塊煤分級破碎機改造實踐分析

郭 杰

（山西焦煤西山煤電馬蘭礦選煤廠， 山西 古交 030200）

引言

破碎是塊煤洗選的一個重要環節，根據洗選需要調整破碎機出料粒徑對提高選煤廠經濟效益具有一定的促進意義[1-2]。但是由于破碎機破碎輥、破碎齒均已固定，貿然更改破碎輥間距、破碎齒等，不僅無法起到預期改造效果，而且會降低破碎機使用效率[3-4]。文中以山西某礦采用的2PLF75200 破碎機為工程實例，根據選煤廠需要對破碎機進行改造，將出料粒徑由80 mm 以下降低至50 mm 以下，改造完成后的破碎機運行效率更高、出料粒徑集中程度有所提升，取得顯著的改造效果。

1 工程概況

隨著煤炭洗選技術的不斷提升，選煤廠對產品粒級、精煤回收率以及破碎效率等要求均有所提升，選煤廠若仍采用以往的分級破碎設備難以滿足使用需要。山西某選煤廠有塊煤、末煤兩個洗選工藝系統，粒級在200～13 mm 間的塊煤采用分選機分選后，得到的粒級在80 mm 塊煤采用輥式破碎機破碎至80 mm 以下，塊煤洗選產品有粒級80～50 mm 大塊煤、50～25 mm 中塊煤、粒級 25 mm 以下小塊煤以及粒級13 mm 以下洗混煤。選煤廠采用的破碎機破型號為2PLF75200，碎輥長度2400mm、中心距590m，裝機功率2*75 kW，處理能力350 t/h，配套使用的減速器型號為H2SH07。

由于大塊煤銷售價格低于中塊煤、小塊煤等產品，為了提高選煤廠生產效益，對采用的輥式破碎機進行改造，將出料粒徑由80 mm 降低至50 mm 以內。但是現實使用過程中堵料事故頻發且齒輥使用壽命較短。經過分析為了降低破碎機出料粒級，僅對齒間距、齒型等參數進行改造，未充分考慮齒形、輥徑等影響，且未對破碎機破碎能力與咬料能力等進行匹配分析，從而導致破碎機改造后性能不能滿足使用需要。

2 破碎機改造方案

為了解決初期改造后破碎機堵料、齒輥使用壽命短等問題，在降低出料粒徑基礎上為降低改造成本，在分析破碎機原有機構基礎上，提出以下改造方案：

1）破碎機電控裝置以及傳動裝置等均可滿足使用需要，因此不做任何改造。

2）對破碎機破碎輥等部件進行針對性設計優化，盡可能利用破碎機原有的基礎、出料口等，從而降低非標部件使用量并降低改造費用。

3）提高破碎機輥徑并增加輥長，達到提升破碎輥咬料能力并增加產能。

4）優化破碎齒結構，合理設計破碎齒長度、間距、大小、數量以及齒前仰角等參數，達到控制粒度目的，盡可能增加50～25 mm 粒級產率；優化破碎齒結構后達到提升破碎齒強度及延長使用時限目的。

3 輥徑及破碎齒機構優化

3.1 輥徑優化

根據有關研究成果，增加破碎機輥徑可增加破碎輥間咬合包角，從而改善咬合包角偏小而引起的咬料能力偏低問題[5]。破碎機輥徑參數依據經驗公式計算求得[6]，得到較為合理的輥徑為735 mm，由于735 mm 輥徑為非標產品，需要針對性生產，若輥徑粒徑選用735 mm 則會顯著增加改造成本。為此，破碎輥選用輥徑750 mm 標準產品，并將兩破碎輥間距由590 mm 提升至690 mm。

3.2 破碎齒優化

塊煤破碎后出料的粒度與破碎齒大小、齒前空間以及齒間距等參數有關，理論情況下出料度為齒前空間的75%、破碎齒間距的60%～80%。根據選煤廠塊煤破碎特征以及現場應用情況，最終選用的破碎齒規格為44 mm×116 mm、軸向齒間距設計為50 mm。

齒前空間受齒直徑、周向齒數以及齒仰角等因素影響，采用模擬分析以及理論計算[7]確定齒直徑d=54 mm、周向齒數 n=20 個、齒仰角 β=38°，按照螺旋方式布置。破碎齒的長短、大小直接影響其強度、使用壽命，為了提高破碎齒使用壽命將齒直徑優化為54 mm；為了確保破碎產品粒度，沿軸向對破碎齒進行優化切割，切割完成后的破碎齒規格為44 mm。具體優化后的破碎齒齒型結構見圖1。

圖1 破碎齒齒型結構（單位：mm）

3.3 改造后的破碎機技術參數

破碎機改造主要針對破碎輥、破碎齒進行，傳動部位、底座基礎以及驅動裝置等均未改變，具體改造后的破碎機技術參數見表1。

表1 改造后的破碎機技術參數

4 改造效果分析

耗時2 個月完成對塊煤破碎機改造工作，并對改造完成后的破碎機出料粒度組成進行分析，具體改造前后破碎機出料粒度分析結果見表2。從表中看出：

1）改造后的破碎機塊煤破碎效率由改造前的72.17%提升至86.48%、破碎效率增加率為14.31%；

2）改造后破碎機出料中粒度13 mm 以下的粉碎產物占比有所降低，從改造前后的24.58%降低至10.45%；

3）破碎機改造完成后出料物粒徑主要集中在50～13 mm、其中粒級在50～25 mm 出料物占比達到59.34%，表明改造后的破碎機可有效控制出料物粒度范圍，并具有一定程度的篩分、破碎功能。

表2 改造前后破碎機出料粒度結果

對改造完成后破碎機運行時供電電流變化情況進行為期6 個月監測，破碎機在運行時電動機電流未有顯著的異常情況，同時破碎機堵料問題未再出現。

5 結論

1）根據選煤廠生產的產品需要，對塊煤破碎機進行針對性改造，改造完成后破碎機可平穩運行，在監測期間（6 個月時間內）破碎機未出現任何故障，改造后的破碎機表現出良好的安全性以及可靠性。

2）改造完成后的破碎機出料產品粒度均在50 mm以內，出料粒徑可調、過粉率有所降低，破碎后物料粒徑集中在 50～13 mm，其中粒級在 50～25 mm 出料物占比達到59.34%。改造后的破碎機可生產更多價格、競爭力更具優勢的中快精煤，可顯著提升選煤廠經濟效益，預計年可增加銷售收入約150 萬元。

3）文中所提破碎機改造方案成本低，改造過程中充分利用破碎機原有的底座、動力系統，僅對破碎機破碎輥、破碎齒進行針對性優化，同時優化后選用的產品盡可能規避非標，以便降低改造成本。