三層式滾筒洗煤機結構設計

羅杰　趙宏拓　王強　馬銅偉

摘? 要：該文針對洗煤機多故障，工作壽命較短的問題，設計了三層式滾筒洗煤機，來解決在分離煤水混合物時，濾網在真空泵工作時的強吸力作用下輕易變形的難題，以提高洗煤率。將洗煤機設計為上下貫通的圓筒形結構，濾網更換簡便、成本低，通過控制閥實現洗煤過程的全自動化。實驗測試表明，該文設計的洗煤機有效地提高了工作效率。

關鍵詞：三層式滾筒洗煤機;煤水混合物;真空泵;控制閥;自動化

中圖分類號：TD94? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

煤炭作為不可再生能源，在我國的儲量越來越少[1]，同時我國也是煤炭消費大國，在煤炭從開采到使用的整個工藝流程中，煤樣清洗作為洗煤工藝中至關重要的一個環節，可以保證煤炭在使用時充分燃燒，在減少能源浪費的同時也能減少對環境的污染。因此，對洗煤機存在的問題進行分析，進而對關鍵技術和結構進行優化具有重要意義。

通常來說，洗煤技術可以分為4種，分別為篩選洗煤技術、物理洗煤技術、微生物洗煤技術和化學洗煤技術[2]，其中大部分的洗煤技術都需要對煤樣進行清洗。郁振洋[3]對洗煤機械工藝常見的問題進行分析，提出了解決洗煤機械工藝存在問題的措施，欒麗君等[4]針對斗式提升機構出現較多故障，精煤提取率低的問題，對HSX6型洗煤機斗式提升機構的系統建立多自由度動力學模型，并進行仿真分析，得出鏈板運行速度與鏈板最大張力之間的變化規律，為洗煤機斗式提升機構的設計提供了理論依據。王海峰[5]結合實際運行現狀對螺旋滾筒采煤機的滾筒失效原因進行分析，對葉片升角和端盤補塊的布置進行改進，來防止滾筒過早失效。丁志勇[6]對滾筒采煤機的結構進行建模，然后通過動態分析對螺旋升角進行模擬優化，降低了采煤機滾筒的截割比能耗。

通過分析現有的洗煤機可以發現，當濾網發生故障時，主要存在的問題是濾網會被吸入與泵體相連的管道中，從而導致清洗桶內與濾網配合連接的部分會發生損傷，洗煤機內壁會發生損壞，濾網被吸入管道中，洗煤機無法進行正常的洗煤工作，有可能會導致電機發生損壞;其次，在洗煤的整個流程中，自動化程度較低，人體在參與洗煤過程中容易接觸到S、P等元素以及硝酸銀等檢測試劑，在整個洗煤過程中人體一直處于高溫環境，對人體的傷害極大，因此該文對洗煤機結構以及工作方式進行改進優化。

1 結構設計及工作原理

基于以上分析，該文在現有滾筒式洗煤機的基礎上在內筒體設計一層獨立的篩網，同時設計外筒體，整體結構為三層式滾筒洗煤機，通過內筒體和外筒體將濾網固定保護，可以保證濾網的工作壽命。內筒體和外筒體均為上下貫通的圓筒形結構，在濾網發生堵塞等無法工作的情況下，更換濾網時操作簡便，維修成本大大降低，通過控制閥來實現洗煤流程的自動化，減小對人體的傷害，可以提高工作效率。

1.1 總體結構設計

該文設計了三層式滾筒洗煤機，該洗煤機包括清洗箱體1、內筒體2、第一篩網3及外筒體4，內筒體2和外筒體4均為上下貫通的圓筒形結構，清洗箱體1內固定安裝有內筒體2，內筒體2外側底部同軸固定安裝有環狀底板5，外筒體4套裝于內筒體2外側，外筒體4底部和底板5固定連接，內筒體2底部固定安裝有漏斗狀底蓋6，底蓋6底部固定連通有排料管7，排料管7的排料口位于清洗箱體1外側，排料管7上設有第一控制閥8，對應外筒體4位置的內筒體2外壁上固定安裝有第一篩網3，對應第一篩網3位置的內筒體2壁上設有出水口，對應第一篩網3和外筒體4之間位置的底板5底部固定連接有排水管9和取樣管10，排水管9的排水口和取樣管10的出口均位于清洗箱體1外側，排水管9上設有第二控制閥11，取樣管10上設有第三控制閥12，內筒體2內設有攪拌軸13，攪拌軸13上設有攪拌葉片14，清洗箱體1頂部設有輸出軸與攪拌軸13上端固定連接的驅動電機15，清洗箱體1頂部設有用于向內筒體2內進料的進料斗16，清洗箱體1頂部設有用于向內筒體2內進水的進水管17。結構簡圖如圖1所示，三維圖如圖2所示。

1.2 工作原理

通過進料斗16將浮沉試驗后的煤樣投入到內筒體2內，通過進水管17將清水注入到內筒內，然后啟動驅動電機15，通過攪拌葉片14對內筒體2內的煤樣進行清洗，清洗一段時間后，打開取樣管10上的第三控制閥12取部分液體，滴入硝酸銀試劑反應后再使用濁度檢測裝置進行檢測，如果檢測未達目標值，則打開排水管9上第二控制閥11排出液體，然后再次注入清水進行清洗，如此反復清洗幾次，直到抽出的液體檢測達目標值時，打開排料管7的第一控制閥8將煤樣、液體混合物一起排出，即可獲得清洗合格的煤樣，整個清洗煤樣的過程簡單、便捷、省時省力，顯著降低了作業人員的工作強度，提高了作業效率。

排料管7的排料口位置的清洗箱體1外側安裝有收料箱體18，排料管7的排料口位于收料箱體18內，對應排料管7的排料口下方位置的收料箱體18內設有第一隔板19以將收料箱體18內分隔成上下2個腔室，第一隔板19上方設有上下敞口的收料桶20，排料管7的排料口位于收料桶20上方，對應收料桶20底部開口位置的第一隔板19上設有上下貫通的濾水通道，濾水通道內設有第二篩網21，對應第二濾網下方位置的收料箱體18內設有濾水水箱22，濾水水箱22底部設有濾水出水管23，濾水出水管23的出水口位于收料箱體18外側，收料箱體18頂部設有第一箱門。由此清洗合格的煤樣、清洗液混合物從排料管7的排料口排出落入到收料桶20中，并通過第二篩網21進行固液分離。

濾水水箱22與第一隔板19之間具有第一間隙，對應底蓋6下方位置的清洗箱體1內設有第二隔板24以將清洗箱體1內分隔成上下兩個腔室，對應第二隔板24下方位置的清洗箱體1內設有真空泵25，真空泵25進口端通過抽氣管26與收料箱體18內部連通，且抽氣管26的進氣口位于濾水水箱22與第一隔板19之間，對應第二隔板24下方位置的清洗箱體1前側設有通風口28。當清洗合格煤樣、清洗液混合物從排料管7的排料口排出落入到收料桶20中時，啟動真空泵25，從而使收料箱體18下側腔室呈負壓狀態，加快了煤樣、清洗液混合物固液分離速度，進一步提高作業效率。

其中，第一控制閥8、第二控制閥11及第三控制閥12均為手動球閥;內筒體2中部外側和清洗箱體內壁之間固定連接有連接桿27。由此保證了內筒體2與清洗箱體1間的連接強度;第一篩網3的篩孔孔徑為0.2 mm～0.5 mm;第二篩網21的篩孔孔徑為0.2 mm～0.5 mm。

2 濾網維修

如圖1所示，內筒體2位置的清洗箱體1前側設有第二箱門，內筒體2外壁上沿周向固定安裝有四塊弧形第一篩網3，每塊第一篩網3均通過螺栓與內筒體2固定安裝在一起，四塊第一篩網3圍成一圓筒形結構;漏斗狀底蓋6通過螺栓與內筒體2固定安裝在一起。由此當第一篩網3損壞或發生堵塞無法工作時，便于更換第一篩網3。不需要進行大量的拆卸工作，整體更換操作簡便，提高工作效率。

3 結語

為了提高精煤提取率，減少能源浪費，提高洗煤過程的自動化，減小洗煤過程中S、P元素以及硝酸銀檢測試劑等對人體的傷害，設計了三層式滾筒洗煤機，實驗結果表明，通過內筒體和外筒體來保證濾網可以正常工作，同時濾網的更換易于操作，有效地節約了維修成本，洗煤機工作穩定性得到了有效的提高，可以保證濾網工作壽命。通過控制閥來實現洗煤過程的自動化，減小了高溫潮濕等惡劣工作環境下對人體的傷害，并且整體結構緊湊，檢測試劑以及檢測后的混合液可以實現回收，以減少對環境的破壞，三層滾筒式洗煤機整體可以大大提升工作效率，減少人工成本。

參考文獻

[1]韓帥.洗煤機械工藝以及常見問題探討[J].山西冶金，2018，41（5）：147- 149.

[2]蔣杰.洗煤機械工藝以及洗煤機應用中常見問題探討[J].能源與節能，2019，6（25）：60-61，93.

[3]郁振洋.洗煤機械工藝及常見問題研究[J].科學管理，2019（3）：290.

[4]欒麗君，馬志敏，劉增祿，等.洗煤機斗式提升機構動力學研究[J].機械傳動，2014，38（4）：44-47.

[5]王海峰.煤礦采煤機螺旋滾筒運行現狀分析及改進措施研究[J].能源與節能，2019（4）：99-101.

[6]丁志勇.采煤機滾筒結構參數的優化分析[J].煤礦機械，2020，41（3）：114-116.