型干选机分选效果评价

2016-01-19 12:34胡丙升
选煤技术 2016年3期
关键词:选机干法精煤

胡丙升

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司, 河北 唐山 063012;2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心,河北 唐山 063012)

蔚州矿业公司崔家寨煤矿是河北蔚县矿区率先建设的第一对大型矿井,原煤牌号为长焰煤,矸石含量较大,灰分在20%左右,外在水分在11%左右;由于原煤中的矸石易泥化,经多方考察与比选,最终选用FX-12型干选机对原煤进行分选,以达到降灰提质的目的。崔家寨选煤厂是崔家寨煤矿的配套选煤厂,设计能力为1.80 Mt/a,主选工艺是以FX-12型干选机为核心设备的干法选煤工艺,主导产品为精煤,作为动力煤销售、使用。

在选煤工艺设计过程中,充分利用原工业场地,将干选系统(按双系统设计)作为一个单独的分选系统,与原筛分、储运系统相对独立,并与原筛分车间紧密结合。筛后原煤进入干选系统分选,精煤经原装车系统装车后销售,从而保证干选系统的完整性和灵活性。

1 FX-12型干选机

1.1 结构与工作原理

FX-12型干选机(图1)主要由分选床、振动源、风室、机架、调坡装置组成,分选床是完成精煤、中煤、矸石三者分离的工作平台,振动源是为分选床持续振动提供动力的部件,风室是为分选床提供稳定风量和风压的密闭结构,调坡装置是用来调节物料排出速度的装置[1-2];机架用于支撑分选床和振动源的底座,以保证分选床振动的平稳性和连续性。

干选机通过振动力和风力的共同作用使床层松散,并使矿粒实现按密度分层;在不同的区段内,既有自生介质(粉煤)与空气形成的混合介质分选作用(在精煤段),又有颗粒相互作用的浮力效应(在中煤与矸石段),二者的联合作用形成了一种不同于其他分选设备的综合分选机理[4-8]。

1—分选床;2—振动源;3—风室;4—机架;5—调坡装置

在干选机工作时,入选原煤通过振动给料机进入有一定纵向和横向倾角的分选床,同时振动源带动分选床振动。分选床的床面下侧布置有若干个可以控制风量的风室,空气通过离心鼓风机进入风室,并穿过床面风孔向上运动,同时作用于待选原煤。在振动力和风力的共同作用下,原煤逐渐松散并按密度分层,即密度小的物料位于上层,密度大的物料位于下层。由于分选床的横向坡度较大,上层煤在重力作用下进入下一条平行沟槽再选,经平行沟槽多次分选后,精煤首先从精煤排料端排出;矸石、黄铁矿等高密度物料沉入槽底,然后逐渐移动到矸石排料端并排出,整个分选过程完成。

1.2 技术特点

从设备结构和现场应用情况分析,FX-12型干选机具有如下技术特点:

(1)排料角度可调。排料角度分为横向角度和纵向角度,横向角度的调节范围为3°~10°,纵向角度的调节范围为4°~11°。横向角度决定精煤和中煤的排出速度,横向角度越大,精煤和中煤的排出速度越快;反之,二者的排出速度越慢。纵向角度决定矸石的排出速度,纵向角度越大,矸石的排出速度越慢;反之,其排出速度越快。

(2)振动频率可调。该型干选机采用变频器控制振动频率,而振动频率的大小决定设备处理能力。当入选原煤矸石含量大时,减小振动频率,可使物料得到充分分选,从而保证分选效果;当入选原煤矸石含量小时,增大振动频率,可在保证分选效果的同时提高处理能力,从而有效解决设备分选效果与处理能力之间的矛盾。

(3)物料抛掷角度可调。由于其采用四连杆铰接运动方式,而连杆的倾斜角度通过连杆下方的滑块调节,进而可以有效调整分选床的倾斜角度。在待选原煤进入分选床后,可根据分选效果及时调节分选床的倾斜角度,以确定最佳抛掷角度,从而达到最佳分选效果。

(4)筛板设计合理。分选床床面选用耐磨拼接橡胶筛板,其为阶梯形状,并布置有上小下大的锥形风孔,有利于物料在床面向前运动,也便于维护和更换;另外,橡胶筛板自身会产生二次振动,可使粘湿物料不易粘附,其有一定的自清洁能力。

(5)适应能力强,分选精度高。采用可调的托架、转动架、弹性连杆等机构,不但使分选床的横向、纵向倾角可调,而且使入料端和出料端的振动方向角可调,在保证设备处理能力的同时,提高了其对各种煤质原煤的适应能力和分选精度。

(6)床面隔条高度大,基础所受冲击小。分选床面隔条的最大高度在300 mm左右,能够保证床面物料厚度较大,而物料厚度较大时有利于分选。设计中选用的两自由度振动模型和激振力抵消装置,在保证分选床振动满足要求的同时,确保主机对基础的冲击大大下降。

1.3 技术参数

FX-12型干选机的处理能力为120 t/h,入料粒度上限可达120 mm,能够最大限度地保证块煤率;其对待选原煤水分要求不严格,在原煤外在水分为11%时也能有效分选。此外,该设备的振动频率、排料角度、抛掷角度可根据分选需要进行调节,对不同煤质的原煤适应性强。

FX-12型干选机的主要技术参数为:

参数

数值

处理能力/(t·h-1)

120

入料粒级/mm

0~120

入料外水/%

11

振动频率/(次·min-1)

310~420

横向角度/(°)

3~10

纵向角度/(°)

4~11

抛掷角度/(°)

0~2

2 原煤特征与分选效果

2.1 原煤特征

根据国家标准对崔家寨选煤厂的入选原煤进行采样,有效煤样共有三组,其化验结果(表1)说明:煤样粒度范围均在0~120 mm之间,满足干法分选对入料的粒度要求;水分、灰分均不高,水分平均值在11%左右,灰分平均值为20%,矸石含量在10%左右;煤样的可选性为中等可选。

表1 原煤特征

2.2 分选效果

在FX-12型干选机运行正常后,分别对其入料和产品采样,并根据相关标准对样品进行化验,结果见表2。

表2 FX-12型干选机入料与产品化验结果

由表2可知:在排出纯矸时,矸石灰分为82.45%,产率为6.01%;精煤产率为93.99%,灰分为17.41%,比原煤灰分低3.91个百分点。在排出低灰精煤时,矸石灰分为52.10%,产率为19.28%;精煤产率为80.72%,灰分为11.44%,比原煤低7.84个百分点。从两组数据来看,FX-12型干选机分选效果良好。

3 分选效果评价

按照GB/T 15715—2014《煤用重选设备工艺性能评定方法》[9]规定,对FX-12型干选机的分选效果进行评价。在给料速度正常的条件下,采用数量效率对其进行评价,其计算式如下:

式中:ηe为数量效率,%;γp为精煤实际产率,%;γt为精煤理论产率,%。

崔家寨选煤厂的原煤可选性曲线如图2所示。由图2可知:当要求精煤灰分为11.44%时,精煤理论产率为87.58%,理论分选密度为1.86 g/cm3,δ±0.1含量为2.58%,根据相关数据计算出的数量效率为92.17%,说明分选效果良好。

图2 原煤可选性曲线

根据GB/T 16417—2011《煤炭可选性评定方法》要求,需要扣除<1.50 g/cm3密度级含量,此时δ±0.1含量为14.82%,其为中等可选煤。根据该型干选机在现场的应用情况,对于易选煤和中等可选煤,其I值范围在0.08~0.17之间;通过对该选煤厂原煤和产品化验、计算可知,该设备的I值为0.15,在不完善度的经验值范围之内。

4 结语

干法选煤工艺系统结构简单,分选过程无需水,适用于干旱、缺水、高寒地区煤炭及易泥化煤炭分选。随着我国煤炭开发战略的西移,干法选煤技术有着广阔的应用前景。FX-12型干选机对原煤适应性强,可调节参数多,在煤炭干法分选中应用广泛。FX-12型干选机在崔家寨选煤厂投入运行后,分选效果良好,拓宽了煤炭产品销售渠道,为企业提产创收提供了有力保障。

[1] 石燕峰,卢连永,薛守军,等.干法选煤技术的发展应用[J].选煤技术,2006(5):39-42.

[2] 陈清如,骆振福.干法选煤评述[J]. 选煤技术, 2003(6):34-40.

[3] 任尚锦,孙 鹤,任彦东,等.中国主要干法选煤机的研究与应用[J].洁净煤技术,2012,18(5):1-5.

[4] 陈清如,杨玉芬.干法选煤的现状和发展[J].中国煤炭,1997(4):19-22.

[5] 刘维生.风力跳汰干法选煤系统的研究[J].矿山机械,2010(11):95-98.

[6] 骆振福,邢洪波,何京敏.干法选煤技术应用及研究的新进展[J].中国煤炭,1996(1):43-45.

[7] 杨云松,芦连永.干法选煤的现状及发展前景[J].煤炭加工与综合利用,1993(6):49-51.

[8] 杜长江,孙南翔.干法选煤对西部地区的意义[J].价值工程,2010,29(34):44-45.

[9] 中国煤炭工业协会.煤用重选设备工艺性能评定方法:GB/T15715—2014[S]. 北京:中国标准出版社,2014.

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