塊煤分級(jí)破碎機(jī)改造實(shí)踐分析

郭 杰

（山西焦煤西山煤電馬蘭礦選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

破碎是塊煤洗選的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，根據(jù)洗選需要調(diào)整破碎機(jī)出料粒徑對提高選煤廠經(jīng)濟(jì)效益具有一定的促進(jìn)意義[1-2]。但是由于破碎機(jī)破碎輥、破碎齒均已固定，貿(mào)然更改破碎輥間距、破碎齒等，不僅無法起到預(yù)期改造效果，而且會(huì)降低破碎機(jī)使用效率[3-4]。文中以山西某礦采用的2PLF75200 破碎機(jī)為工程實(shí)例，根據(jù)選煤廠需要對破碎機(jī)進(jìn)行改造，將出料粒徑由80 mm 以下降低至50 mm 以下，改造完成后的破碎機(jī)運(yùn)行效率更高、出料粒徑集中程度有所提升，取得顯著的改造效果。

1 工程概況

隨著煤炭洗選技術(shù)的不斷提升，選煤廠對產(chǎn)品粒級(jí)、精煤回收率以及破碎效率等要求均有所提升，選煤廠若仍采用以往的分級(jí)破碎設(shè)備難以滿足使用需要。山西某選煤廠有塊煤、末煤兩個(gè)洗選工藝系統(tǒng)，粒級(jí)在200～13 mm 間的塊煤采用分選機(jī)分選后，得到的粒級(jí)在80 mm 塊煤采用輥式破碎機(jī)破碎至80 mm 以下，塊煤洗選產(chǎn)品有粒級(jí)80～50 mm 大塊煤、50～25 mm 中塊煤、粒級(jí) 25 mm 以下小塊煤以及粒級(jí)13 mm 以下洗混煤。選煤廠采用的破碎機(jī)破型號(hào)為2PLF75200，碎輥長度2400mm、中心距590m，裝機(jī)功率2*75 kW，處理能力350 t/h，配套使用的減速器型號(hào)為H2SH07。

由于大塊煤銷售價(jià)格低于中塊煤、小塊煤等產(chǎn)品，為了提高選煤廠生產(chǎn)效益，對采用的輥式破碎機(jī)進(jìn)行改造，將出料粒徑由80 mm 降低至50 mm 以內(nèi)。但是現(xiàn)實(shí)使用過程中堵料事故頻發(fā)且齒輥使用壽命較短。經(jīng)過分析為了降低破碎機(jī)出料粒級(jí)，僅對齒間距、齒型等參數(shù)進(jìn)行改造，未充分考慮齒形、輥徑等影響，且未對破碎機(jī)破碎能力與咬料能力等進(jìn)行匹配分析，從而導(dǎo)致破碎機(jī)改造后性能不能滿足使用需要。

2 破碎機(jī)改造方案

為了解決初期改造后破碎機(jī)堵料、齒輥使用壽命短等問題，在降低出料粒徑基礎(chǔ)上為降低改造成本，在分析破碎機(jī)原有機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出以下改造方案：

1）破碎機(jī)電控裝置以及傳動(dòng)裝置等均可滿足使用需要，因此不做任何改造。

2）對破碎機(jī)破碎輥等部件進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)優(yōu)化，盡可能利用破碎機(jī)原有的基礎(chǔ)、出料口等，從而降低非標(biāo)部件使用量并降低改造費(fèi)用。

3）提高破碎機(jī)輥徑并增加輥長，達(dá)到提升破碎輥咬料能力并增加產(chǎn)能。

4）優(yōu)化破碎齒結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)破碎齒長度、間距、大小、數(shù)量以及齒前仰角等參數(shù)，達(dá)到控制粒度目的，盡可能增加50～25 mm 粒級(jí)產(chǎn)率；優(yōu)化破碎齒結(jié)構(gòu)后達(dá)到提升破碎齒強(qiáng)度及延長使用時(shí)限目的。

3 輥徑及破碎齒機(jī)構(gòu)優(yōu)化

3.1 輥徑優(yōu)化

根據(jù)有關(guān)研究成果，增加破碎機(jī)輥徑可增加破碎輥間咬合包角，從而改善咬合包角偏小而引起的咬料能力偏低問題[5]。破碎機(jī)輥徑參數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算求得[6]，得到較為合理的輥徑為735 mm，由于735 mm 輥徑為非標(biāo)產(chǎn)品，需要針對性生產(chǎn)，若輥徑粒徑選用735 mm 則會(huì)顯著增加改造成本。為此，破碎輥選用輥徑750 mm 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，并將兩破碎輥間距由590 mm 提升至690 mm。

3.2 破碎齒優(yōu)化

塊煤破碎后出料的粒度與破碎齒大小、齒前空間以及齒間距等參數(shù)有關(guān)，理論情況下出料度為齒前空間的75%、破碎齒間距的60%～80%。根據(jù)選煤廠塊煤破碎特征以及現(xiàn)場應(yīng)用情況，最終選用的破碎齒規(guī)格為44 mm×116 mm、軸向齒間距設(shè)計(jì)為50 mm。

齒前空間受齒直徑、周向齒數(shù)以及齒仰角等因素影響，采用模擬分析以及理論計(jì)算[7]確定齒直徑d=54 mm、周向齒數(shù) n=20 個(gè)、齒仰角 β=38°，按照螺旋方式布置。破碎齒的長短、大小直接影響其強(qiáng)度、使用壽命，為了提高破碎齒使用壽命將齒直徑優(yōu)化為54 mm；為了確保破碎產(chǎn)品粒度，沿軸向?qū)ζ扑辇X進(jìn)行優(yōu)化切割，切割完成后的破碎齒規(guī)格為44 mm。具體優(yōu)化后的破碎齒齒型結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 破碎齒齒型結(jié)構(gòu)（單位：mm）

3.3 改造后的破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)

破碎機(jī)改造主要針對破碎輥、破碎齒進(jìn)行，傳動(dòng)部位、底座基礎(chǔ)以及驅(qū)動(dòng)裝置等均未改變，具體改造后的破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 改造后的破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)

4 改造效果分析

耗時(shí)2 個(gè)月完成對塊煤破碎機(jī)改造工作，并對改造完成后的破碎機(jī)出料粒度組成進(jìn)行分析，具體改造前后破碎機(jī)出料粒度分析結(jié)果見表2。從表中看出：

1）改造后的破碎機(jī)塊煤破碎效率由改造前的72.17%提升至86.48%、破碎效率增加率為14.31%；

2）改造后破碎機(jī)出料中粒度13 mm 以下的粉碎產(chǎn)物占比有所降低，從改造前后的24.58%降低至10.45%；

3）破碎機(jī)改造完成后出料物粒徑主要集中在50～13 mm、其中粒級(jí)在50～25 mm 出料物占比達(dá)到59.34%，表明改造后的破碎機(jī)可有效控制出料物粒度范圍，并具有一定程度的篩分、破碎功能。

表2 改造前后破碎機(jī)出料粒度結(jié)果

對改造完成后破碎機(jī)運(yùn)行時(shí)供電電流變化情況進(jìn)行為期6 個(gè)月監(jiān)測，破碎機(jī)在運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)電流未有顯著的異常情況，同時(shí)破碎機(jī)堵料問題未再出現(xiàn)。

5 結(jié)論

1）根據(jù)選煤廠生產(chǎn)的產(chǎn)品需要，對塊煤破碎機(jī)進(jìn)行針對性改造，改造完成后破碎機(jī)可平穩(wěn)運(yùn)行，在監(jiān)測期間（6 個(gè)月時(shí)間內(nèi)）破碎機(jī)未出現(xiàn)任何故障，改造后的破碎機(jī)表現(xiàn)出良好的安全性以及可靠性。

2）改造完成后的破碎機(jī)出料產(chǎn)品粒度均在50 mm以內(nèi)，出料粒徑可調(diào)、過粉率有所降低，破碎后物料粒徑集中在 50～13 mm，其中粒級(jí)在 50～25 mm 出料物占比達(dá)到59.34%。改造后的破碎機(jī)可生產(chǎn)更多價(jià)格、競爭力更具優(yōu)勢的中快精煤，可顯著提升選煤廠經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)計(jì)年可增加銷售收入約150 萬元。

3）文中所提破碎機(jī)改造方案成本低，改造過程中充分利用破碎機(jī)原有的底座、動(dòng)力系統(tǒng)，僅對破碎機(jī)破碎輥、破碎齒進(jìn)行針對性優(yōu)化，同時(shí)優(yōu)化后選用的產(chǎn)品盡可能規(guī)避非標(biāo)，以便降低改造成本。