筛板在城郊选煤厂粒煤回收中的研究与应用

郝春建，徐世辉，姬吉星，石 巍

(1.河南能源化工集团 永煤公司城郊选煤厂，河南 永城 476600；2. 江苏亿亿和华筛分设备有限公司，江苏 徐州 221004)

筛板在城郊选煤厂粒煤回收中的研究与应用

郝春建1，徐世辉1，姬吉星1，石 巍2

(1.河南能源化工集团 永煤公司城郊选煤厂，河南 永城 476600；2. 江苏亿亿和华筛分设备有限公司，江苏 徐州 221004)

为解决城郊选煤厂分级筛筛孔堵塞、跑末而导致的粒煤产品限下率超标的问题，研发出适于8 mm粒煤产品分级的HW12筛板。现场应用结果表明：HW12筛板筛分效率达到86%～91%，堵孔率低于10%，筛板使用寿命在6个月以上，从而有效解决了粒煤产品限下率超标的问题。

筛板；粒煤；HW12筛板；限下率；筛分效率

1 概述

城郊选煤厂隶属于河南能源化工集团永煤公司，设计处理能力为2.4 Mt/a，主要入选3号无烟煤，属于低硫、低磷的良好煤种。该厂于2003年5月竣工投产，2006年7月进行了末煤系统扩建改造，2009年5月又增加了TBS粗煤泥分选系统。目前，选煤厂处理能力达5.0 Mt/a，生产采用块煤斜轮排矸，末煤有压两产品重介旋流器分选，粗煤泥TBS分选，煤泥浮选的联合工艺，主要产品有洗中块(80～30 mm)、洗小块(30～17 mm)、粒子煤(17～8 mm)、末精煤(<13 mm)和末原煤(<10 mm)。

近年来，随着煤炭销售市场的变化，该厂粒煤产品销售市场较末精煤销售市场变好，且粒煤产品销售价格比末精煤产品销售价格高出100元/t以上。城郊选煤厂末精煤和粒煤的粒度范围有重合部分，因此从末精煤中回收粒煤具有良好的经济效益。

2 粒煤回收过程中所存在的问题

为了从末精煤中回收粒煤，城郊选煤厂曾尝试通过改变末精煤脱介筛前端分级段筛板的筛孔来回收末精煤中>8 mm粒级的粒煤产品，但在生产过程中发现，当末精煤分级段筛板筛孔尺寸由原来的15 mm改换为8 mm以后，分级段筛面出现了末精煤跑末现象，造成大量末精煤进入粒煤产品中，由于后续粒煤产品分级设备处理能力有限，最终造成粒煤产品限下率超标，不能满足客户的需求。因此，为了积极占领良好的粒煤销售市场，如何在确保质量满足客户要求的前提下将粒煤产品从末精煤产品中充分回收回来，成为城郊选煤厂亟待解决的问题。

城郊选煤厂两产品旋流器分选后的末精煤产品粒度<25 mm，其中，>8 mm粒级产品比例约占20%。选煤厂现使用的末精煤脱介筛分级段筛板(布置见图1)规格为13 mm× 20 mm的不锈钢条缝筛板，采取卡槽固定方式安装。如图1。

图1 城郊选煤厂末精煤脱介筛筛板布置图

上述筛板在分级回收粒煤产品过程中存在的具体问题如下：

(1)分级筛筛面易堵孔，造成粒煤产品分级过程中跑末现象严重。城郊选煤厂旋流器精煤产品粒度范围为0.75～25 mm，因此精煤产品经过脱介分级筛可分出一部分粒煤产品。但是，当分级段筛孔由原来的13 mm更换为8 mm后，运行时分级段筛面堵塞严重，只能靠岗位人员采用工具实时清理筛面，不仅劳动强度大，且无法保证筛面不堵塞，并且还易造成清理工具损坏筛板，造成跑末，最终导致粒煤产品限下率超标。

(2)分级筛筛分效率低，筛板使用寿命短。由于分级筛主要作用是脱介，筛分频率高，振幅小，物料没有像正常筛分过程中被抛起来，透筛效果极差，造成筛分段筛分效率低下，加上脱介段所加的喷水，使得产品发粘，容易接团，导致物料松散度不好，也极不利于筛分效率的提高。此外，分级段筛板采用隔条筛，筛面开孔系数大，但筛棱很细，结构强度低，容易断裂，极易被清理工具损伤，使用寿命短。

3 HW12筛板的研制与应用

针对上述难题，城郊选煤厂与江苏亿亿和华筛分设备有限公司合作，基于城郊选煤厂末精煤分级现状及粒煤客户需求情况，开展了末精煤高效分级(8 mm)技术攻关，共同研发了适应于8 mm粒煤产品分级的HW12筛板。

3.1 设计思路

目前广泛使用的筛板(网)普遍存在由于堵孔、卡料、致盲等因素导致的筛分效率不高，小粒级物料无法分选，产品合格率不可控的问题。造成堵孔、卡料、致盲的主要原因为：一是物料不能从筛面获得足够的抛掷力，受上层物料(料厚)的压迫；二是物料的跳跃曲线下落部分与筛面的夹角太小；三是筛板开孔的尺寸和形状与筛分物料形状、规格不吻合。因此，要想提高筛分效率，就应从以下两方面来设计筛板：

(1) 要根据振动筛的振动方式、振幅、频率和倾斜角度设计筛板。圆振动筛传导给物料的是圆运动方式的抛掷力，直线振动筛传导给物料的是直线运动方式的抛掷力，两种不同的抛掷力传导的运动轨迹不同，如果使物料获得大夹角的轨迹接触筛面以提高效率，则需要不同的筛板(网)的设计。与此同时，还需要考虑振动筛的振幅、频率和倾斜角度的综合影响。

(2)根据物料的粒度组成、堆密度、硬度、水分、粘度、浓度和依附比等参数设计筛板。对于物料的粒度构成、堆密度和硬度三个参数，如果入筛物料的粒度组成中和意向开孔尺寸接近的粒级含量偏大，则需要参考物料的堆密度设计开孔方式与孔间距，以避免堵孔；参照硬度设计筛面的强度，以保证使用寿命。在筛分物料的粒度不大且物料堆密度不大的情况下，可用长孔且适当加大孔间距。对于物料的水分和粘度参数，如果物料粘度大，细粒级和粗粒级的筛分需分别考虑：细粒级工况分级，除了要求筛板将物料打散，还需要物料间立体物理分层，实现落料的速度差，保证细颗粒物料优先接触筛网以获得有效过孔；粗粒级工况分选要求筛孔孔径比较大，此时细粒级过孔比较顺畅，需要实现目标分选粒级和更大粒级物料的物理分层，以在同等抛掷力的情况下把粒度大小不同(质量不同)、跳跃高度、跳跃曲线长度不同的物料区分开，以实现高效分选。在脱水筛分工况下，由于水分大，粘度问题可忽略，浓度和依附比成为主要考虑因素。在脱水筛分工况下，影响脱水效果的核心因素是水分子间的张力形成的水膜堵塞筛孔而导致的下水困难，因此需要设置筛板(网)的固有频率配合振动筛的频率和物料的浓度、粒度组成，尽最大可能使孔的长度方向尺寸避开水膜形成的窗口。

3.2 筛分效率和振动筛能力要求的理论计算

城郊选煤厂对末精煤脱介筛入料进行了筛分分析，得出：<8 mm 粒级物料约占入料83%，<4 mm粒级物料约占入料42%。从实测的末精煤脱介筛激振力输出情况分析，振幅从入料端到出料端不断增大，分级段处于出料端，在直线运动的抛掷方向力和重力加速的叠加影响，实际最佳筛分区应后推约1/7，即0.25 m。筛分效率和振动筛能力要求的理论计算结果(图2)即依据此数据模拟得到。物料切分点要求8 mm，理论模拟计算结果是需要有效筛分面积4.67 m2，实际可用有效面积为5.04 m2(理论上可以满足要求，但未达到10%的安全范围)，筛分效率在85%以上。

图2 筛分效率和振动筛能力要求的理论计算

依据理论模拟计算结果，城郊选煤厂末精煤分级筛板配置如下：分级段第一排筛板(顺料流方向)配置HW12-HPM聚氨酯筛板，设计邵氏硬度87，工作面厚度12 mm；末端配置与筛板一体成型的齿形导料坝，导料坝设计高度36 mm，间距47 mm；余下部分区域配置HW12-HPM高效型自清理聚氨酯筛板，筛网工作面厚度7 mm，设计邵氏硬度79°。

3.3 筛板配置分析

(1)分级段第一排筛板配置硬度偏高的HW12-HPM筛板，可减缓物料由脱介段运行累积的运动速度(由振动筛的激振力加速度而来)，避免物料因接触高弹性的筛板得到加速而过快脱离筛面。

(2)根据直线振动的激振力和物料的入料量情况，第一排筛板末端齿形导料坝的设计高度36 mm，间距47 mm，这一方面能进一步减缓物料速度，防止物料过快脱离筛面(分级段仅有1.8 m)；另一方面，物料速度减缓后，料层厚度会增加，细粒级物料可以直接通过齿形导料坝的孔隙进入下一段筛分区，较大粒级物料则越过齿形坝进入下一段筛分区，使物料以实现立体分层以提高筛分效率。

(3) HW12-HPM高效型自清理筛板的软硬度设计方案，可以最佳的传导激振力的抛掷方向，使物料最大限度地以小夹角过孔，减少过孔的通过时间，提高过孔效率。

(4)筛网在振动筛上除了有上下方向的的振动外，还有左右方向的开闭振动，结合实测的振幅和激振力，HW12-HPM高效型自清理筛板孔开闭范围设计在3%～7%之间，不仅降低了堵孔概率，并保证了在8.6 mm开孔宽度的筛下物粒度合格。

3.4 HW12筛板安装

HW12筛板采用新颖的扣接结构安装(图3)，与其相配套是全新的梁结构和新结构轨座。这种新型结构的最大优点就是在保证足够连接强度的情况下，安装和更换筛板方便、快捷，可提高工作效率，减轻劳动强度。

除此之外，HW12 结构筛板在标准筛板的尺寸上也进行了大量研究。筛板规格的确定既考虑了筛分面积最大化，又避免因部分筛面破损更换筛板而造成过大的浪费，做到了筛板使用效率的最大化和更换的经济性。

在安装方式上，HW12系统的轨座与筛板的扣接方式实现了真正的软连接，减少了激振力传导的横向消耗。

图3 HW12筛板安装拆卸示意图

图4 挂钩张紧式筛板与HW12筛板剖面图

目前常见的挂钩张紧式筛板(筛板剖面见图4(a))容易导致物料分布不均，并磨损筛子侧板，影响设备寿命。而HW12筛板(筛板剖面见图4(b))筛面水平，无额外干扰，保证了物料的均匀分布，并且系统自带的侧压板可以有效的保护振动筛侧板免受物料磨损。

4 应用效果

城郊选煤厂使用HW12筛板代替原来使用的条缝筛板，有效解决了粒煤产品限下率超标的问题，既保证了产品质量，又使筛分效率大大提高，使用效果和经济效益非常明显。经技术检测，HW12筛板(φ8 mm)筛分效率在86%～91%之间，堵孔率低于5%，自2015年5月初使用以来，HW12筛板未曾发生过损坏现象，筛板使用寿命较长。

城郊选煤厂年入选量约500万t，以2014年以来粒煤产量为参考，自2015年5月使用HW12筛板以来，粒煤产率提高3个百分点，而粒煤价格比末精煤价格高出100元/t，因此筛板改造可带来产品增效1 500万元/a，经济效益显著。

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Research on HW12 screen plate for granular coal recovery in Chengjiao coal preparation plant and its application

HAO Chun-jian1，XU Shi-hui1，JI Ji-xing1，SHI Wei2

(1. Yong Coal Company Chengjiao Coal Preparation Plant of Henan Energy and Chemical Industry Group Co.,Ltd., Yongcheng, Henan 476600, China;2. Jiangsu Yiyi Hehua Screen Equipment Co., Ltd., Xuzhou, Jiangsu 221004, China)

To control granular coal undersize fraction caused by screen aperture blocking of sizing screen in chengjiao coal preparation plant, HW12 screen plate is researched and developed, which is suitable for coal sizing at 8 mm. The application shows that the screening efficiency of this plate is up to between 86% and 91%, with less than 10% aperture blocking ratio and more than six month service life. It has improved efficiently granular coal undersize fraction.

screen plate; granular coal; HW12 screen plate; undersize fraction; screening efficiency

1001-3571(2015)06-0041-04HW12

TD941+.3

B

2015-08-31

10.16447/j.cnki.cpt.2015.06.011

郝春建(1979—)，男，河南省确山县人，高级工程师，从事选煤厂生产和经营管理工作。

E-mail：hcj7989868@126.com 电话：13598353088