动力煤深度筛分设备的选择

于凤芹

(中煤科工集团北京华宇工程有限公司 选煤工程二所， 河南 平顶山 467002)

在传统动力煤分选工艺中，一般采用13 mm分级，但近年来随着煤炭市场形势以及井下开采条件的变化，仅采用13 mm分级，筛下产品的质量越来越不能满足市场要求，因此降低分选下限，对动力煤进行深度分选已经成为各大煤炭集团面临的首要问题。

深度分选即对原煤进行深度分级，即筛分粒度由13 mm减小至 6 mm或6 mm以下，这不但能增加原煤入选量，而且可以提高煤炭产品质量，更加适应煤炭市场的变化。降低分选下限至6 mm，首先面临筛分设备的选择问题[1-3]。由于技术限制，采用13 mm分级时，多采用香蕉筛，但这类型筛机在处理湿粘物料或筛分粒度为6 mm时，处理能力和筛分效率并不高。随着选煤技术的发展，针对细粒煤筛分的设备越来越多，出现了弛张筛、高幅筛和交叉筛等高效筛分设备。文章将从工作原理、技术特点、设备维护、设备价格等方面对弛张筛、高幅筛和交叉筛进行总结、归纳，为动力煤深度分选所需的关键筛分设备选择提供参考。

1 弛张筛

弛张筛是目前动力煤深度筛分工艺中应用较为普遍的设备，设备分为进口和进口组装两种类型，进口设备主要以天马集团的LIWELL弛张筛和奥地利宾得弛张筛为代表，进口组装的弛张筛主要是优格玛和奥瑞弛张筛。

1.1 工作原理

目前，LIWELL弛张筛最大筛宽可以达到3 000 mm。结构如图1所示。主要由两个筛箱组成，弛张筛可变形筛面的一端安装在内侧筛框的横梁上，另一端则安装在外侧筛框的横梁上，偏心轴带动两个筛箱进行反向的直线往复运动，筛板则进行交替的拉紧和松驰运动，这种交替状态可使筛板上的物料做类似蹦床的运动，此时物料最高加速度可达50 g，确保了待筛物料的彻底松散及快速分离，防止了颗粒堵孔问题的出现。但由于弛张筛工作原理独特，很难实现双层筛分。

图1 LIWELL弛张筛结构图

宾得弛张筛与普通圆振动筛的原理相同，筛面安装在浮动框架上，振动器产生的离心力使筛框产生振动，当筛面随着筛框振动时，还将产生一个附加的振动，此时聚氨酯筛面连续不断的做扩张、收缩运动，进而获得较高的加速度。宾得弛张筛可以实现双层筛分，目前宾得驰张筛最大筛宽可达3 000 mm，其聚氨酯筛面可承受50 g的重力加速度及每分钟800次的曲张[4-5]。

优格玛、奥瑞弛张筛振动原理与一般直线振动筛的原理相同，共振系统由线性振动的固定筛框和浮动筛框组成，且二者产生相对运动，在这个过程中，弹性聚氨酯筛面以800次/min的频率做着扩张、收缩运动，高速的加速度有效地防止了筛孔堵塞现象，这类型弛张筛多采用香蕉筛机型，也可实现双层筛分，一般常用的筛宽为3 600 mm，最大筛宽可达到4 200 mm。

1.2 技术特点

(1) LIWELL弛张筛入料上限为80 mm，但由于筛机振幅较大，且筛网采用聚氨酯筛面，在入料时，大块煤易将筛面砸坏，故入料上限一般被控制在80 mm以下。若入料粒度>80 mm，应采用两段筛分。优格玛、奥瑞弛张筛因其振动原理与LIWELL弛张筛不同，上层选用钢板，下层选用聚氨酯，实现了双层筛设计，其入料上限也可增大至150,甚至可以达到200 mm。

(2)包头能源公司李家壕煤矿选煤厂采用LIWELL驰张筛进行6 mm筛分时，处理能力为8～12 t/(h·m2)，平均筛分效率>85%，并稳定在90%左右[6]。优格玛、奥瑞弛张筛在进行6 mm分级时，筛分效率比LIWELL驰张筛稍低，处理能力在10～15 t/(h·m2)范围内。

(3)弛张筛受物料水分、粘度影响较大，当水分、粘度增加时，筛分效率随之降低。

(4)当处理能力为500 t/h时，弛张筛功率为37kW[7-9]。

1.3 设备维护

弛张筛的维护工作主要是更换筛板，更换周期一般为3～6个月。

1.4 设备价格

弛张筛设备价格差别较大，单台处理能力为500 t/h的LIWELL弛张筛，价格在200万元左右，而相同处理能力的优格玛、奥瑞单层弛张筛的价格在110万元左右，双层筛价格一般在150～160万元范围内。因此驰张筛的选型需重点关注入料上限、筛分粒度、布置空间及价格等因素。

2 高幅筛

高幅筛是新乡威猛公司生产的细粒级筛分设备，具有分段筛分，分节振动，动力输出均匀及整体结构稳定等优点。

2.1 工作原理

高幅筛采用大振幅、大振动强度、较低振频来完成湿粘原煤筛分。高幅筛结构如图2所示。

在三点弯曲试验中脆性试样处在弯拉应力作用下, 试样内部裂纹的萌生和扩展要比压缩试样快得多, 随之产生的微震和电荷感应特征也明显不同于压缩破裂时(可参见文[19])的特征。在三点弯曲试验中试样产生的微震和电荷感应信号事件数明显比压缩破裂时少，而且强度也低,因此分析在不同荷载作用下试样破裂过程的微震和电荷感应信号特征，可以深入了解材料破裂过程与微震和电荷感应现象之间的关系。

图2 高幅筛结构图

高幅筛由1～6台电机驱动，一台电机驱动一段筛面，一台处理能力为500 t/h的高幅筛，一般需要5～6台振动电机。高幅筛中只有筛网和激振器参与振动，筛机的侧板、顶盖、底座均已固定，不参与振动。根据物料性质不同，高幅筛振幅可在15～25 mm之间进行调节。高幅筛的最佳筛宽为2 800 mm，当筛宽>2 800 mm时，全宽均匀布料较为困难。高幅筛为了避免布置长度过长，系统布料装置可一次给入上下布置、对头布置的单个高幅筛，系统最高处理量可达1 600 t/h,但该系统需要的空间较高。

2.2 技术特点

(1)高幅筛要求入料粒度<50 mm，入料粒度过大，筛板寿命大幅度缩减。

(2)一台处理能力为500 t/h的GFS2876高幅筛，平均筛分效率为85%。

(3)高幅筛受物料水分、粘度影响较大，随物料水分、粘度的增大，筛分效率大幅下降。

(4)一台处理能力为500 t/h的高幅筛，设备功率一般在55～66 kW之间。

2.3 设备维护

由于高幅筛的筛条容易脱落，筛网更换周期为3～6个月。

2.4 设备价格

一台处理能力为500 t/h的高幅筛，价格一般在60～80万元。

3 交叉筛

3.1 工作原理

为了节省长度空间，交叉筛驱动装置多采用双边布置。交叉筛的筛面由多组同向旋转的筛轴组成，每根筛轴安装若干等距筛片，相邻筛轴上的筛片交叉排列，形成“动态筛孔”结构。物料在筛面滚动过程中不断进行分层，其中小颗粒下移，大颗粒向前滚动；小颗粒长时间接触筛孔，通过相邻筛片“手搓式”作用完成强制透筛过程，大颗粒滚动中不断冲击、打散团聚颗粒，同时清理粘附在筛片上的细微颗粒，起到自清理的目的。筛轴下设有刮泥板，用于清理残留颗粒，确保筛分过程中筛孔通透，筛分作业不堵、不沾、不卡料。当筛宽选定为2 200 mm时，交叉筛性价比最高，若筛宽为2 600 mm时，设备价格则为原价格的1.2～1.25倍。交叉筛对3 mm物料进行分级，筛分效率可达60%以上，对6 mm物料进行分级，筛分效率在90%以上[11]。交叉筛工作原理如图3所示[12-13]。

图3 交叉筛工作原理图

3.2 技术特点

(1)交叉筛的入料上限可达100 mm。

(2)交叉筛处理量大，细筛(<13 mm)单机处理量可达70～100 t/(h·m2),超细筛(分级粒度<3 mm)单机处理量可达30～50 t/(h·m2)。

(3)原煤水分对交叉筛筛分效率基本无影响[14]，当物料水分较高时，如水分在12%～40%范围内，交叉筛效率仍可保持在90%以上。

(4)交叉筛功耗较大，一台处理能力为500 t/h的交叉筛，大约需要滚轴22条，功率可达121kW。

3.3 设备维护

交叉筛设备运行可靠，不易出现断轴及设备堵筛的故障。当筛片磨损，导致分级粒度过大，不能满足生产要求时，则需要更换筛轴，但成本较高，且耗时较长，因此对于交叉筛，一定要预留足够的检修时间。

3.4 设备价格

一台处理能力为500 t/h的交叉筛，其价格在120～130万元之间。

4 综合分析

在6 mm动力煤深度分级中可选用弛张筛、高幅筛及交叉筛三种设备，弛张筛、高幅筛及交叉筛的技术性能、设备维护及设备价格对比结果见表1。

表1 弛张筛、高幅筛及交叉筛综合对比结果

注：按照一台处理能力为500 t/h的设备计算。

三种筛分设备的筛分原理各不相同，从筛分效率方面分析，弛张筛与高幅筛适用于物料相对干燥的工况，交叉筛适用于粘湿物料；在相同处理量下，从设备功耗方面分析，交叉筛>高幅筛>弛张筛；从设备价格方面分析，高幅筛<交叉筛<弛张筛。从设备维护方面分析，弛张筛要优于高幅筛，高幅筛优于交叉筛。

5 结语

通过对弛张筛、高幅筛及交叉筛的技术性能、设备维护及设备价格等方面进行对比分析，对选煤厂深度筛分设备选取工作提供了一定借鉴，由于选煤厂具体情况不同，在选择分级设备时，还需要根据物料粘度、工艺要求、筛分粒度、现场布置条件、生产维修条件及经济情况合理选择。

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