高寒地區(qū)半露天布置的煤炭破碎生產(chǎn)加工系統(tǒng)技術改造及應用

謝 陽，張曉廣，劉 穎，徐振興

（呼倫貝爾東明礦業(yè)有限責任公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾）

引言

呼倫貝爾大草原是我國“兩屏三帶”中北方防沙帶的重要組成部分，同時該區(qū)域也是我國蒙東煤炭基地的重要組成部分，其中露天開采產(chǎn)能超4 億t，約占東北區(qū)產(chǎn)能的57%，是我國重點建設的大型煤電基地之一[1]。

公司破碎生產(chǎn)加工裝置涵蓋1000t/h 破碎系統(tǒng)、2000t/h 破碎系統(tǒng)2 套系統(tǒng)，分別建設于（2010）2016年、2012 年，其中5.4 km 的長距離膠帶輸送機（輸煤棧橋）為供應金新化工原燃料煤“生命線”，裝置的安穩(wěn)運行就顯得尤為重要。因整系統(tǒng)大多為露天布置，受本地區(qū)冬季嚴寒，夏季較熱的環(huán)境因素影響，裝置的維護運行難度系數(shù)相對較大。

1 研究區(qū)概括

呼倫貝爾東明礦業(yè)有限責任公司（簡稱東明露天礦）位于內(nèi)蒙古東部呼倫貝爾市陳巴爾虎旗煤田東部，地理坐標：東經(jīng)：119°38′22″～119°41′21″，北緯：49°25′22″～49°26′36″。公司現(xiàn)有露天礦和一號斜井兩個產(chǎn)煤基地，總占地約8 km2，露天礦設計年生產(chǎn)能力為300 萬t/a，以褐煤為主。區(qū)內(nèi)年平均氣溫-2.6 ℃，最高氣溫37.7 ℃（1969 年6 月21 日），最低氣溫-48 ℃（1960 年1 月23 日），平均結(jié)冰期17 d，最長結(jié)冰期183 d。特殊的氣候條件使得半露天布置的煤炭破碎生產(chǎn)加工系統(tǒng)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

2 半露天布置的煤炭破碎生產(chǎn)加工系統(tǒng)存在的問題

（1）裝置檢維修方式主要為故障后檢修，計劃檢修預知不足，檢維修質(zhì)量管理還有很大提升空間。特別是大風天氣、雷雨季節(jié)、嚴寒及大雪天氣等惡劣天氣環(huán)境下，緊急搶修和重復性檢修頻次仍然較多，檢修安全管理難度大。

（2）隨著檢維修費用的收緊，裝置的運行、維護管理壓力較大，既要降低備品備件庫存指標還要保障裝置的長周期穩(wěn)定運行。

3 采取的措施

3.1 1000t/h 破碎系統(tǒng)技術改造及優(yōu)化系統(tǒng)工藝

3.1.1 工藝流程的優(yōu)化

原1000t/h 破碎站工藝流程為煤炭經(jīng)給料機、一級破碎機、二級破碎機、上篩分樓輸送膠帶機、圓振動篩、篩上皮帶機及篩下皮帶機落地。

二級破碎機的出料為兩種規(guī)格（0-300 mm、0-80 mm），三個輸送途徑（上長輸棧橋、上C110 轉(zhuǎn)運皮帶至新篩系統(tǒng)、上3#皮帶機直接落至本地煤場）。經(jīng)綜合考慮，移建后的兩臺破碎機為分體結(jié)構，二級破碎樓坐落在長輸棧橋上方，通過四通溜槽及插板切換供料目標，具體工藝流程如圖1 所示。

圖1 技改后的1000t/h 破碎系統(tǒng)工作流程

3.1.2 破碎機的技術改造

3.1.2.1 一級破碎機的改造

因技改前一級破碎機加工的產(chǎn)品存在300-500 mm 的大塊物料，不僅影響上二級破碎機輸送膠帶的輸送能力，且增加了二級破碎機的負荷，使二級破碎機產(chǎn)出的粒度不符合要求。本項目通過對破碎機齒輥齒的布置形式的改造，使出料粒度符合0-300 mm。

一級破碎機齒輥改造前及改造后齒形布置對比如圖2 所示。

圖2 一級破碎機齒輥改造前及改造后齒形布置對比

3.1.2.2 二級破碎機的改造

因需要同時滿足可加工0-80 mm、0-300 mm 產(chǎn)品粒度并方便進行切換，改造中優(yōu)化了二級破碎機的破碎齒板的設計，并且在二級破碎機上加裝了方便投用和切除的下齒工作副，使工作副的調(diào)節(jié)時間從4 h降低至15 min，從而實現(xiàn)兩種粒度物料的快速切換。二級破碎機示意與外形如圖3 所示。

圖3 二級破碎機下齒工作副調(diào)整結(jié)構

3.2 2000t/h 破碎系統(tǒng)一級破碎機齒輥技術改造

2000t/h 破碎系統(tǒng)一級破碎機使用的雙齒輥破碎機實際最大出料粒度為500 mm，不滿足直接加工機選塊煤的條件，對破碎機齒輥進行改造，使最大出料粒度降至300 mm。雙齒輥破碎機工作原理為耐磨齒輥高速相對旋轉(zhuǎn)對物料進行劈裂破碎，其出料大小主要取決于齒輥上齒的布置。通過對破碎機齒輥的觀察發(fā)現(xiàn)，在齒輥相對轉(zhuǎn)動過程中，其單列主齒間隙過大，從而導致過大的物料通過破碎機（如圖4 所示）。為了控制較大物料通過破碎機，需在主齒之間增加副齒，對500 mm 的物料進行進一步的破碎。

圖4 技改前破碎機齒輥的布置形式

因需增加齒冠，減少副齒受力，所以本次加裝的副齒全高度通過詳細計算設計為150 mm。

破碎機齒輥材料為特殊研制的合金材料，耐磨性較高，為了提高新增副齒強度及耐磨性能，在新加裝的副齒材質(zhì)選擇30 mm 厚的Q235 鋼板，并使用D50焊條在新增副齒上堆焊耐磨層。新加裝的副齒如圖5所示，加裝后齒輥上齒的布置如圖6 所示。

圖5 加裝的副齒外形

圖6 技改后齒輥上齒的布置形式

結(jié)束語

結(jié)合露天布置室外破碎加工設備中破碎機應用電液動調(diào)節(jié)型下齒工作副的方法、齒輥的副齒改造及膠帶輸送機粘料、跑偏處理，實現(xiàn)設備穩(wěn)定運行、提高效率、增加品種煤的目的，本項目不僅適用于常溫下的室外布置環(huán)境，而且適用于高嚴寒地區(qū)半露天布置的破碎加工設備的實施與應用。破碎機的電液動調(diào)節(jié)已應用于本公司二級破碎機設備，破碎機齒輥副齒的改造已應用于本公司1000t/h 破碎系統(tǒng)、2000t/h 破碎系統(tǒng)一級破碎齒，輸送帶多組清掃器組合及糾偏裝置的設計安裝已應用于本公司所有膠帶輸送機，且應用效果顯著。

參考文摘

[1]李全生.東部草原區(qū)大型煤電基地開發(fā)的生態(tài)影響與修復技術[J].煤炭學報,2019,44(12):3625-3635.

[2]李蘭濤.煤港皮帶運輸稱重系統(tǒng)的優(yōu)化設計[D].秦皇島：燕山大學,2015.

[3]謝陽,徐振興,王博,等.高寒地區(qū)露天煤礦輸送帶的跑偏及改進措施[J].煤礦機械,2019,40(1):109-110.

[4]王芬,王林焱,徐靜.數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床專用帶式輸送機的研制[J].鍛壓裝備與制造技術,2019,54(6):28-32.