块煤分级破碎机改造实践分析

郭 杰

（山西焦煤西山煤电马兰矿选煤厂， 山西 古交 030200）

引言

破碎是块煤洗选的一个重要环节，根据洗选需要调整破碎机出料粒径对提高选煤厂经济效益具有一定的促进意义[1-2]。但是由于破碎机破碎辊、破碎齿均已固定，贸然更改破碎辊间距、破碎齿等，不仅无法起到预期改造效果，而且会降低破碎机使用效率[3-4]。文中以山西某矿采用的2PLF75200 破碎机为工程实例，根据选煤厂需要对破碎机进行改造，将出料粒径由80 mm 以下降低至50 mm 以下，改造完成后的破碎机运行效率更高、出料粒径集中程度有所提升，取得显著的改造效果。

1 工程概况

随着煤炭洗选技术的不断提升，选煤厂对产品粒级、精煤回收率以及破碎效率等要求均有所提升，选煤厂若仍采用以往的分级破碎设备难以满足使用需要。山西某选煤厂有块煤、末煤两个洗选工艺系统，粒级在200～13 mm 间的块煤采用分选机分选后，得到的粒级在80 mm 块煤采用辊式破碎机破碎至80 mm 以下，块煤洗选产品有粒级80～50 mm 大块煤、50～25 mm 中块煤、粒级 25 mm 以下小块煤以及粒级13 mm 以下洗混煤。选煤厂采用的破碎机破型号为2PLF75200，碎辊长度2400mm、中心距590m，装机功率2*75 kW，处理能力350 t/h，配套使用的减速器型号为H2SH07。

由于大块煤销售价格低于中块煤、小块煤等产品，为了提高选煤厂生产效益，对采用的辊式破碎机进行改造，将出料粒径由80 mm 降低至50 mm 以内。但是现实使用过程中堵料事故频发且齿辊使用寿命较短。经过分析为了降低破碎机出料粒级，仅对齿间距、齿型等参数进行改造，未充分考虑齿形、辊径等影响，且未对破碎机破碎能力与咬料能力等进行匹配分析，从而导致破碎机改造后性能不能满足使用需要。

2 破碎机改造方案

为了解决初期改造后破碎机堵料、齿辊使用寿命短等问题，在降低出料粒径基础上为降低改造成本，在分析破碎机原有机构基础上，提出以下改造方案：

1）破碎机电控装置以及传动装置等均可满足使用需要，因此不做任何改造。

2）对破碎机破碎辊等部件进行针对性设计优化，尽可能利用破碎机原有的基础、出料口等，从而降低非标部件使用量并降低改造费用。

3）提高破碎机辊径并增加辊长，达到提升破碎辊咬料能力并增加产能。

4）优化破碎齿结构，合理设计破碎齿长度、间距、大小、数量以及齿前仰角等参数，达到控制粒度目的，尽可能增加50～25 mm 粒级产率；优化破碎齿结构后达到提升破碎齿强度及延长使用时限目的。

3 辊径及破碎齿机构优化

3.1 辊径优化

根据有关研究成果，增加破碎机辊径可增加破碎辊间咬合包角，从而改善咬合包角偏小而引起的咬料能力偏低问题[5]。破碎机辊径参数依据经验公式计算求得[6]，得到较为合理的辊径为735 mm，由于735 mm 辊径为非标产品，需要针对性生产，若辊径粒径选用735 mm 则会显著增加改造成本。为此，破碎辊选用辊径750 mm 标准产品，并将两破碎辊间距由590 mm 提升至690 mm。

3.2 破碎齿优化

块煤破碎后出料的粒度与破碎齿大小、齿前空间以及齿间距等参数有关，理论情况下出料度为齿前空间的75%、破碎齿间距的60%～80%。根据选煤厂块煤破碎特征以及现场应用情况，最终选用的破碎齿规格为44 mm×116 mm、轴向齿间距设计为50 mm。

齿前空间受齿直径、周向齿数以及齿仰角等因素影响，采用模拟分析以及理论计算[7]确定齿直径d=54 mm、周向齿数 n=20 个、齿仰角 β=38°，按照螺旋方式布置。破碎齿的长短、大小直接影响其强度、使用寿命，为了提高破碎齿使用寿命将齿直径优化为54 mm；为了确保破碎产品粒度，沿轴向对破碎齿进行优化切割，切割完成后的破碎齿规格为44 mm。具体优化后的破碎齿齿型结构见图1。

图1 破碎齿齿型结构（单位：mm）

3.3 改造后的破碎机技术参数

破碎机改造主要针对破碎辊、破碎齿进行，传动部位、底座基础以及驱动装置等均未改变，具体改造后的破碎机技术参数见表1。

表1 改造后的破碎机技术参数

4 改造效果分析

耗时2 个月完成对块煤破碎机改造工作，并对改造完成后的破碎机出料粒度组成进行分析，具体改造前后破碎机出料粒度分析结果见表2。从表中看出：

1）改造后的破碎机块煤破碎效率由改造前的72.17%提升至86.48%、破碎效率增加率为14.31%；

2）改造后破碎机出料中粒度13 mm 以下的粉碎产物占比有所降低，从改造前后的24.58%降低至10.45%；

3）破碎机改造完成后出料物粒径主要集中在50～13 mm、其中粒级在50～25 mm 出料物占比达到59.34%，表明改造后的破碎机可有效控制出料物粒度范围，并具有一定程度的筛分、破碎功能。

表2 改造前后破碎机出料粒度结果

对改造完成后破碎机运行时供电电流变化情况进行为期6 个月监测，破碎机在运行时电动机电流未有显著的异常情况，同时破碎机堵料问题未再出现。

5 结论

1）根据选煤厂生产的产品需要，对块煤破碎机进行针对性改造，改造完成后破碎机可平稳运行，在监测期间（6 个月时间内）破碎机未出现任何故障，改造后的破碎机表现出良好的安全性以及可靠性。

2）改造完成后的破碎机出料产品粒度均在50 mm以内，出料粒径可调、过粉率有所降低，破碎后物料粒径集中在 50～13 mm，其中粒级在 50～25 mm 出料物占比达到59.34%。改造后的破碎机可生产更多价格、竞争力更具优势的中快精煤，可显著提升选煤厂经济效益，预计年可增加销售收入约150 万元。

3）文中所提破碎机改造方案成本低，改造过程中充分利用破碎机原有的底座、动力系统，仅对破碎机破碎辊、破碎齿进行针对性优化，同时优化后选用的产品尽可能规避非标，以便降低改造成本。