超级旋流器在贺西煤矿选煤厂的改造及应用_李栋.pdf

超级旋流器在贺西煤矿选煤厂的改造及应用李栋（山西汾西矿业集团有限责任公司贺西煤矿，山西吕梁033300）摘要：贺西煤矿选煤厂原使用的大直径无压给料三产品重介旋流器，由于受到设备处理量的限制，每天生产时间长、设备及管道溜槽非标件等磨损严重、电耗较高，直接造成生产成本高，加重了生产成本的增加。为了达到增加小时处理量，降低生产成本的目的，使用了处理量大的超级重介质旋流器。应用结果表明，超级重介质旋流器具有超大处理量、超强排矸能力、低能耗和高分选精度等优点，在保证分选精度不变的情况下带煤量达到了 650 t/h 以上，为贺西煤矿选煤厂带来了可观的经济效益。关键词：超级重介旋流器；技术指标；经济效益中图分类号：TD455；TD94文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0113-021贺西煤矿选煤厂概况贺西煤矿选煤厂隶属于汾西矿业集团公司，设计入选能力为 300 万 t/a，矿井来煤经浅槽排矸后进入主厂房不脱泥无压三产品重介旋流器分选，选煤工艺采用不脱泥不分级无压给料三产品重介旋流器+粗精煤分选+浮选的联合工艺流程。粗煤泥分选采用煤泥重介旋流器和 TBS 进行分选，浮选采用喷射式浮选机分选。浮选精煤采用沉降过滤离心机和快开压滤机联合脱水回收，浮选尾煤经浓缩机浓缩后，采用快开压滤机脱水回收。由于其先进的工艺设计，高效的分选效果，给企业带来了可观的经济效益，先后多次获得过全国“双十佳”和“优质高效”选煤厂1-2。2生产过程中存在的问题贺西煤矿选煤厂现使用的 3GDMC1500/1100A 型大直径无压给料三产品重介旋流器，目前实际处理量在 550 t/h，由于受到设备处理量的限制，每天生产时间长、设备及管道溜槽非标件等磨损严重、电耗较高，特别是在矿井工作面过断层期间，入选原煤中的矸石含量高，有时达到 50%，直接造成带煤量下降到 450t/h 左右，增加了生产成本3-4。3超级旋流器的构成及技术措施超级旋流器结构形式由一段圆筒形和二段圆筒圆锥形旋流器串联组成，如图 1 所示。超级旋流器具有超大处理量、超强排矸能力、低能耗和高分选精度等优点，在保证分选精度不变的情况下可提高处理量。其工作原理基本遵循无压给料重介质旋流器工作时，重悬浮液以给定的工作压力沿切线方向进入一段旋流器，原料煤则从另一端沿轴线以自重方式进入；在离心力作用下，密度大于重悬浮液密度的物料向旋流器壁移动，在外螺旋流的轴向速度作用下沿切向进入二段旋流器，而密度小于重悬浮液密度的物料则趋向空气柱，并随着中心内螺旋线由溢流管排出；经过浓缩的密度较高、粒度较粗的重介质随同一段中高密度物料一起进入二段旋流器，分选过程基本与一段类似；最后，高密度物料从底流口排出，而中密度物料则从二段溢流口排出，从而完成分选过程。超级旋流器确保低分选下限的技术措施经严格分析和研究证实，一定粒度的物料在不同直径的重介质旋流器内，只要受到相同的离心强度，其分选效果是相同的，鉴于以上原理特采取以下技术措施：加大旋流器内的剪切力，以降低结构化黏度和旋流器内的阻力，确保入料、排料通畅，使原料煤中不同密度物料以更准确和更快捷的路线分别进入旋流器内的高、低密度区；在确保高分选精度的前提下，根据原料煤的可选性等级和商品精煤的质量要求，适当提高旋流器内物料的固液；通过对无压给料重介质旋流器结构形式、结构参数的优化，大幅度调整一、二段旋流器直径比和二段旋流器锥比；取消二段旋流器分选密度在线调节装置；在确保旋流器内离心强度的前提下，依据入料量、排矸量和入料粒度5-6，调整入料口、排料口特别是一、二段旋流器连接管。因此经过改造后超级旋流器在满足重悬浮液给入压力的情况下确保了其低分选下限。收稿日期：2022-09-08作者简介：李栋（1979），男，河南林州人，本科，毕业于黑龙江科技大学矿物加工工程专业，选煤工程师，从事选煤生产技术管理工作。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.0451重介质入口；2一段旋流器圆筒段；3原料煤入口；4一段旋流器轻密度物料排出口；5一、二段旋流器连接管；6二段旋流器中密度物料排出口；7二段旋流器；8二段旋流器高密度物料排出口图 1超级旋流器结构简图12345678优化改造机械管理开发第 38 卷4超级重介旋流器的改造为了解决生产过程中存在的问题，贺西煤矿选煤厂对超级旋流器（S-3GHMC870/410/340）进行了更换，除主洗旋流器及其相关的非标件外，为保证其他技术经济指标对超级旋流器进行了以下改造7-8：1）在重介合介泵不变、合格介质循环量不变的情况下实现超级旋流器的稳定生产，对原煤跌落箱和润湿管进行了改造，在入选压力富余的情况下，加大了润湿量，保证了分选精度。2）提升脱介效率和介质回收率，在原煤小时入洗量增大的同时不增加介质消耗，将脱介弧形筛筛丝变细，使脱介筛开孔率由 35%增加到 45%，增加 10%。对脱介喷水进行改造，将原来的两道喷水改造成三道，改变喷水嘴间距，将每道 10 个喷水嘴增加到 11个。在磁选机入料分配管上增加调节阀门和排气管，保证磁选机入料均匀和入料的稳定。加强稀介的粒度管理，确保磁选机不发生堵塞9-10。3）提升煤泥水系统生产效率和稳定性，在带煤量和循环水量增加的情况下确保浮选精煤和浮选尾煤的回收，主要采取加强粒度管理，减少浮选入浮煤量，对筛板及分级旋流器严格控制，杜绝 0.5 mm 粒度，确保大于 0.25 mm 的粒度不超过 10%11-12，在浮选尾煤处理上，增加自动检测及加药系统，确保沉降效果和浮选尾煤的回收，通过对浮选精煤压滤机的改造，增加脱水过滤面积，保证浮选精煤回收。5改造前后技术经济指标对比超级旋流器在贺西煤矿选煤厂经过一年多的应用，3GDMC1500/1100A 型无压给料三产品重介旋流器与 S-3GHMC870/410/340 型超级重介质旋流器相比得到了以下技术指标效果13，具体如表 1 所示。6结论经过使用超级旋流器，解决贺西煤矿选煤厂入料粒度大、含矸率高的情况下处理效率低的问题，且在解决该问题的时没有按照传统思维去提高入料分选压力，实现节能降耗、提高工作效率、降低维修工作量、改善工作环境的目的。主要达到了以下效果：1）提高系统小时处理量，提高系统工作效率，相应增加了系统的检修维护时间，同时减少了能耗。2）提高重介质旋流器入料粒度，提高排矸能力，减轻原煤准备压力，降低原煤手选及破碎的工作量，改善工作环境。3）降低悬浮液入料压力，减少对设备和管道的磨损，降低运行维护费用，便于生产管理。4）提高系统的稳定性。超级旋流器在贺西煤矿选煤厂的改造共计发生费用 118 万元，经过超级旋流器改造应用后，使生产时间缩短 20%，设备、管路、溜槽等磨损降低，电耗大幅度减低，产品成本降低了 1 元/t，按照每年产品数量 160 万 t，每年可节约成本 160 万元，不到 9 个月即可收回投资成本。根据 国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要 能源发展战略行动计划（20142020 年）煤炭清洁高效利用行动计划（20152020 年）等精神，结合煤炭行业的特点，煤炭工业协会提出要提高煤炭工业绿色、低碳、循环、可持续发展的科学化水平。坚持科技创新、装备升级与管理创新相结合，提高原煤入选比例、提高分选效率，推进选煤厂向智能化和单系统大型化发展，努力实施节能降耗，创新节能减排发展模式。大力发展生产过程清洁化及节能技术研究，降低装置单耗，减少污染物排放。参考文献1汤义春，丁光耀，徐国鹏，等.S-3GHMC440/260 型超级旋流器在仲恒选煤厂的应用J.煤炭加工与综合利用，2020（2）：1-6；90.2黄海峰，黄建宇，欧战备，等.超级重介质旋流器在淮北矿业的应用J.选煤技术，2019（4）：34-39.3黄建宇，郭崇涛，刘亿，等.S-3GHMC870/410 型超级重介质旋流器单机检查试验的指标分析C/中国煤炭学会选煤专业委员会.2018 年全国选煤学术交流会论文集.唐山：选煤技术编辑部，2018：52-58.4赵树彦.超级无压给料三产品重介质旋流器的研究与应用J.选煤技术，2019（3）：54-57；62.5张玉磊，么雷，徐英芳，等.超级煤泥重介质旋流器的中试和工业表 1超级旋流器改造前后技术指标对比参数名称参数值3GDMC1500/1100A 型无压给料三产品重介旋流器S-3GHMC870/410/340型超级重介质旋流器入料上限/mm保证 80，最大 100保证 155，最大 170入料量/（t h-1）实际 540，最大 568实际 650，最大 870分选密度/（g cm-3）1.521.551.521.55精煤灰分/%11.0011.00工作参数合格悬浮液压力/MPa0.400.450.280.329.639.2540.5839.5587.1686.59可能偏差 Epm/（kg L1）一段 Epm1=0.023，二段Epm2=0.027一段 Epm1=0.022，二段Epm2=0.025精煤带矸污染率/%0.420.28中煤带精损失率/%3.682.21中煤带矸污染率/%16.1111.00矸石带煤损失率/%0.530.45入选原煤电耗/（kWh t-1）7.096.41分选指标精煤灰分/%中煤灰分/%矸石灰分/%（下转第 117 页）1142023 年第 6 期工制作成本，为相关企业创造良好的经济效益。4结论1）改向滚筒的受力相对较小，结构设计方面存在很大的冗余，存在材料浪费现象；2）通过 Ansys 对改向滚筒进行分析发现，其最大应力只有 13.364 MPa；3）对改向滚筒的主要结构件，包括支撑环、筒壳、轮辐轮毂、轴等进行轻量化设计，对优化后的改向滚筒再次进行静力学分析，发现最大应力降低了15.56%，整体的质量降低了 12.39%；4）将优化后的改向滚筒应用到带式输送机工程实践中，发现取得了良好的效果，为企业创造了良好的效益。参考文献1张海波.李村煤矿南翼上仓斜巷带式输送机防过载冲击设计及应用J.煤矿机械，2022，43（4）：157-160.2任远.带式输送机关键部件及其参数的选型与设计J.机械管理开发，2020，35（9）：32-33.3朱冰心.带式输送机滚筒结构设计及优化D.兰州：兰州交通大学，2019.4陈鑫.带式输送机改向滚筒的改进和有限元分析J.机械管理开发，2019，34（9）：140-142.5赵志琴.煤矿带式输送机改向滚筒焊缝开裂原因及维修措施研究J.建材与装饰，2018（40）：205-206.（编辑：王慧芳）Research on Optimization and Application of Diverting Rollers of Mining Belt ConveyorsWang Jiaojiao（Shanxi Huo er Xinhe Coal Mine Group,Changzhi Shanxi 046699）Abstract:The redirecting roller is the main component of the mining belt conveyor,and the load it bears during operation is relativelysmall.Taking the DTL160/330/31600 belt conveyor as an example,on the basis of an overview of the equipment and the overall situationof the diverting roller,the force analysis model of the roller is constructed by using UG and Ansys software.It was found that the maximumstress of the redirecting roller was 13.364 MPa,which was much lower than the yield strength of the material.The lightweight design of themain structural parts of the diverting drum reduces the overall weight of the drum by 12.39%.The static analysis was carried out again,andit was found that the maximum stress of the drum was reduced by 11.565 MPa,and the reduction range was 15.56%.The optimizeddiverting drum is applied to the coal mine engineering practice,and it is found that the expected effect has been achieved,and goodeconomic benefits have been created.Key words:belt conveyor;diverting roller;lightweight design;stress concentration性试验J.煤炭加工与综合利用，2019（7）：1-5；9；93.6郝守信，黄双进，刘加伟，等.S-3GHMC440/160 型超级重介质旋流器在范各庄选煤厂的技术经济和工艺效果指标C/中国煤炭学会选煤专业委员会.2018 年全国选煤学术交流会论文集.唐山：选煤技术 编辑部，2018：118-121.7石郡，郝维昌，安文源，等.S-3GHMC440/260 型超级重介质旋流器在南关选煤厂的应用J.煤质技术，2017（4）：69-72.8刘海龙.选煤厂三产品重介旋流器工艺调控改造研究J.机械管理开发，2019，34（9）：206-208.9王磊.重介旋流器结构尺寸优化探索实践J.科技经济导刊，2019，27（7）：82.10宗宝.重介旋流器选煤技术之我见J.当代化工研究，2020（10）：27-28.11牛勇.选煤厂无压三产品重介旋流器工艺优化改造实践J.机械研究与应用，2019，32（6）：170-172；175.12俞平.不同安装角度对重介旋流器分离性能的影响分析J.机械管理开发，2019，34（4）：99-101.13司亚梅.浅析重介旋流器工作效果的影响因素及其稳定J.内蒙古煤炭经济，2017（2）：31-32.（编辑：王慧芳）Transformation and Application of Super Cyclone in Hexi Coal Mine Coal Preparation PlantLi Dong（Shanxi Fenxi Mining Group Co.,Ltd.Hexi Coal Mine,Lyuliang Shanxi 033300）Abstract:The three product heavy medium cyclone originally used in Hexi Coal Mine Coal Preparation Plant,with a large diameter and nopressure feeding,has long production time every day due to limitations in equipment processing capacity.The non-standard parts ofequipment and pipeline chutes are severely worn,resulting in high power consumption,which directly leads to high production costs andexacerbates the increase in production costs.Therefore,in order to increase the hourly processing capacity and reduce production costs,asuper heavy medium cyclone with large processing capacity was used.The application results show that the super heavy medium cyclonehas the advantages of super large processing capacity,super strong gangue discharge capacity,low energy consumption,and high sortingaccuracy.While ensuring the same sorting accuracy,the coal carrying capacity reaches over 650 t/h,bringing considerable economicbenefits to the Hexi Coal Mine Coal Preparation Plant.Key words:super heavy medium cyclone;technical indicators;economic performance（上接第 114 页）王姣姣：矿用带式输送机改向滚筒的优化与应用研究117