選煤廠裝車系統存在的許多實際問題，達到了預期的效果。本次改造的措施和手段可應用于結構相似、設施相近的港口、鐵路裝車站等，具有廣泛的推廣應用前景。