煤炭采制样系统堵料故障分析及改造

夏文浩

摘 要：煤质分析是煤炭生产、加工利用、贸易以及煤的各种研究的基础工作。随着市场经济和科学技术的发展，对煤质分析提出了越来越高的要求，既要求试验方法科学，又要求采、制、化仪器设备方便、快速。70年代以来，我国煤质分析的制样和分析化验的仪器设备已发展到相当规模。

关键词：机械化采样；材料改进；堵料改造

煤质分析是煤炭生产、加工利用、贸易以及煤的各种研究的基础工作。随着市场经济和科学技术的发展，对煤质分析提出了越来越高的要求，既要求试验方法科学，又要求采、制、化仪器设备方便、快速。70年代以来，我国煤质分析的制样和分析化验的仪器设备已发展到相当规模。

煤炭市场要求我们生产出适销对路的产品，用户要求得到物美价廉的产品，煤炭企业的营销方式已相应发生了一定的变化改变了原来的以产定销，取而代之为以销定产，营销理念也有原来的以生产为中心转变为市场为中心，以用户的需求为中心。以顾客为关注焦点，是质量管理的基本原则，也是现代营销的核心。

基于市场的需要，煤炭质监部门是一个重要的职能单位，按国家标准对产品煤进行检测工作，而其中最重要的一项是对商品煤特性进行采制样，它是煤质检测中最为重要的环节，是获得可靠检测结果的必要前提。大量实验表明：若以方差表示误差的话，采样误差占80%，制样误差占16%，化验误差4%，因此，在商品煤的采制化中，采制样工作显得尤为重要。

传统的人工采制样存在大量不确定因素，煤炭采制样过程中常见问题主要有对采制样岗位的重视程度低，未按标准采制样，人工采制样工具及设备规格不统一，采样人员不同采样方式及尺度存在差异等方面原因。

21世纪以来，我国煤炭采制样系统设备已发展到相当规模，不仅种类齐全，而且正在逐步实现全程自动化、一体化，很多技术已达到国际领先水平。许多国内采制样设备生产厂家的产品远销中东、欧美等地区。目前，国内大多数煤炭码头都采用专业机械化采制样系统来代替过去的人工采制样，机械化采制样可有效避免人工采制样带来的人为误差及人工工作的繁琐，保证送检样品的代表性，实现对卸船、装船的煤的质量监控管理，有利于内部管理，也符合贸易常规。

煤炭采制样设备根据运送介质的不同分为皮带采样、火车采样、汽车采样等，其中皮带采制样又根据采样头采样方式的不同分为头部采样和中部采样两种。

相对来讲，中部采样则是从皮带料流断面中取样，根据物料标称粒度选用采样机，安装于输送廊下，整套系统布置灵活，环节少，结构稳定、功能全面，人工劳动量小等特点，越来越多的受到用户青眯，特别是大皮带、高带速、大流量现场基本全部采用此种方式，目前国内绝大多数专业化煤炭码头都采用中部采样方式，也是被国际进出口贸易中认可、并常见的采样方式，采样后通过破碎，缩分等环节实现煤炭的机械化采样。

根据设备作业环境及主设备相关参数，采制样设备设计安装满足空气潮湿及盐雾腐蚀海边露天等作业环境，煤种方面可满足存在高浓度没粉尘煤种等作业工况，大部分煤种作业可做到安全可靠。

但采样过程中，由于煤炭的种类、粒度、煤炭表面含水率、散密度不可控制，导致采样过程中会遇到种种原因导致设备故障，采样的比例主要受煤炭买卖业主及煤炭化验机构要求控制，总体所需子样比例不大，导致采制样破碎机、缩分、导料、回收的设备体积较小，内部空间有限，煤流大流量、湿黏煤、煤炭颗粒较大时，易造成破碎设备等产生堵塞，现场作业过程中，作业煤种为湿黏煤的情况，会在设备溜煤管处、破碎机及斗提机等处产生堵料情况，会导致设备系统大量堵塞且不易处理，影响设备正常运行及现场流程运转。

1 设备故障及堵料原因分析

根据以上情况，分析其原因，机械采制样项目位于海边，具有强腐蚀性及酸碱性。同时由于设备多年使用，系统中部分位置处于比较恶劣的工况下运行，设备出现老化及盐雾腐蚀等现象。目前问题主要集中在以下几点：（1）对辊破碎机容易发生堵塞，堵塞原因分析为物料湿黏易黏附在对辊破碎机滚齿之间不易掉落，且物料持续加注，导致对辊上黏附的物料积累，同时因为破碎机本身体积较小，对辊与破碎机外罩间间隙较小，极易产生积压，再有下料口为倒梯形，形成一个微型收口，更不易物料的下排，易产生堵料风险。（2）部分落煤管容易发生堵塞，堵塞原因分析为设备工作环境为亚热带季风气候，且位居海边，常年经受潮湿、盐雾等腐蚀性空气侵袭，同时湿黏煤含水量较大，易对落煤管内部产生腐蚀，导致落煤管内部发生变质，落煤管内部表面变得粗糙，易导致煤粉或煤料黏附在落煤管内部表面，导致落煤管横截面变小，煤流大量落下时易产生堵塞。（3）环锤破碎机易发生堵塞，环锤破碎机本身由环锤、破碎机外壳及底部筛网组成，发生堵塞分析原因主要是，环锤本身由于老化、腐蚀、变形等原因易黏附湿黏煤的物料，同时，筛板间隙较小且腐蚀较为严重易发生湿黏煤黏附发生筛网网孔堵塞，造成环锤破碎机整体堵塞。（4）斗提机顶部易发生堵塞，斗提机顶部由于落煤管连接处有一个收口，有一个方形变圆形的法兰，大量煤流经过时收口处及方变圆个顶角处易发生堵塞，煤流不断经过会导致排煤不畅，会导致整个斗提机内部发生堵塞。

2 设备改造及材料改进方案

考虑现场实际情况及客户对子样要求，设备内部不宜加设风干及其他改变子样内部成分的系统，设备的整改只能从设备本身硬件进行整改，整改方案如下：（1）针对对辊破碎机易发生堵塞故障改造，根据分析原因湿黏煤易在对辊上黏附，建议加大输出电机功率，加大对辊运转转速，提高煤炭黏附对辊上的离心力，便于煤炭破碎，同时对双对辊进行相应改造，将对辊牙齿进行细化，将辊齿本身3cm直径改为2cm直径牙齿，便于牙齿对煤样进行破碎，同时破碎机罩壳进行材料更改，使用更光滑，不易变形材料，避免破碎过程中与侧壁发生堵塞。（2）落煤管堵料及不畅问题改造，通过分析堵料原因，对设备本身材料及结构进行改造，材料由原有普通材质钢材更换为304或306不锈钢材质，避免潮湿环境对设备本身产生腐蚀及锈蚀，确保落煤管内部管壁光滑，利于煤流舒畅排泄，同时将设备原有倾斜角度缩小，减小入口同出口的大小比例，減少大煤流发生堵塞的风险。（3）环锤破碎机方面，根据煤炭子样的要求，对破碎机筛网进行相应的改造，将原有的圆形筛网改造为方形或六边形筛网，增大筛网密度，减小筛网间间隔，同时将设备材质打磨光滑，减少煤流同筛网本身的摩擦力，环锤系统本身方面，一方面加大输出电机功率及转速，加大输出动能，针对两个环锤进行更换，将原有材质改进为防锈防腐材质，同时增加相应尺寸，加大质量，提高环锤惯性及动能，更有利于对煤样进行破碎。（4）斗提机堵料情况改造，针对现场实际情况，考虑提升频率过快会导致煤流不断增流导致顶部堵塞，故增设减速机，将斗提机提升频率减小，使得煤流舒缓通过斗提提升至斗式提升机顶部，针对弃料溜煤管易造成斗提机顶部堵料的情况，将斗提机顶部同溜煤管连接的方形变圆形法兰改为入口大圆出口小圆的法兰，同时加大弃料溜煤管管径，便于熟料排放。

3 结束语

煤炭机械化采制样已经成为港口现代化建设和发展中重要的一部分，设计合理和运行正常的机械化采制样设备所采集的样品的代表向和精密度高，已经被越来越多的煤炭生产、使用和经营企业所认同，被煤炭检验单位广泛运用，在设备原有的基础上进行设备的改造及完善，将故障率降到最低，通过我公司对机械化采样设备的改造，实现了从设备源头至设备尾部全方位系统化的优化，减少了设备运行中设备内部堵料导致设备系统停机的情况，证实了针对堵料现象故障分析的有效性，一系列的整改改善了现场堵料的情况，体现了设备改造的实效性，可对其他设备及其他采制样设备起到借鉴意义，但设备持续健康运行及设备故障率的减少还需要所需采样煤种参数在设备有效运行的范围内，减少设备超负荷、超设计范围的不良运行，同时需保证设备日常的维护保养，根据设备使用的工况及使用环境做好设备防腐、防锈等工作，总之，做好设备的改造、润滑、紧固、清洁、防腐等工作设备运行的故障率将大幅下降，有利于设备的顺畅运行及设备使用寿命。