煤泥破碎生产优化实践

煤泥破碎生产优化实践

裴润萍

太原煤气化选煤分公司，山西 太原， 030024

摘 要：龙泉选煤厂销售的混煤热量在用户要求范围上限，在其中加入部分煤泥使其热量在偏低范围内来增加混煤量可提高经济效益。为了使龙泉选煤厂的煤泥滤饼颗粒符合与中煤掺混销售的条件，根据煤泥滤饼的性质，研发制作出适合本厂的煤泥破碎机，将其与煤泥量调节装置配合使用，可控制加入的煤泥量。实践表明，龙泉选煤厂使用煤泥破碎后，煤泥滤饼颗粒大小达到中煤掺混的要求。可根据煤质变化情况，通过煤泥量调节装置调节煤泥掺混量，使混煤热量在销售要求范围内，满足销售条件的前提下提高了经济效益。

关键词：现状；煤泥破碎机；煤泥量调节装置；使用效果；应用前景。

龙泉选煤厂是一座年处理能力500万吨的重介选煤厂，位于太原市娄烦县境内，2013年建成投产。该厂销售的混煤由中煤和煤泥两部分组成，由于煤泥黏度大，全部掺入中煤后煤泥占比高，成团结块，导致用户溜槽堵塞，在销售时经常造成质量纠纷。2016年在煤炭市场不景气的大环境下，煤泥不再掺入中煤中，将中煤单独销售。电厂用户要求混煤发热量在5000大卡且不得低于4900大卡，据2019年1-6月龙泉选煤厂销售的混煤发热量统计，平均在5074大卡，中煤与煤泥差价为200元/吨，造成极大的经济损失。因此，我们研究在压滤机后面增加煤泥破碎工序，将片状结块的煤泥破碎后通过精确地按比例掺入中煤中使销售的混煤发热量在4900大卡以上，既能满足用户需要，又能实现利润的最大化。

1 龙泉选煤厂生产工艺

龙泉选煤厂主选系统生产工艺为：300-50mm块煤采用动筛跳汰排矸，原煤1mm 脱泥，50-1mm原煤采用无压给料三产品重介旋流器分选，1-0.25mm粗煤泥TBS分选，-0.25mm细煤泥浓缩压滤。

2 煤泥破碎机的研发

2.1 破碎方式的研究

煤泥滤饼破碎的目的是使煤泥与中煤混合均匀，因此，应对其进行细碎处理。 基本的破碎方式有五种：压碎、劈碎、折断、击碎、磨碎。

表1五种破碎方式研究分析

由于龙泉选煤厂的煤泥成片结块，但硬度不太大，最理想的破碎工艺是剪切和劈碎。

2.2 选煤厂使用的破碎机分析研究

在各类破碎机中，往往是以一种破碎方式为主，同时伴有其他破碎方式。物料破碎时采用哪种破碎方式为主的破碎机，则需根据物料的物理机械性质、粒度大小及要求的破碎比来决定。

表2 选煤厂常用的破碎机分析研究

通过对以上各类破碎机性能及原理的研究分析，双齿辊破碎机以劈碎为主，强力分级破碎机以剪切与拉伸的共同作用，可以结合这两种设备的优点，对其进行优化设计，开发出一种适合于煤泥破碎的设备。

2.3 新型煤泥破碎机的研发

通过对煤泥破碎方式及各类破碎机原理和结构进行分析，结合龙泉选煤厂的实际情况，与厂家共同研究，确定了煤泥破碎的思路，将双齿辊破碎和强力分级破碎原理相结合，合作研发出一种适合于本厂煤泥破碎的设备。

2.3.1煤泥破碎机结构对比

煤泥破碎机破碎煤泥效果的好坏，关键在于它的破碎机构。破碎机构的结构性能直接决定了破碎后的效果。针对煤泥黏度大、粒度大、结块打饼硬度也偏大的特性,设计了以下三种方案进行实验对比。

桨片破碎机构，在辊轴上焊接交错排列的桨片。这种机构结构简单，成本低，处理能力大，缺点是出料粒度不能保证，超粒现象严重，强度不够。容易在破碎煤泥时被掰裂，需要经常更换桨片。

齿盘破碎机构，破碎齿和齿盘整体铸造，破碎齿呈螺旋状排列。这种机构优点是破碎齿强度高、寿命长、粒度很好保证。缺点是成本高、容易堵塞、通过能力差。

螺旋破碎机构，在两根螺旋轴上布置相互交错且相互根切的破碎齿刀。煤泥滤饼进入破碎机后，交错齿刀将滤饼切碎。可以实现自清理，不粘结破碎齿刀和双辊。优点是处理能力大，推送能力强，不怕堵塞，不怕黏湿，缺点是强度稍显单薄，粒度不能保证。

通过实验对比，最终决定采用螺旋破碎机构。

2.3.2螺旋叶片的研究

螺旋输送所用的螺旋叶片有实体螺旋面、带式螺旋面和叶片螺旋面三种形式，其中，叶片式螺旋面主要用于输送粘度较大和可压缩性物料，这种螺旋面型 在完成输送作业过程中，同时具有并完成对物料的搅拌、混合等功能^[6]。因此采用叶片为螺旋面的螺旋叶片。

为了使螺旋轴处于较为有利的受拉状态，可把进料口安装在设备前端，而把出料口放置在末端。旋转的螺旋叶片将物料推移而进行输送，螺旋轴在物料运动方向的终端有止推轴承以随物料给螺旋的轴向反力。

2.3.3煤泥破碎机的结构原理

煤泥破碎机是针对煤泥滤饼的破碎而设计的，其原理是在螺旋输送轴上加齿辊的方式，通过电机减速器的驱动带动螺旋轴对进入腔内的煤泥起到推进和搅拌作用，从而实现破碎。该破碎机通过在同一轴上安装推进螺旋叶片及破碎齿使破碎物料产生复杂的空间螺旋破碎运行。物料本身有自传、有正传，有轴向推动破碎。这些运动使物料在旋转推进中能够充分的破碎混合，达到出料粒度均匀，效率高，实现良好的破碎效果。

2.4 破碎机入料量控制装置的研究

在煤泥进入煤泥破碎机的前一工艺中，增加入料调节装置。

入料量调节控制采用手动闸板，其原理是在入料口处设闸板，通过调节闸板的开度大小来控制入料量。

3 实施

3.1 煤泥破碎机的定制

选煤分公司联合厂家，提出设备设计要求和方案，根据龙泉选煤厂的实际情况 ，由厂家进行尺寸计算及强度试验，制造出适合龙泉选煤厂使用的型号为MNP350的煤泥破碎机。

3.2 煤泥破碎机的安装

2019年7月，在龙泉选煤厂主厂房一系统煤泥刮板与中煤皮带之间安装了一台由郑州创业机械有限公司生产的MNP350型双轴卧式煤泥破碎机。

3.3煤泥量调节装置的安装

在煤泥刮板机底部出料口处根据溜槽尺寸制作闸板，通过调节闸板开度来控制进入煤泥破碎机的煤泥量。经过破碎的煤泥进入中煤皮带，掺入中煤，未破碎的煤泥通过原煤皮带进入煤泥棚。

图一 煤泥破碎工艺流程

3.3 设备的安装调整

3.3.1 该设备无振动，运行平稳，无需做基础，安装时现场做一个型钢架子，用螺栓压上即可。

3.3.2 空车试车前，人工盘动三角带，各传动部件转动正常，然后空负荷试车，安排人员现场观察记录。2小时后无异常情况，再进行负荷4小时运行，一切正常后方可进行正常使用。

3.3.3 该机带负荷运行，滚动轴承温升不得超过50℃，最高温度不超过80℃。

3.3.4 该机停止使用前，应先停止给料，继续开动十分钟，使箱体内物料排尽，然后关闭电动机。

3.3.5 减速箱与齿轮油盒内更换油的时间，第一次为两个月以后半年更换一次，前后轴承座润滑部位应四个月更换一次润滑脂，以便保证良好的润滑。

4 实施效果分析

4.1 煤泥尺寸测量

在破碎后的煤泥中，我们分五批抽取大尺寸块各10块进行测量，如表3，

表3 煤泥抽查批次尺寸

结论：煤泥平均尺寸<20mm，达到滤饼破碎目的。

4.2混煤产品发热量统计

2019年8月至12月混煤产率及发热量统计情况如表4。

表4 混煤产率及发热量统计

满足用户中煤发热量在4900大卡以上要求。

4.3混煤产率分析

龙泉选煤厂为双系统生产，一系统的煤泥产率为整个产率的1/2，现调节进入煤泥破碎机煤泥量的插板开度为1/5，则进入中煤的煤泥为产率的1/10。2019年7月至12月龙泉选煤厂尾煤平均产率为8.34% ，即有8.34%/9=0.927%的煤泥进入中煤，提高混煤产率0.927%。

5效益

5.1 经济效益

5.1.1收益：

龙泉选煤厂为双系统生产，一系统的煤泥产率为整个产率的1/2，现调节进入煤泥破碎机煤泥量的插板开度为1/5，则进入中煤的煤泥为产率的1/10。2019年7月至12月龙泉选煤厂入洗原煤281.87万吨，尾煤平均产率为8.34% ，即有8.34%/9=0.927%的煤泥进入中煤，中煤与煤泥差价按200元/吨计，则龙泉选煤厂2019年7至12月份增加收入：281.87*0.927%*200=522.6（万元）

5.1.2项目投资：

设备购置安装费：45万元

设备运行消耗电费：该设备使用一台45kw电机，按小时入洗量1100吨计，龙泉选煤厂7月至12月份入洗281.87万吨，则入洗281.74万吨原煤需281.74/0.11=2562小时，则耗电量45*2562=115290kw，每度电为0.66元，则电费为115290*0.66=76091.4元

项目总投资：45+7.6=52.6万元

5.1.3净利润：

522.6-52.6=470（万元）

5.2社会效益

5.2.1煤泥破碎后掺入中煤中销售，杜绝了用户溜槽堵塞等质量纠纷，提升了企业的产品信誉度。

5.2.2煤泥掺入中煤，提高了混煤产率，增加了经济效益。

5.2.3在满足用户的同时，减少了煤泥落地，降低了环境的二次污染污染。

5.3 推广应用成效

龙泉选煤厂使用煤泥破碎机后，可根据中煤和尾煤发热量及客户需要通过计算精确地将部分煤泥直接掺入中煤产品中，增加混煤产率，提高经济效益，降低环境污染，可在有类似情况的选煤厂推广实施。

参考文献：

[1] 谢广元.选矿学[M] 徐州：中国矿业大学出版社，2010.

[2] 申艳杰.煤用破碎机的选型分析[J] 选煤技术，2020（04）：40-42

[3] 宋亮.煤泥滤饼破碎机[J].煤矿机械. 2016，37(09):52-53

[4] 刘玉刚.煤泥滤饼破碎机的初步设计与探索[J].选煤技术，2017（01）：27-29

作者简介：裴润萍（1971-），女，高级工程师，从事科技管理工作。