滾軸交叉篩在萊鋼焦化廠的應用實踐

韓永吉，李普慶，王衛東

（山鋼股份萊蕪分公司焦化廠，山東 濟南271112）

1 前 言

山鋼股份萊蕪分公司焦化廠配煤系統采用先配后粉工藝，現行工藝條件下，配合煤為末端一次性粉碎，受不同單種煤性質的影響，粉碎過程中配合煤的細度指標無法準確合理有效控制。弱黏結性的氣煤、1/3 焦煤和瘦煤由于硬度高無法進行有效粉碎，而黏結性較好的焦煤、肥煤由于硬度低，容易造成粉碎過度。粉碎后的配合煤存在部分粒度過細、黏結性和結焦性降低、堆密度低等問題，導致焦化廠的焦炭產量和質量波動較大，對公司生產成本和質量穩定帶來較大影響，同時影響后續高爐穩定生產。配合煤的篩分作業篩分設備的選擇非常關鍵，直接影響到配合煤篩分效果的好壞，對此，在三區配煤系統5#、6#粉碎機室安裝滾軸交叉篩，對物料進行了預篩分，取得了較好的篩分效果。降低了粉碎機的負荷，在保證焦炭質量穩定的前提下適當提高了氣煤、瘦煤等硬度較大的煤種粉碎效率，從而改善了配合煤的粒度分布，確保了焦炭質量穩定提升。

2 應用滾軸交叉篩可行性分析

山鋼股份萊蕪分公司焦化廠配煤系統采用先配后粉工藝，進廠單種煤經過配煤室配成配合煤后送往粉碎機室進行粉碎，再通過皮帶機輸送至各焦爐煤塔，在焦爐上通過加煤車將粉碎后的配合煤加入焦爐炭化室進行煉焦。焦化廠參與煉焦的單種煤的黏結性和硬度不同，其中弱黏結的煤種按照煉焦用煤的要求應增加粉碎程度，因其硬度較大，粉碎比較困難，一起破碎時很難滿足工藝要求；而黏結性較好的煤種要求不能過細粉碎，但因其硬度相對較小，一起粉碎時反而容易破碎，易造成過細粉碎，反而導致其黏結性和結焦性降低。煉焦用配合煤要求粒度＜3 mm 的物料占比在75%左右，目前使用的配合煤在粉碎機前粒度＜3 mm的物料的占比在50%左右。按照煉焦用煤工藝要求這些＜3 mm 的煤料不用粉碎，再次經過粉碎機勢必會造成過細粉碎，不僅造成粉碎機電耗增大，設備使用壽命降低，還會因粒度＜0.5 mm 的煤料占比增多，使裝煤操作困難，增加集氣管內焦油渣量，降低煤焦油質量，甚至堵塞上升管。＜3 mm 的煤料增加后會使配合煤的堆比重下降，炭化室裝煤量減少，從而使焦炭產量減少，強度降低。通過市場考察，焦化廠三區配煤系統5#、6#粉碎機室安裝洛陽益礦機械設備有限公司生產的滾軸交叉篩，能夠適用焦化廠煉焦配合煤的預篩分工藝。

3 滾軸交叉篩的優勢比較

因煉焦煤用各單種煤是由原煤經過了洗煤廠的破碎洗選處理，降低原煤中的灰分、硫分等有害成分后獲得的，單種煤的水分含量比較高，水分指標一般在9%～12%，最終配合而成的配合煤的黏性比較大，篩分過程中很容易造成篩面和篩孔堵塞，影響篩分效果。配合煤的篩分作業篩分設備的選擇非常關鍵，直接影響到配合煤篩分效果的好壞。傳統篩分設備有棒條篩、振動篩和鋼弦篩等。在篩分煉焦用配合煤時容易出現粘、堵、卡等異常情況，需要頻繁停機進行人工清理，導致系統篩分效率低；篩體篩面使用壽命短，設備故障率高，檢修作業頻繁。傳統篩分設備產生以上問題的根源在于“靜篩孔”的篩分方式和篩體機械強度不足。滾軸交叉篩是一種適于各種工況、各種粒度分級的篩分設備，其對黏、濕、細粒難篩分物料篩分更具有優越性。

滾軸交叉篩篩面由多組同向旋轉的滾動篩軸組成，每根篩軸上安裝若干間距相等的篩片，相鄰篩軸上的篩片相互交叉排列，篩片和篩片之間間隙相等。篩片采用合理優化的外輪廓端面結構，使物料在篩面上移動時能充分的擾動塊狀物料，合理有效規避物料卡堵現象，保證物料運行暢通無阻。交叉篩在使用過程中，所有的滾軸在電機減速機的帶動下，沿著物料運行方向不停轉動，相鄰滾軸上的篩片其旋轉方向相對相反，相反旋轉的篩片之間形成了“動態篩孔”，物料在篩面滾軸不斷的滾動過程中實現粗細物料的分離。

小顆粒物料通過“動態篩孔”落到篩面下部，大顆粒物料或黏結成塊的物料被不斷轉動的滾軸帶著不斷向前滾動，逐級經過后續多級滾軸和篩片的滾動篩分，最終大顆粒的物料從篩面最前端下部料斗落入粉碎機中進行粉碎。小顆粒物料長時間接觸篩孔，通過相鄰篩片“手搓式”作用完成強制透篩，大顆粒或黏結成塊的物料在滾動中不斷受沖擊、打散、積聚黏結顆粒，并自動清理粘附在篩片上的細微顆粒，達到篩面“自清理”目的。同時每一組篩軸下設有不銹鋼清掃器，清理剩余粘附在篩片及篩軸上的細小顆粒，保證篩體篩分過程始終保持篩孔通透，實現篩面“不堵、不沾、不卡料”的篩分作業。

滾軸交叉篩和傳統振動篩分設備的性能參數對比見表1。

表1 滾軸交叉篩和傳統振動篩分設備的性能參數

“物料清理物料”是大顆粒物料在滾軸交叉篩篩面上做滾動、滑動、跳動、直線、曲線等多種復雜形式的運動。一方面在一定速度的滾動中不斷沖擊、打散、團聚顆粒；另一方面通過在篩片間滯留、自轉清理篩片上的粘附細料。物料自清理方式不需要任何附加動力，較其他篩分設備復雜的機械清理方式更方便、簡單實用，完全做到了“物料自清自理”。滾軸交叉篩的“動態篩孔”是指相鄰篩軸上的篩片相互交叉，使組成篩孔的四面，兩兩相對做方向相反的“手搓式”運動，物料顆粒通過自身重力、篩片給的摩擦力的綜合作用，帶動篩片之間物料透篩。

4 滾軸交叉篩安裝

萊鋼焦化廠在三區配煤系統5#粉碎機前安裝1臺滾軸交叉篩進行試用，5#、6#粉碎機室的現場土建系統無需進行大的改造。5#粉碎機增加滾軸交叉篩示意圖如圖1所示。

圖1 5#粉碎機增加滾軸交叉篩后示意圖

1）在5#粉碎機上層空間增加1 臺滾軸交叉篩設備，交叉篩上部大顆粒物料進入5#粉碎機，下部粒度較小的配合煤收集后導入粉碎機下一層的3P2 皮帶機。將配合煤中的粒度符合要求的物料提前篩分出來，使其不再進入粉碎機進行粉碎，篩下物直接落入后續皮帶，和篩上物經過粉碎后在后續皮帶上進行多次混合，最終摻混均勻后進入焦爐煤塔。

2）在來料皮帶3P1 皮帶上加裝1 臺犁式卸料器，配合煤通過卸料器落入交叉篩。

3）配套增加交叉篩的篩上進料溜管和篩下料溜管，并對5#粉碎機溜管進行改造，使其能夠接受滾軸交叉篩的來料。

4）由于需要安裝滾軸交叉篩位置的3 根承重梁距離稍遠，交叉篩安裝位置下部需要增加鋼結構平臺，平臺與3 根承重梁相搭接，保證土建基礎的強度。

5 滾軸交叉篩應用效果

滾軸交叉篩在山鋼股份萊蕪分公司焦化廠已經連續運行12個月，整體運行使用情況良好，解決了水分較大、黏度較大的物料篩分效果差易堵料的行業難題。在保證焦炭質量不變的情況下，對改善各單種煤的配比結構比較有利，產生了比較明顯的間接效益。

焦化廠選用交叉篩的篩孔距離為5 mm，從現場篩下物、篩上物取樣檢測結果來看，篩下物中＞3 mm的物料比例為30%左右，滿足工藝要求；篩上物中＜3 mm的物料占比在25%～30%，較篩分前＜3 mm 的物料統計結果50%來看，目前篩分效率為40%～50%。使用交叉篩運行前后配合煤粒度分級檢測結果看出，粒度＜1 mm 物料的占比下降了5.11%，粒度＜5 mm物料的占比下降了9.32%，粒度＞6 mm 以及其他粒級物料的結果變化不大，配合煤粉碎細度指標降低了4.6 個百分點。交叉開篩投用后，每天增加焦炭產量74 t，緩解了焦炭產能不足的壓力。焦炭質量指標數據顯示更加穩定，焦炭熱態強度指標合格率連續10 個月實現了100%，反應后強度平均指標達到70%。每年電耗節省78 840 元。