正弦滚轴筛在涡北选煤厂的应用

赵 翔，丁 慧

(淮北矿业集团 涡北选煤厂， 安徽 淮北 235000)

1 概 述

涡北选煤厂位于安徽省亳州市涡阳县闸北镇，选煤厂设计规模为年入洗原煤1 200万t.工程分两期进行，一期工程于2012年底投入生产，年入洗原煤600万t. 洗选涡北、袁二、信湖等周边矿井原煤，产品主要是焦精煤、肥精煤、中煤、煤泥及矸石等副产品。原煤筛分共两个系统，分选工艺流程：矿井原煤通过皮带输送机输送到原煤分级筛进行分级，筛下物(<50 mm)通过皮带输送机直接进原煤仓，筛上物通过手选皮带进破碎机破碎，破碎后通过皮带输送机进原煤仓。

2 原煤系统存在的问题

原煤筛分厂房使用的是4台型号GDZS3675多单元组合圆振动筛，该振动筛为3个独立筛箱的串联组合，每个单元筛箱安装1台电动机经挠性联轴器驱动振动器，使筛箱做圆形轨迹振动。选煤厂入洗煤种复杂，煤质变化很大，原煤水分有时会高达7%，湿黏煤对振动筛的影响较大。目前，该振动筛存在的问题如下：

1) 在处理湿黏煤时，第一段的冲孔筛板容易堵塞，筛分效率降低。湿煤长时间堆积附着在筛面上，如果不清理干净，会影响筛机的启动，造成挠性联轴器断裂，严重的造成电机过负荷烧毁。

2) 筛面透筛率低，物料不能有效分选，筛上物会加大破碎机的负荷，造成破碎机齿板磨损加剧。频繁清理筛面积煤，更换齿板增加工人的劳动强度。

3) 振动频率高，振幅达到13～15 mm，现场噪音很大，达不到环保要求。

4) 筛箱的设计是裸露式的，运转造成的粉尘很大，周围环境差，后期增加防护罩密封效果也不好。

5) 设备使用年限久，易发生机械故障,维护量大，如更换主轴轴承、筛板、减震弹簧的难度系数高。

总之，随着配套矿井的建成，如：信湖矿(300 Mt/a),原煤入洗量会逐步加大，势必导致系统检修时间减少，现场环境会愈加恶劣。

3 正弦滚轴筛工作原理及结构特点

经过实地考察调研，结合原煤筛分厂房的作业环境，于2021年将原煤1#系统设备号2103#、2104#两台圆振动筛更换成 FZS15050-30/15°型正弦滚轴筛，以解决原设备在使用中存在的问题。

3.1 工作原理

正弦滚轴筛主要由机架、减速电机、齿轮箱、筛轴总成、轴承座、密封箱体、入料溜槽等组成(图1).

图1 FZS15050-30/15°型滚轴筛结构组成图

工作原理是利用等厚筛分原理，单电机通过齿轮箱传动多轴同时同步旋转，驱动物料沿筛面向前运动，结合椭圆形筛盘在筛面形成的正弦扰动，使得物料快速分层、分散。小于筛孔间隙的颗粒在自身重力以及筛轴的旋转力作用下，透过筛缝落下，大于筛孔的颗粒留在筛面上继续向前运动，落入下一级设备，以达到筛分的目的。FZS15050-30/15°型滚轴筛相关参数见表1.

表1 FZS15050-30/15°型滚轴筛相关参数表

3.2 结构特点

结构上采用三段倾斜布置方式，一段正弦筛与入料溜槽相接，二段正弦筛与一段正弦筛相接，三段正弦筛与二段正弦筛相接。三段筛机通过螺栓活动连接，固定在呈一定角度的倾斜机架上，安装后三段筛面在同一平面上。在每个滚轴下面装有隐埋式梳齿，与筛盘交错配合。可将黏在盘片上的缠绕物和粘附物铲除，以保持筛孔通畅，即实现筛面自清理功能(表1).

4 正弦滚轴筛故障及解决方法

由于进厂原煤多，现场只允许单台设备改造，其余3台分级筛要正常生产运行。首先更换的是2104#筛，安装后带煤调试中出现许多问题。

4.1 故障现象

1) 原煤从皮带机头通过下料溜槽到滚轴筛筛面，高度差约7 m，物料对一段正弦筛直接冲击大，导致减速电机过载跳电。

2) 原煤中含有杂物，筛轴缠绕杂物或者筛轴间夹大块矸石，出现卡堵现象，设备跳电停机。严重时会导致减速电机与齿轮箱之间联轴器尼龙柱销切断[1].

3) 停机时检查到筛缝夹矸石较多，大约占筛面的10%.空车运转过程中矸石夹在两个筛轴之间原地滚动，无法向前走料。

4.2 解决方法

1) 减少入料原煤对一段正弦筛筛面的冲击力。在一段正弦筛入料溜槽内部增加跌落板，降低原煤垂直下落的流速，在跌落板缓冲作用下进入到一段筛面。

2) 加强进厂原煤的煤质管理，从源头上解决原煤中杂物多、矸石量大的问题，减轻对滚轴筛筛盘的磨损。确保上游设备(除铁器)的除铁效果，及时清理铁器杂物，避免原煤中含大块铁器。

3) 筛面倾角由10°改成15°，提高物料通过性。

4) 在保证筛孔尺寸(50 mm×50 mm)的前提下，把筛轴上筛盘的布置方式由平行排列改成交错排列(图2). 通过相邻筛轴上筛盘的拨动，有利于煤料的滚动，这样会降低筛缝中夹矸石的概率。

图2 改造前后筛盘布置方式图

5) 在筛轴上设置机械和电气保护装置，当有大块矸石进入，筛面负载大的情况，筛轴出现堵转，电机电流变大，电气保护动作，设备停车，避免机械事故扩大。

改造后，由于落料方式调整，筛面倾角增大，使煤料流动性增强，滞留在筛面上的时间减短，从而解决了一段滚轴筛因传动负载大导致压车的问题。对筛盘布置方式的调整，有效解决了块煤夹在筛孔出不来的问题。

5 使用效果及经济效益分析

5.1 使用效果

1) 维护维修量低。设备低速重载运行，筛盘采用高耐磨合金材料，筛箱内衬耐磨钢板，耐磨性强。筛轴轴承座安装于筛侧板的外侧，且为剖分式轴承座，便于拆卸。同时筛轴自带清理功能，配件更换率低。筛机投入使用后，只需定期观察运转情况，定期更换齿轮箱和减速机润滑油，检查联轴器。维修量比改造前大幅度降低。

2) 物料适应性强。防堵效果好，尤其对湿黏原煤筛分更能体现其优越性。椭圆筛盘所产生的正弦波扰动，使原煤快速松散、分层，大幅提高透筛效果，筛分效率比圆振动筛提高10%.

3) 空间占有率低。结构紧凑、体积小，有效节约现场使用空间。单台圆振动筛占地面积43 m2，而滚轴筛占地面积22 m2.

4) 安全环保节能。滚轴筛解决了圆振动筛高频振动产生的噪音污染，设备运行噪声<78 db，符合环保标准。整机采用密封设计，运行时动载荷较小、安全性能较高、无粉尘外溢，降低了工人清理现场的劳动强度。

5.2 经济效益分析

1) 降低生产电耗。改造前单台圆振动筛共有3个电机，每个电机功率22 kW，总功率66 kW；改造后单台滚轴筛共有3个电机，每个电机功率11 kW，总功率33 kW. 按照每天返原煤时间10 h，年生产天数330天，电价0.55元/kW·h计算，则单台滚轴筛每年可节约电费10.89万元。

2) 降低材料消耗。改造前圆振动筛的维修成本较高，单块冲孔筛板的采购价格高达1 100元。设备使用年限已久，筛板、轴承、减震弹簧等配件都已到更换周期。改造后滚轴筛具有运行可靠性强、设备故障率低的优势，材料消耗很少，据估算每年可节省材料费10万元。

3) 减少岗位用工。由于滚轴筛的维修量小，防尘效果好，可减少设备维修人员和岗位清洁人员数量，实现减员提效。

6 结 语

相较于圆振动筛，正弦滚轴筛在进行湿黏煤分级时，不易堵塞，能够保证筛分效果，同时还具有结构简单、无振动部件、密封性好、无粉尘溢出、噪声小的优点。因此，选煤厂在筛分设备选择时可以优先考虑滚轴筛。