選煤廠跳汰機的改進設計及應用研究

郭麗紅

（山西陽煤寺家莊煤業有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

1 工程概況及存在的問題

選煤廠設計能力為320萬t/a，洗選工藝流程中采用處理原煤能力為45～350 mm粒級的DMST-20型跳汰機，跳汰面積為25 m2分選粒級原煤，跳汰面積為15 m2分選-0.5 mm粒級煤泥，并與尾煤壓濾機聯合生產，分選的主產品為精煤，選煤廠要求該精煤必須達到質量灰分不超過9%，全水分不能超過8%，洗選的副產品為中煤、矸石、煤泥等。

選煤廠DMST-20型跳汰機雖洗選產品種類滿足要求，但是還存在諸多問題：跳汰機篩板一段傾角固定為3°，二段傾角固定為1°，一旦洗選的煤質發生變化，無法調控篩板傾角來改變床層移動，更沒辦法控制精細的狀態分層；跳汰機未安裝數控風閥，致使精細調整煤洗選跳汰制度不能形成，操作人員容易被煤泥污染物遮擋視線，經常造成誤操作；較長的排料輪的使用，矸石、中煤在排料道中段速度高于兩側，引起床層運動不均，嚴重阻礙洗選效果，特別是矸石較為堅硬，受載荷影響，容易致使排料輪磨損而產生故障；排料仍然采用手動，重復次數頻繁，勞動強度高，而且調配也不均勻。跳汰機的這些問題不僅影響了選煤廠的生產能力，還大大增加了運行成本，為此，針對DMST-20型跳汰機現存問題，對其結構提出改進設計，希望對選煤廠提供一定的理論指導。

2 跳汰機結構的改進設計

2.1 優化篩板角度

選煤廠跳汰機篩板傾角是固定的，跳汰機風壓、風量、水流、篩板傾角、跳汰制度等因素決定了跳汰機的篩板上的原煤運動及分層機理[1-2]，嚴重限制了洗選效果。為了改善篩板原煤運動和分層效果，根據DMST-20型跳汰機現有設計，將篩板傾角設計為可在線調控，篩板傾角可以調節的范圍為矸石段1°～6°，中煤段2°～5°，驅動采用液壓裝置調控，改進后的跳汰機詳見圖1所示，改變跳汰機傾角可以為原煤運動以及分層提供新的解決思路。

2.2 分割排料部分

原煤經過選煤廠跳汰機篩板洗選后，分層完畢后的最下層較重物料必須及時排除[3]，不然會影響后續的洗選效果，而且底層排除的重物還應滿足及時性、連續性和可操作性原則[4]。DMST-20型跳汰機將底流重物導入到預設料倉，在電機驅動葉輪轉向作用下擠向前移動，但是排料部的排料輪較長、面積大，致使中段物料移動速度遠高于兩側，床層運動完全不一致，經常造成洗選的產品不合要求。受矸石等堅硬物體作用，葉輪易受擠壓被劃傷或者變形，不僅更換葉輪頻繁，也影響了跳汰機正常工作，為了解決此問題，將DMST-20型跳汰機排料部分為兩部分，上部為下錐體，下部為圓柱體，下錐體的物料受旋轉作用能夠快速進入到圓柱體內，避免了葉輪受堅硬物的損傷，也能相應改善篩板物料運動速度，DMST-20型跳汰機改進后分割下錐體排料通道詳見下頁圖2所示。

2.3 增設數控風閥

為了能夠精細調整煤洗選跳汰制度，避免操作人員誤操作，對DMST-20型跳汰機增設數控風閥，風閥在跳汰機上的布置詳見下頁圖3所示。

圖2 改進后跳汰機的分割下錐體

圖3 跳汰機增設的數控風閥

閥座設置在進（排）氣閥體風管口，閥座上面設置有風閥蓋板，電磁比例閥具有調控的作用。“低壓風”是閥門形成一定壓力的動力風[5]，進氣閥蓋板開啟方向設置為低壓風的流動方向，這樣低壓風可以為排氣閥門打開提供一定的輔助力，快速打開閥門蓋板，有利于物料流速，疏通煤泥污染物。DMST-20型跳汰機采用的是數字控制風閥門，形成單一的組合體，并與各個管道口聯為一體，可以精細化調節跳汰制度，避免了操作人員誤操作，也減輕了人員勞動強度。

操作人員能夠直觀看見風閥氣缸工作狀態，改變了由不能看見到能看見的結果，這樣不會因為跳汰機在長時間工作后形成觀察窗污染，避免跳汰環節出現故障。DMST-20型跳汰機數控風閥工作狀態詳見圖4所示，活塞軸帶動活塞運動，閥板在活塞作用下移動，高壓氣體沖擊煤泥等快速運動，不會因為堆積而造成污染，為操作人員提供了直觀的可視性。

2.4 增設自動排料系統

DMST-20型跳汰機排料仍然采用手動，重復次數頻繁，操作人員勞動強度高，而且調配也不均勻，洗選的產品質量較差，為了解決此問題，在跳汰機上增設自動排料系統。自動排料系統分別由排料電機、排料葉輪、變頻器、傳感器、控制器等構成，詳見圖5所示。傳感器將采集到的床層厚度等數據信息，以485總線的傳輸方式上傳至控制器，控制器將數據信息進行對比分析，與設計給定值差異傳送給變頻器，變頻器根據值的大小調控電機轉速，進而帶動排料葉輪轉動，從而實現了自動排料的目的[6]。若跳汰的床層厚度較大，則自動排料速度增加；反之，則會降低電機轉速，從而達到穩定跳汰物料的床層厚度。

圖4 跳汰機數控風閥工作狀態

圖5 跳汰機自動排料系統

3 應用研究

3.1 物料松散度的檢測

為了觀察DMST-20型跳汰機改進后的效果，對跳汰機洗選的物料床層松散度進行檢測，采用“電子探桿”物料床層松散度趨勢。物料床層探測裝置安設浮力傳感器，目的是為松散度變化收集數據。電機帶動驅動器轉動，床層上的探測架上下移動，這樣可以有效檢測煤水混合物物料層變化。根據電機轉速和探測架移動距離，結合傳感器采集的數據，得到了物料床層松散度變化趨勢曲線，詳見圖6所示。

圖6 跳汰機物料松散度檢測曲線

根據跳汰機物料松散度檢測曲線結果得知，物料分層較好時跳汰的原煤分布較為均勻，而且松散度比起物料床層較差時的更加合理，沒有出現大的“跌落”，各層曲線變化有著明顯的差距，表明改進后的跳汰機對原煤洗選效果較好。

3.2 應用效果

為了更加直觀地驗證DMST-20型跳汰機改進效果，將跳汰機洗選的產品與改進前的產品進行了對比，其結果詳見表1所示。

表1 DMST-20型跳汰機改進后的部分分選參數結果

從表1對比結果可得出以下結論：改進后的DMST-20型跳汰機處理能力更大，分選的密度范圍增加，總產率提高了11.24個百分點，洗選的產品質量更優。根據選煤廠操作司機反饋，現在可以直觀地查看跳汰制度，以前每班需要兩人不間斷配合看護，現在增設數控風閥后，只需一人看護即可，大大降低了人工強度，跳汰控制效果良好，生產工藝穩定，良好地解決了跳汰機存在的問題，滿足選煤廠生產要求。

4 結論

1）針對DMST-20型跳汰機篩板、下層底料、跳汰制度和手動排料問題，改進了跳汰機的篩板傾角，增設了分割下錐體、數控風閥，手動操作變為自動排料。

2）通過物料床層松散度的檢測和洗選產品對比結果顯示，改進后的DMST-20型跳汰機跳汰分選效果更加優良，產品質量更好，生產能力高，提高了選煤廠的生產率。