HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機在斜溝選煤廠的應用

劉小會

(山西焦煤西山煤電斜溝選煤廠，山西 興縣 033602)

1 概 況

斜溝選煤廠隸屬于山西西山晉興能源有限責任公司，位于山西省呂梁地區興縣縣城以北50 km處魏家灘鎮，是一座處理能力15.0 Mt/a的現代化礦井型煉焦煤選煤廠，分兩期建設安裝，現一、二期系統均已投入生產運行。主要工藝流程為：150～50 mm塊煤重介淺槽排矸，50～1.2 mm末煤有壓兩產品重介旋流器主再選，1.2～0.2 mm粗煤泥(分級旋流器底流)進入TCS分選機分選，0.2 mm以下細煤泥(濃縮旋流器底流)沉降離心機脫水回收，小于0.045 mm極細煤泥快開壓濾機脫水回收。

隨著煤炭市場競爭的日趨激烈，用戶對煤炭產品的質量要求越來越嚴格，水分成為評價混煤質量的重要指標之一[1]。刮刀卸料離心脫水機是目前選煤廠采用較多的粗煤泥脫水設備，斜溝選煤廠粗煤泥脫水設備采用8臺Ludowici HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機，該設備具有結構簡單，故障率低，維修方便，安全可靠，脫水效率高等特點，在斜溝選煤廠應用以來，經過多處改造，取得較好的應用效果，滿足了混煤產品對水分的要求。

2 工作原理及結構

HFC1300型離心機是一種通用的臥式刮刀卸料離心機，物料經入料管到達刮刀和篩籃底部，受離心機作用緊貼篩面，由于刮刀和篩籃存在速度差，在刮刀的作用下，料層均勻地向篩籃大端移動，脫水后的物料從篩籃大端甩出，落入機殼下部的產品排料口。物料中的水在離心力作用下透過料層和篩縫甩向殼體四周，沿內壁流向離心液出口[2]，臥式刮刀卸料離心脫水機結構見圖1。

圖1 臥式刮刀卸料離心脫水機結構

3 運行中存在的問題

HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機在斜溝選煤廠投入使用后，主要用于脫除小于1.2 mm 粒級粗煤泥的水分。使用初期發現離心機有以下問題，影響了設備的正常運行。

3.1 篩籃給料端篩網磨損嚴重

篩籃是離心脫水機的關鍵部件，主要由上法蘭、下法蘭、加強肋、加強環、不銹鋼錐形網筒(結構簡圖見圖2 )組成，其中不銹鋼錐形網筒由數塊扇形篩網組焊而成(在專用胎具上組焊，胎具自主設計外委加工)，扇形篩網是由不銹鋼絲軋制成特殊形狀的篩條和支撐條通過專用設備焊接成型的，篩條沿篩籃圓錐母線排列。為了減輕篩縫堵塞，篩縫做成上小下大。

離心機現場使用后發現篩籃磨損快，更換周期短，平均使用壽命只有20 d。主要原因是離心機工作時物料經入料管給到刮刀和篩籃小端底部的篩網表面，小端篩網受到物料和刮刀的共同擠壓作用，摩擦力較大，導致篩籃小端篩網破損快，篩籃使用周期縮短，既降低了物料的分離精度，又增加了生產成本，加重了檢修工的勞動強度。

3.2 刮刀葉片磨損嚴重

螺旋刮刀是帶有耐磨層的鋼結構，原離心機的刮刀葉片耐磨層為金剛砂，在實際使用中，檢修拆卸下的刮刀葉片外的耐磨層磨損嚴重，嚴重影響了刮刀的正常運行，磨損后的刮刀與篩籃間隙變大，脫水效果變差。耐磨層磨損后，需要更換新的刮刀或送返Ludowici廠返修，使用壽命僅6個月，增加了生產成本。

3.3 產品水分偏高

通過查看離心機技術參數，離心機產品水分為14%以下，實際使用過程中通過煤質采樣檢測發現產品水分普遍偏高，平均在16%。粗煤泥產品水分高會造成洗混煤水分偏高，發熱量低。這樣水分高的煤會給儲存、運輸和使用造成浪費和困難，特別是在北方地區冬季外運煤凍結難以卸車，易引發煤質糾紛。

3.4 離心液管翻料

在離心機工作過程中，物料中的水在離心力作用下透過料層和篩縫甩向殼體四周，沿內壁流向離心液口排出。現場運行中，經常出現離心液槽翻水，造成了現場管路設備的污染。另外離心液中包含有5%～20%的固體物料，曾多次發生離心液管路堵塞事故，離心液管堵塞后，煤泥水系統停頓，處理疏通時間長，制約了系統的安全平穩運行。

3.5 產品排料溜槽排料不暢

離心機工作過程中，在刮刀的作用下，料層均勻地向篩籃大端移動，脫水后的物料從篩籃大端甩出，落入機殼下部的排料口，經產品排料溜槽進入刮板輸送機。原產品排料溜槽為普通鋼板焊接而成。脫除水分后的產品煤泥打在溜槽壁后極易粘連在溜槽內壁，時間長后易造成排料溜槽堵塞，發生離心機同步、跳閘等故障，影響了設備正常運行。生產中需要崗位工多次人工疏通排料溜槽，加重了崗位工的工作強度。

3.6 主軸在產品倉內密封端密封不嚴，軸承磨損

HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機在斜溝選煤廠投入使用后發生多次離心機主軸軸承異響、磨損事故，主要原因是主軸在產品倉內密封端密封不嚴，造成煤泥竄入軸承內端面，長時間摩擦后軸承損壞。主軸軸承磨損后，需要送返Ludowici廠返修，增加了生產成本。

4 改進措施

4.1 篩籃的改造

磨損后的篩籃拆卸下后經檢查發現，大多數磨損發生在篩籃入料端(圖2中陰影位置)，位置集中在上法蘭與第一段加強環間的篩網。為解決該問題，技術人員對圖中陰影位置的篩網進行了雙層焊接加固，雙層篩網提高了篩籃給料端的耐磨強度，延長了篩籃的使用壽命，改進后篩籃平均壽命提高到45 d。

4.2 刮刀葉片的改造

為解決刮刀葉片外緣耐磨層的磨損問題，技術人員選用了在其他選煤設備應用較多的氧化鋁耐磨陶瓷片。它是以氧化鋁為主要原料，以稀有金屬氧化物為熔劑，經超高溫焙燒而成的特種剛玉陶瓷配件。氧化鋁耐磨陶瓷片具有硬度大(硬度僅次于金剛石)、耐磨性能極強、質量輕的特點。將耐磨陶瓷片均勻的貼于刮刀葉片外緣(見圖3)，增加了刮刀葉片的強度和抗磨能力，保證了離心機脫水設備安全平穩運行。

4.3 離心機入料弧形篩的改造

斜溝選煤廠煤泥水工藝為小于1.2 mm粒級經分級旋流器分級后，溢流入煤泥水桶，底流入TCS分選機分選，分選后的溢流經分級旋流器分級后，底流入弧形篩經脫水后篩上物進入粗煤泥離心脫水機，脫水后的煤泥摻入混煤做為銷售產品[3]。

經現場采樣化驗分析離心機入料濃度平均在41%左右，入料濃度低于設計入料濃度，造成離心機脫水效果低于預期，產品水分普遍偏高。檢查發現由于原弧形篩篩條一側磨損后，大大降低了弧形篩的脫水、脫泥效果，造成弧形篩篩上物料濃度低于離心機預期值。

經現場考察后對弧形篩進行了改造，在弧形篩篩面上加裝擊打器，打擊裝置能及時將篩網縫隙內的細粒物料清除。弧形篩上安裝的振動電機又能使篩網產生一定頻率的振動，使得篩網上面的物料分布比較均勻，輸送通暢。從而順利完成弧形篩的脫水、脫泥和分級作業。這樣提高了煤泥水脫水效率，減輕了篩縫堵塞，使后續煤泥離心機達到較好的工況效果，保證了產品水分[4]。振動擊打弧形篩示意見圖4。

圖4 振動擊打弧形篩示意

4.4 離心液管加裝排氣管路

經過現場排查分析，離心機濾液管(管徑200 mm)均為直角設計，水平段長度在1 m左右。由于離心液有一定濃度，在直角管路中流動速度慢，易產生憋壓現象，因此，易造成離心液槽翻水、管路堵塞[5]。

通過在每臺離心機離心液管水平段加裝一段排氣管路(管徑150 mm)，使離心液管憋壓問題得到解決，離心液流動更加順暢，管路堵塞的事故次數大大降低。

4.5 產品排料溜槽的改造

經現場排查分析，產品排料溜槽為普通鋼板焊接而成。排料堵塞往往發生在離心機刮刀旋轉線兩側的溜槽壁，主要是由于脫水后的煤泥含有一定水分，產品煤泥打在溜槽壁后極易粘連在溜槽內壁，運行一段后煤泥越積越多，發生堵塞。

在易堵塞的溜槽壁焊接薄不銹鋼板，不銹鋼鋼板表面光潔，有較高的可塑性、韌性和機械強度，耐腐蝕，不易生銹。煤泥打到鋼板表面不易發生黏結，大大降低了溜槽堵塞事故的發生。

4.6 主軸與離心機產品倉連接處加裝不銹鋼防塵擋圈

針對主軸在產品倉內密封端密封不嚴，煤泥竄入軸承內端面，造成軸承損壞的問題，在主軸與離心機產品倉連接處加裝不銹鋼防塵擋圈(見圖5)，避免了煤泥竄入軸承端面，提升了主軸的使用壽命。

圖5 加裝不銹鋼防塵擋圈的主軸

5 應用效果及效益分析

5.1 應用效果

通過對離心機的一系列改造，HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機在斜溝選煤廠運行穩定，粗煤泥產品水分由改造前的16%減低到13%，延長了篩籃和刮刀的使用壽命，離心液翻料和排料溜槽堵塞問題得到了有效解決，改造成果顯著，提高了企業的經濟效益。

5.2 效益分析

(1)斜溝選煤廠年入洗原煤1 500 萬t，粗煤泥量占混煤產率7%左右，粗煤泥水分由16%降低到13%，混煤水分降低0.15%。混煤產率按60%計，每年可減少鐵路無效運輸1500萬t×60%×0.15% =1.35 萬t。鐵路運費110 元/t，每年可節省運費1.35 萬t×110 元/t=148萬元。

(2)離心機篩籃壽命提高了1倍，每臺離心機每年可節省更換篩籃9個，篩籃單價0.5 萬元，全廠共8臺離心機，每年共節省篩籃更換費用：9×8×0.5萬=36萬元。

(3)離心機刮刀壽命提高了1倍，每臺離心機每年可節省更換刮刀1個，刮刀單價1 萬元，全廠共8臺離心機，每年共節省刮刀更換費用：8×1萬=8萬元。

每年共節省成本：148萬元+36萬元+8萬元=192萬元，經濟效益可觀，改造效果顯著。

6 結 語

斜溝選煤廠對HFC1300型臥式刮刀卸料離心脫水機在使用中篩籃、刮刀壽命短，主軸磨損，離心液管翻料、產品排料溜槽堵塞及產品水分高等問題，進行了針對性地改造，有效解決了離心機在生產運行中存在的問題，完善了設備的性能，大大降低了選煤廠因等待離心機維修而停產造成的經濟損失，促進了生產順利進行，提高了企業的生產效率，降低了企業的生產成本。