浅谈正文煤矿地面生产系统筛分设备选型方案

温欣颖

（煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001）

引言

正文煤矿设计生产能力900kt／a，矿井初期开采10＋11号煤层，10＋11号煤为低灰～中灰、中硫～中高硫、高热值～特高热值焦煤（JM）。鉴于该层煤硫分较高，一般可达2%～3%，以有机硫为主，洗选后无法降低精煤硫份，煤的工业用途一般可作动力煤和炼焦配煤。因此，根据煤的用途和市场需求，煤的加工按建简易筛分系统考虑，在矿井工业场地建筛分车间，原煤由主斜井带式输送机提升至主井井口房，经转载带式输送机进入筛分间，通过分级筛进行±100mm 分级，考虑到井下回采工作面采用放顶煤开采工艺，＋100mm 粒级含矸量大于90%，所以＋100mm 粒级采用手拣块煤，手拣块煤带式输送机带宽B＝1 200mm，矸石通过带式输送机运至矸石仓。－100mm 粒级再进行分级，筛分为－50 mm，50～100 mm 两种粒级；50～100mm 粒级与手拣带上人工拣出的块煤均进入破碎机，破碎至50 mm 以下，再与－50mm粒级汇合，通过大倾角上仓带式输送机运至混煤仓储存。

1 筛分设备选型方案的确定

根据筛分工艺要求，考虑到井下回采工作面采用放顶煤开采工艺，＋100mm 粒级含矸量大于90%。参考矿方筛分资料，筛分资料表明矸石所占比例较高，故采用反拣块煤工艺。这样就要求筛分设备的筛分能力要大于一般900kt／a的生产矿井，所以选择具备500t／h的处理能力的筛分设备。设计考虑了两个筛分设备选型方案；正弦强力筛和圆振筛方案，并进行了详细比较。

1）正弦强力筛方案。

正弦强力筛的工作原理是根据正弦波的扰动原理，利用菱形滚柱做圆周运动产生的轨迹正弦波，使得蓖上（筛上）料层扰动松散，同时与圆形滚柱有机结合，这样就能组成筛蓖，达到对物料进行筛选的目的。对于粘在盘片上的缠绕物和粘附物，正弦强力筛在每个滚柱下面设有隐埋式刮刀，可将其铲除，以保持筛孔通畅。可以设置两级或多级带倾角的圆形滚柱组合筛体，使煤流沿带倾角（一般15°）的筛体运动，达到煤流在筛板上均匀分布的目的，有利于筛分，避免堵煤、积煤和堵孔等不良现象发生。在筛面面积相同的情况下，正弦强力筛的筛分能力要高出其他筛分设备40%。正弦强力筛是通过改变圆柱、菱形滚珠大小和改变轴间距来适应不同的粒度分级，所以对于用户的要求适应性强。

正弦强力筛的优点：筛分效率高，处理能力大，工作时无振动，透筛率高，筛分间承受的动载荷小，无噪声，不受物料粘度和水分限制，不粘、不赌、不卡的优点。尤其对于小粒度，湿度大的物料，透筛率高。菱形和圆柱形筛板采用耐磨材料铸成，十分耐磨。整机采用全封闭机构，在避免煤尘方面表现出色。通过由筛板震动到转动的改变，大大降低了吨煤电耗。

正弦强力筛的缺点：质量大，消耗钢材多，有时出现卡轴甚至断裂现象。

正弦强力筛结构组成：正弦强力筛结构上由两级倾斜布置，在不同的工况下还可采用一级或多级布置。整体通过12个部件组装而成，解决了现场安装中出现的起吊困难问题。传动方式为1台摆线针轮减速机通过牌型齿轮箱驱动多轴转动达到控制筛板的目的。内层机构采用16 锰防护钢板，提高耐磨性。

2）圆振筛方案。

这种惯性振动筛又称单轴振动筛。其支承方式有悬挂支承与座式支承两种。悬挂支承，筛箱由弹簧悬挂或支承，筛面固定于筛箱上，主轴的轴承安装在筛箱上，主轴由带轮带动而高速旋转。带偏心重的圆盘安装在主轴上，随主轴旋转，产生离心惯性力，从而可以使自由振动的筛箱产生近似圆形轨迹的振动。轴承中心线与偏心重的距离为激振偏心距。

圆振筛主要优点：构造简单，拆换筛面方便，由于筛箱振动强烈，减少了物料堵塞筛孔的现象，使筛子具有较高的筛分效率和生产率。

圆振筛主要缺点：基础的动载荷较大，分离的程度与筛孔尺寸相近，单位面积的生产能力较低，在投产后长期运行中，经常发生积煤、堵煤、启动困难、电动机烧毁等故障。特别是对于筛分湿度大的煤时，整块筛板易发生糊死，无法完成筛分工作。对土建工程的抗震级别及基础处理强度要求较高。筛板更换频繁，检修时间长，对生产影响较大。

圆振动筛的结构：主要由筛箱、悬挂（或支承）装置、激振器及电动机等组成。电动机经三角皮带，带动激振器主轴回转，由于激振器上不平衡重物的离心惯性力作用，使筛箱获得振动。改变激振器偏心重，可获得不同振幅。

圆振动筛处理能力流量计算法：

式中：B为筛面宽度，h为筛面上层物料厚度，v为物料运动的平均厚度，γ为物料的松散密度。

设计对两方案进行了经济技术比较，详见表1。

表1 经济比较表

表2 技术比较表

通过比较不难看出，正弦强力筛无论在技术上还是在经济上都具有较大优势，因此，设计推荐采用正弦强力筛方案。

2 正弦强力筛设备选型

地面生产系统原煤系统设备按Q＝500t／h选型，筛分系统能力与之相同。为了保证筛选设备高效安全的运转，经过比较分析，采用正弦强力筛为地面筛分设备。原煤通过正弦强力筛（一），筛分为±100mm 二种粒级，＋100mm 粒级进行手拣块煤。－100mm 粒级再进入正弦强力筛（二），筛分为－50 mm，50～100 mm 二种粒级；50～100mm粒级与手拣带上人工拣出的块煤均进入破碎机，破碎至50 mm 以下，再与－50 mm 粒级汇合，通过大倾角上仓带式输送机运至混煤仓储存。设备设计选型计算如下：

1）正弦强力筛（一）：ZS1.0－11轴／15°型，入料粒度0～300mm，分级粒度±100mm、处理能力500t／h、电动机N＝7.5kW。

2）正弦强力筛（二）：ZS1.0－11轴／15°型，入料粒度－100 mm，分级粒度±50 mm、处理能力500t／h、电动机N＝7.5kW。

3 结语

正弦强力筛在正文煤矿试运行期间，得到了矿方的良好评价，设备密封性能良好，运行经济可靠，检修维护十分方便，噪音小，有效控制漏煤及漏油现象。充分体现了它集中了各种筛型，如波动筛、振动筛、集概率筛、滚轴筛等的优点于一体的特点。而且正弦强力筛在实际生产使用中已经可靠运行十余年，在设备使用寿命方面表现可靠，取得了较好的技术经济效果。综上所述，预计未来正弦强力筛将是煤矿筛分系统设备的主要选型方向。

［1］谢广元，主编.选矿学［M］.北京：中国矿业大学出版社，2001.

［2］于载泽.矿井生产系统设计手册［M］.北京：中国经济出版社，1997.

［3］中国煤炭加工利用协会.选煤厂机械设备安装使用与维护［M］.北京：中国矿业大学出版社，2004.