動(dòng)力煤選煤廠工藝系統(tǒng)局部?jī)?yōu)化改造實(shí)踐

成國(guó)利

(北京中煤煤炭洗選技術(shù)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

納林河二號(hào)礦井選煤廠位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市境內(nèi)，行政區(qū)劃屬鄂爾多斯市烏審旗納林河鎮(zhèn)管轄，設(shè)計(jì)能力為10.00 Mt/a，屬特大型動(dòng)力煤選煤廠。該廠分選工藝為: > 13 mm粒級(jí)塊煤采用淺槽重介分選機(jī)分選，< 13 mm 粒級(jí)末原煤采用有壓兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選，粗煤泥采用弧形篩 + 離心機(jī)聯(lián)合回收，細(xì)煤泥采用濃縮機(jī) + 加壓過濾機(jī)或 ZCCA 新型煤泥壓濾機(jī)回收，粗細(xì)煤泥脫水后全部摻入混煤產(chǎn)品。該廠入選原煤以長(zhǎng)焰煤為主，其次為不黏煤，是良好的民用及動(dòng)力用煤。但是，該廠投入生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)后生產(chǎn)能力不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，主要表現(xiàn)在部分設(shè)備選型不合理和設(shè)計(jì)存在缺陷，造成生產(chǎn)系統(tǒng)故障率高、生產(chǎn)效率低、系統(tǒng)小時(shí)處理能力低等。為此，對(duì)制約納林河二號(hào)礦井選煤廠生產(chǎn)效率提升的瓶頸進(jìn)行了分析，并通過制訂、實(shí)施科學(xué)可行的解決方案，最終使選煤廠的生產(chǎn)效率得到了大幅提升。

1 存在問題

1.1 精煤破碎機(jī)產(chǎn)能嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)

納林河二號(hào)礦井選煤廠317#/318#精煤破碎機(jī)為雙齒輥破碎機(jī)，處理能力為400 t/h，入料粒度上限為200±30 mm，設(shè)計(jì)破碎機(jī)齒輥為外旋。在處理較大塊物料時(shí)(粒度>150 mm), 因其齒輥轉(zhuǎn)動(dòng)方向以及破碎腔結(jié)構(gòu)等因素的影響,使其不能高效運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致其實(shí)際最大處理能力僅為200 t/h，嚴(yán)重制約了選煤廠生產(chǎn)能力的正常發(fā)揮。破碎機(jī)破碎腔結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 破碎機(jī)破碎腔結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 定量裝車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷

納林河二號(hào)礦井選煤廠臨時(shí)裝車系統(tǒng)采用地量衡稱重+人工操作的方式，即當(dāng)觀察到地量衡數(shù)值達(dá)到要求裝車噸位時(shí)，由人工手動(dòng)操作閘板切換裝車位置，一車一切換，操作較為頻繁，不僅工作強(qiáng)度較大，且裝車效果受工作人員工作狀態(tài)等因素影響，無法精確控制裝車煤量，導(dǎo)致裝車煤量頻繁出現(xiàn)超裝或欠裝，需要對(duì)超裝或欠裝車輛進(jìn)行二次補(bǔ)裝或超裝卸煤，嚴(yán)重制約了裝車效率。

1.3 泵軸封冷卻水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理

納林河二號(hào)礦井選煤廠泵軸封水采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，各車間內(nèi)所有的軸封水均由一臺(tái)功率較大的清水泵供應(yīng)，在停產(chǎn)期間，當(dāng)檢修、檢查、打掃衛(wèi)生等需要短時(shí)間啟動(dòng)離心泵時(shí)，會(huì)頻繁啟動(dòng)清水泵提供軸封水，容易造成泵故障，同時(shí)啟動(dòng)清水泵時(shí)其他各泵盤根處都在進(jìn)水，也造成清水資源浪費(fèi)。

1.4 配電保護(hù)設(shè)計(jì)不合理

納林河二號(hào)礦井選煤廠由于集中控制系統(tǒng)電路合閘信號(hào)取自斷路器的輔助觸點(diǎn)，而隔離開關(guān)配電柜因未設(shè)計(jì)斷路器與隔離開關(guān)間的連鎖機(jī)構(gòu)，致使電工在送電過程中存在因疏忽大意只送斷路器不送隔離開關(guān)的現(xiàn)象，此時(shí)集控室顯示設(shè)備已送電就緒，但設(shè)備卻不能正常啟動(dòng)，從而產(chǎn)生生產(chǎn)延誤。

針對(duì)工藝系統(tǒng)中存在的上述問題，納林河二號(hào)礦井選煤廠逐一制訂了整改措施，并為每項(xiàng)措施制訂了科學(xué)可行的實(shí)施方案，同時(shí)將改造任務(wù)落實(shí)到人，規(guī)定完成期限，確保改造效果。此外，針對(duì)部分設(shè)備電氣保護(hù)不足的問題，選煤廠技術(shù)人員也根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行了設(shè)計(jì)安裝。

2 改造方案

2.1 精煤破碎機(jī)擴(kuò)能改造

通過對(duì)精煤破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及物料在破碎機(jī)內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行研究分析，最終確定采用改變精煤破碎機(jī)齒輥旋轉(zhuǎn)方向以及增加破碎梁的方式對(duì)破碎機(jī)進(jìn)行改造，從而優(yōu)化了破碎腔結(jié)構(gòu)及物料破碎的受力方式，并且提高了破碎機(jī)的處理能力[1-4]。

2.2 定量裝車系統(tǒng)改造

應(yīng)用PLC控制技術(shù)對(duì)裝車系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造，現(xiàn)場(chǎng)安裝電腦、PLC控制器、翻板切換控制接觸器、繼電器等，通過電腦輸入預(yù)定裝車噸位，再經(jīng)過通訊模塊、PLC控制器，實(shí)現(xiàn)了汽車地量衡數(shù)據(jù)的采集及與預(yù)設(shè)噸位的比較計(jì)算，在達(dá)到預(yù)設(shè)噸位后，切換控制翻板接觸器吸合翻板切換裝車位置，如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)定量裝車控制[5-7]。

2.3 泵軸封冷卻水控制系統(tǒng)改造

在廠房高于用水點(diǎn)位置增設(shè)清水桶及管道增壓泵，增壓泵排水管與各泵軸封水管連接，并在增壓泵排水管與各泵軸封水管路上設(shè)置電磁控制閥門，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單線控制；增壓泵及電磁控制閥門通過PLC與各離心泵的啟動(dòng)信號(hào)連接，當(dāng)離心泵啟動(dòng)時(shí)，增壓泵及電磁控制閥門立即啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)選擇性運(yùn)行；因增壓泵功率、結(jié)構(gòu)與清水泵不同，相比之下運(yùn)行更加穩(wěn)定，從而避免了清水泵因頻繁啟動(dòng)所造成的設(shè)備故障[8-10]。

2.4 配電保護(hù)升級(jí)改造

在隔離開關(guān)配電柜中加裝輔助觸點(diǎn)，在隔離開關(guān)出線位置取一相電，并將之加裝至交流接觸器線圈上，再將交流接觸器輔助觸點(diǎn)串接至PLC設(shè)備合閘信號(hào)點(diǎn)處，只有同時(shí)合斷路器與隔離開關(guān)，集控才能顯示設(shè)備已合閘就緒。

3 改造效果及效益分析

3.1 改造效果

3.1.1 精煤破碎機(jī)

改造后破碎機(jī)破碎腔結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。在精煤破碎機(jī)前增設(shè)預(yù)先篩分，提前將合格粒級(jí)分離，不僅降低破碎機(jī)負(fù)荷，提高物料總體通過能力，而且避免了物料的過度粉碎[11-12]。改造后，破碎機(jī)處理能力由原來200 t/h提高到350 t/h，破碎機(jī)小時(shí)處理能力提高約150 t，系統(tǒng)平均小時(shí)處理能力提高了400 t左右，達(dá)到了2 000 t以上，日均原煤處理能力突破4萬t。此外，改造后破碎機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，電流較改造前下降約30 A，破碎能力顯著提升，噸煤電耗較改造前下降0.7 kW·h，全年節(jié)約電能560 kW·h 左右，節(jié)約電費(fèi)約260 萬元。

圖2 改造后破碎機(jī)破碎腔結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2 定量裝車系統(tǒng)

改造后的定量裝車系統(tǒng)電腦顯示面板如圖3所示，PLC控制器如圖4所示。改造后，裝車效率大幅提升，每小時(shí)裝車量由原手動(dòng)控制時(shí)的23車提升至32車，此外，裝車噸位的準(zhǔn)確性也大幅提高，原手動(dòng)控制誤差為±0.3 t，現(xiàn)自動(dòng)控制誤差的±0.05 t。

圖3 電腦顯示面板

圖4 PLC控制器

3.1.3 軸封冷卻水控制系統(tǒng)

改造后，軸封冷卻水控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，各離心泵啟動(dòng)時(shí)軸封水壓力均能滿足生產(chǎn)需要，清水消耗量較改造前降低了30%。軸封冷卻水系統(tǒng)控制原理如圖5所示。

圖5 軸封冷卻水系統(tǒng)控制原理圖

3.1.4 配電保護(hù)系統(tǒng)

改造后配電保護(hù)系統(tǒng)控制原理如圖6所示[13-15]。此項(xiàng)改造實(shí)施后，徹底杜絕了送電誤操作情況，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)保安的作用，優(yōu)化了配電控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)。

圖6 改造后配電保護(hù)系統(tǒng)控制原理圖

3.2 效益分析

經(jīng)過上述改造后，納林河二號(hào)礦井選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng)愈加完善可靠，年處理能力較改造前增加528萬t，為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。此外，系統(tǒng)的生產(chǎn)效率提高，降低了噸煤電耗，年節(jié)約電費(fèi)260萬元；控制、保護(hù)等環(huán)節(jié)的優(yōu)化改造，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了職工作業(yè)的安全保障系數(shù)，降低了企業(yè)安全生產(chǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)，社會(huì)效益顯著。

4 結(jié)語

通過對(duì)納林河二號(hào)礦井選煤廠工藝系統(tǒng)進(jìn)行改造，突破了限制其生產(chǎn)能力及效率的“瓶頸”，使整個(gè)工藝系統(tǒng)的產(chǎn)能得到發(fā)揮，使塊煤系統(tǒng)處理能力由調(diào)試期的1 500 t/h提升到2 500 t/h，與設(shè)計(jì)產(chǎn)能1 893 t/h相比，處理能力提高了607 t/h；同時(shí)有效減少了設(shè)備故障次數(shù)，降低了設(shè)備維檢工作量，為安全、文明生產(chǎn)提供了先決條件，也可為其他情況相似、設(shè)施相近的選煤廠提供了借鑒。