正弦滾軸篩在渦北選煤廠的應用

趙 翔，丁 慧

(淮北礦業集團 渦北選煤廠， 安徽 淮北 235000)

1 概 述

渦北選煤廠位于安徽省亳州市渦陽縣閘北鎮，選煤廠設計規模為年入洗原煤1 200萬t.工程分兩期進行，一期工程于2012年底投入生產，年入洗原煤600萬t. 洗選渦北、袁二、信湖等周邊礦井原煤，產品主要是焦精煤、肥精煤、中煤、煤泥及矸石等副產品。原煤篩分共兩個系統，分選工藝流程：礦井原煤通過皮帶輸送機輸送到原煤分級篩進行分級，篩下物(<50 mm)通過皮帶輸送機直接進原煤倉，篩上物通過手選皮帶進破碎機破碎，破碎后通過皮帶輸送機進原煤倉。

2 原煤系統存在的問題

原煤篩分廠房使用的是4臺型號GDZS3675多單元組合圓振動篩，該振動篩為3個獨立篩箱的串聯組合，每個單元篩箱安裝1臺電動機經撓性聯軸器驅動振動器，使篩箱做圓形軌跡振動。選煤廠入洗煤種復雜，煤質變化很大，原煤水分有時會高達7%，濕黏煤對振動篩的影響較大。目前，該振動篩存在的問題如下：

1) 在處理濕黏煤時，第一段的沖孔篩板容易堵塞，篩分效率降低。濕煤長時間堆積附著在篩面上，如果不清理干凈，會影響篩機的啟動，造成撓性聯軸器斷裂，嚴重的造成電機過負荷燒毀。

2) 篩面透篩率低，物料不能有效分選，篩上物會加大破碎機的負荷，造成破碎機齒板磨損加劇。頻繁清理篩面積煤，更換齒板增加工人的勞動強度。

3) 振動頻率高，振幅達到13～15 mm，現場噪音很大，達不到環保要求。

4) 篩箱的設計是裸露式的，運轉造成的粉塵很大，周圍環境差，后期增加防護罩密封效果也不好。

5) 設備使用年限久，易發生機械故障,維護量大，如更換主軸軸承、篩板、減震彈簧的難度系數高。

總之，隨著配套礦井的建成，如：信湖礦(300 Mt/a),原煤入洗量會逐步加大，勢必導致系統檢修時間減少，現場環境會愈加惡劣。

3 正弦滾軸篩工作原理及結構特點

經過實地考察調研，結合原煤篩分廠房的作業環境，于2021年將原煤1#系統設備號2103#、2104#兩臺圓振動篩更換成 FZS15050-30/15°型正弦滾軸篩，以解決原設備在使用中存在的問題。

3.1 工作原理

正弦滾軸篩主要由機架、減速電機、齒輪箱、篩軸總成、軸承座、密封箱體、入料溜槽等組成(圖1).

圖1 FZS15050-30/15°型滾軸篩結構組成圖

工作原理是利用等厚篩分原理，單電機通過齒輪箱傳動多軸同時同步旋轉，驅動物料沿篩面向前運動，結合橢圓形篩盤在篩面形成的正弦擾動，使得物料快速分層、分散。小于篩孔間隙的顆粒在自身重力以及篩軸的旋轉力作用下，透過篩縫落下，大于篩孔的顆粒留在篩面上繼續向前運動，落入下一級設備，以達到篩分的目的。FZS15050-30/15°型滾軸篩相關參數見表1.

表1 FZS15050-30/15°型滾軸篩相關參數表

3.2 結構特點

結構上采用三段傾斜布置方式，一段正弦篩與入料溜槽相接，二段正弦篩與一段正弦篩相接，三段正弦篩與二段正弦篩相接。三段篩機通過螺栓活動連接，固定在呈一定角度的傾斜機架上，安裝后三段篩面在同一平面上。在每個滾軸下面裝有隱埋式梳齒，與篩盤交錯配合。可將黏在盤片上的纏繞物和粘附物鏟除，以保持篩孔通暢，即實現篩面自清理功能(表1).

4 正弦滾軸篩故障及解決方法

由于進廠原煤多，現場只允許單臺設備改造，其余3臺分級篩要正常生產運行。首先更換的是2104#篩，安裝后帶煤調試中出現許多問題。

4.1 故障現象

1) 原煤從皮帶機頭通過下料溜槽到滾軸篩篩面，高度差約7 m，物料對一段正弦篩直接沖擊大，導致減速電機過載跳電。

2) 原煤中含有雜物，篩軸纏繞雜物或者篩軸間夾大塊矸石，出現卡堵現象，設備跳電停機。嚴重時會導致減速電機與齒輪箱之間聯軸器尼龍柱銷切斷[1].

3) 停機時檢查到篩縫夾矸石較多，大約占篩面的10%.空車運轉過程中矸石夾在兩個篩軸之間原地滾動，無法向前走料。

4.2 解決方法

1) 減少入料原煤對一段正弦篩篩面的沖擊力。在一段正弦篩入料溜槽內部增加跌落板，降低原煤垂直下落的流速，在跌落板緩沖作用下進入到一段篩面。

2) 加強進廠原煤的煤質管理，從源頭上解決原煤中雜物多、矸石量大的問題，減輕對滾軸篩篩盤的磨損。確保上游設備(除鐵器)的除鐵效果，及時清理鐵器雜物，避免原煤中含大塊鐵器。

3) 篩面傾角由10°改成15°，提高物料通過性。

4) 在保證篩孔尺寸(50 mm×50 mm)的前提下，把篩軸上篩盤的布置方式由平行排列改成交錯排列(圖2). 通過相鄰篩軸上篩盤的撥動，有利于煤料的滾動，這樣會降低篩縫中夾矸石的概率。

圖2 改造前后篩盤布置方式圖

5) 在篩軸上設置機械和電氣保護裝置，當有大塊矸石進入，篩面負載大的情況，篩軸出現堵轉，電機電流變大，電氣保護動作，設備停車，避免機械事故擴大。

改造后，由于落料方式調整，篩面傾角增大，使煤料流動性增強，滯留在篩面上的時間減短，從而解決了一段滾軸篩因傳動負載大導致壓車的問題。對篩盤布置方式的調整，有效解決了塊煤夾在篩孔出不來的問題。

5 使用效果及經濟效益分析

5.1 使用效果

1) 維護維修量低。設備低速重載運行，篩盤采用高耐磨合金材料，篩箱內襯耐磨鋼板，耐磨性強。篩軸軸承座安裝于篩側板的外側，且為剖分式軸承座，便于拆卸。同時篩軸自帶清理功能，配件更換率低。篩機投入使用后，只需定期觀察運轉情況，定期更換齒輪箱和減速機潤滑油，檢查聯軸器。維修量比改造前大幅度降低。

2) 物料適應性強。防堵效果好，尤其對濕黏原煤篩分更能體現其優越性。橢圓篩盤所產生的正弦波擾動，使原煤快速松散、分層，大幅提高透篩效果，篩分效率比圓振動篩提高10%.

3) 空間占有率低。結構緊湊、體積小，有效節約現場使用空間。單臺圓振動篩占地面積43 m2，而滾軸篩占地面積22 m2.

4) 安全環保節能。滾軸篩解決了圓振動篩高頻振動產生的噪音污染，設備運行噪聲<78 db，符合環保標準。整機采用密封設計，運行時動載荷較小、安全性能較高、無粉塵外溢，降低了工人清理現場的勞動強度。

5.2 經濟效益分析

1) 降低生產電耗。改造前單臺圓振動篩共有3個電機，每個電機功率22 kW，總功率66 kW；改造后單臺滾軸篩共有3個電機，每個電機功率11 kW，總功率33 kW. 按照每天返原煤時間10 h，年生產天數330天，電價0.55元/kW·h計算，則單臺滾軸篩每年可節約電費10.89萬元。

2) 降低材料消耗。改造前圓振動篩的維修成本較高，單塊沖孔篩板的采購價格高達1 100元。設備使用年限已久，篩板、軸承、減震彈簧等配件都已到更換周期。改造后滾軸篩具有運行可靠性強、設備故障率低的優勢，材料消耗很少，據估算每年可節省材料費10萬元。

3) 減少崗位用工。由于滾軸篩的維修量小，防塵效果好，可減少設備維修人員和崗位清潔人員數量，實現減員提效。

6 結 語

相較于圓振動篩，正弦滾軸篩在進行濕黏煤分級時，不易堵塞，能夠保證篩分效果，同時還具有結構簡單、無振動部件、密封性好、無粉塵溢出、噪聲小的優點。因此，選煤廠在篩分設備選擇時可以優先考慮滾軸篩。