重介淺槽分選機系統安全性技術改造

王 瓊

（晉能控股集團煤炭洗選公司精煤分公司晉華宮選煤廠， 山西 大同 037016）

引言

近幾年隨著國內能源消耗的增加，煤炭需求迅速增長，雖然煤炭綜采技術水平越來越先進，但由于我國不同區域地質條件不同，煤炭質量很難滿足綠色潔凈的環保要求，需采用選煤獲得優質煤，以充分利用煤炭資源、減少對生態環境的壓力[1]。潔凈煤技術的推廣快速推動了選煤行業的發展，也提高了煤炭的經濟價值。隨著選煤技術的不斷進步，洗選煤也趨于精細化，塊煤分選質量也獲得很大提高。洗選塊煤采用重介淺槽分選方法進行選煤，此種工藝具有效能高、處理量大、設備耐用性較好，且介質消耗少、產生的次生煤泥少、可靠性高，分選效率高，塊煤排矸簡單方便、高效等諸多優點[2]。淺槽中介分選機的推廣應用后，不同煤礦對淺槽重介性能要求有較大差距，整體趨向于結構簡化、運行可靠性好、操作安全、維護成本低，物料流轉排放及時；運行設備易損件少且易更換，自動化程度高，操控性好；矸石運輸過程平穩，噪聲小、安全性高、易操作。因此對淺槽重介分選機進行結構優化以提高安全性具有十分重要的意義。

1 重介淺槽分選機分選工藝

重介淺槽分選機主要對原煤、塊煤分選，并完成排矸工作，普遍塊煤分選設備在煤炭開采企業應用較多。設備對原煤分選基于阿基米德原理，將不同密度物體在懸浮液中分離[3]。重介質分選機類型較多，但均采用不同方向重介質流保持分選槽密度穩定。重介質流通過垂直、回轉或者水平方式流動，其運動動力來自于機械攪拌，保證了重介顆粒保持懸浮和各層密度的穩定性。由于中間密度150 mm 以上的塊原煤比例低，因此不設定該煤和矸石解離度，分選機設定上限為200 mm，即可降低矸石破碎所需的能耗，也可簡化洗選煤流程、提升脫水效果、降低產品水分。大于200 mm 的初選原煤經固定篩、脫介篩，再由精煤破碎機破碎成不大于80 mm 小塊，精煤碎塊由運輸裝置暫存產品倉庫，在倉庫內完成20 mm 的分級工作，50 mm 精煤碎由重介旋流器再次分選。矸石在固定篩和脫介篩脫介脫水后完成矸石產品的作業。介質在矸石和精煤固定篩、脫介篩篩后，將合格介質回收進行二次循環利用。精煤和矸石稀介質采用磁選回收到介質桶被再次使用，回收的介質與磁鐵礦粉、水混合成濃介再次輸入介質系統二次循環。磁選尾礦在直線脫水篩和振動弧形篩兩次脫水分級后，摻入精煤產品或重介旋流器分選系統，下水匯入煤泥水系統，如圖1 所示。

圖1 重介選煤工藝流程

2 重介淺槽分選機存在的安全問題

重介淺槽選煤機由驅動機構、拖輪組、機張緊裝置、淺槽主體、水平介質槽、上升介質漏斗、排矸刮板組等結構組成[4]。淺槽運行依靠鏈條帶動排矸刮板組在驅動裝置驅動下逆時針在托輪運轉，介質經介質漏斗到達槽體，鏈條在長時間載荷作用下會拉長，必須采用合理的拉緊裝置進行預緊保證淺槽正常運轉。目前煤礦企業的傳統淺槽重介分選機也存在一些問題，涉及安全性的問題如下：

1）重介淺槽分選機的套筒滾子鏈條可靠性差，容易出現鏈條斷裂、刮板易彎曲的問題。

2）分選機總是在固定速度運行，當排矸量任務較少時，不僅浪費電力，也易增加鏈條、刮板的磨損量。

3）排矸刮板局部結構剛度偏低，平面的的均布扁孔降低了筋板強度，甚至造成了厚鋼板彎折問題。

4）機械結構間相互干涉，對后滑道鏈條刮裂的問題分析得知：工作摩擦阻力大造成間歇性卡鏈條問題；滑道處螺栓安裝不規范造成的外露，使鏈條和聯接板外露螺栓冒存在碰撞，引發卡鏈條的問題。

這些故障造成了設備運行狀況不良，在維修過程中也容易發生人身傷害事故，針對這些問題研究改變其機械結構和控制系統，以提高設備運行的安全性和可靠性。

3 重介淺槽分選機機械結構的改進策略

鏈條斷裂原因有材質屈服點低、脆性高，拉伸彈性變形不足，因此采用高強第、高耐磨的韌性材料以降低損傷對材料失效的敏感度。刮板彎曲主要由排介孔排布造成強度下降，且聯接板易出現卡料現象，因此改進鏈接板的截面形狀，在滿足使用的同時，減少物料卡滯問題，結構如圖2 所示。新結構刮板開孔均勻交錯圓孔，并增加中間筋板強化刮板剛度，如圖3 所示。后滑道改造成弧形加延長切線的結構，保證了鏈條帶刮板和滑道之間的平穩運行，減少了額外的機械沖擊，接觸面的原材料選用耐磨鋼板，降低了損耗，延長了設備維修周期，滑道緊固件改為埋頭結構，避免了鏈條和其他機構的沖擊。

通過機械結構改進，極大降低了設備的故障率和維修難度，減少了工人的維修作業次數和作業難度，避免了矸石卡滯等多個作業盲區，進而保證了設備的運行安全和操作者的人身安全。

圖2 聯接板新結構

圖3 刮板開孔簡圖

4 重介淺槽分選機控制系統改進

將重介淺槽分選機采用變頻調速模式，根據生產載荷、進入料量自動調節刮板旋轉速度減少鏈條及刮板不必要的磨損。淺槽采用智能化控制系統，通過PLC 集中控制、密度的自動調節，經多次試驗驗證，淺槽密度控制系統應用后可以減少50%的操作人員，有效避免人為造成的遲漏問題，介質分流和噴水自動啟動減少了重介消耗，見圖4。鏈條通過系統控制采取液壓拉緊方式，不僅操作方便，也避免了人工打扭矩等帶來的安全隱患。系統潤滑采取自動集中注油方式，保證了操作的安全性。設置智能化控制的失速保護裝置，監控刮板運行狀況，避免刮板卡滯帶來的意外傷害。利用集控系統的PLC 邏輯關系設置設備間的安全連鎖和遠程監控、啟停以及故障處理功能。PLC 工作時先掃描端子狀態，將獲取數據輸入狀態寄存器，根據獲取信息按照設定程序發出控制指令，指令輸出映像區被CPU 集中轉存到輸出鎖存器后輸出端子，最終實現控制設備動作。

圖4 PLC 工作過程示意圖

5 結論

對淺槽重介分選機機械結構和控制系統改造后應用效果良好，不僅減少了電力消耗，降低了生產成本，也減輕了工人的勞動強度和作業難度，減少了誤操作的發生，保證了煤礦企業的經濟效益。另外，淺槽重介分選機的結構改進提高了設備運行的可靠性和自動化程度，減少了操作者和設備的直接接觸，從根本上保證了煤炭生產安全。