干选机配套设备矸石筛筛分方式研究

干选机配套设备矸石筛筛分方式研究

王常胜 高藤 李建志

山西长治 046032

（漳村煤矿，山西 长治 046000； 太原理工大学， 山西 太原 030000）

摘要：围绕漳村煤矿选矸车间滚轴筛现场运行存在的故障率高，备品备件花费大，滚轴筛的筛下物超标影响煤质，滚轴筛安装地点空间狭小，筛分处理量大等问题。探索研究干选机配套设备矸石筛筛分方式，既要保证筛分效果，达到矸石中炭块回收的效果，又要在这个狭窄有限的空间里，探索研究与滚轴筛同等处理能力的设备，并实现设备不会坏破碎矸石混入到原煤中，同时减少各类事故停机时间和降低配件费用。

关键词：故障率；煤质；处理量；配件费用

一矸石筛筛分方式存在的问题分析

漳村煤矿选矸车间主要负责毛煤预排矸工作，其中滚轴筛作为干选机的配套设备，用来筛选矸石中50mm以下的物料，但是由于滚轴筛齿辊交替运行，兼有一定破碎作用，将矸石挤压破碎混入的原煤中，影响煤的品质，从进而影响了销售；其次，极容易出现堵卡断轴，2022年滚轴筛事故累计影响生产时间59小时，事故率占比为24%，事故停机产生的费用为10万元左右；总计投入配件费30余万元，新滚轴筛价格20多万元左右，每年投入配件费用相当于更换一套滚轴筛设备；最后，滚轴筛的筛片消耗量大，使用新筛片后，滚轴筛的筛下物50mm以上矸石占比为50%，使用3个月后，筛齿磨损变短，间隙变大，筛下物50mm以上矸石占比为70%左右，矸石混入到原煤中，影响了原煤的品质，被迫更换所有齿片，进一步增加了生产成本。

二新型矸石筛设计优化

2.1  筛分方式选取

圆振动筛是具有近似圆运动轨迹的惯性振动筛，这种振动筛又称单轴振动筛。圆振动筛振动源所产生的振动力是一绕定轴、方向呈正规律变化的惯性力，其本质是由偏心质量绕定轴转动所形成离心力。圆振筛的工作原理为，振动筛起动后，振动筛激振器带动振动筛箱一同作定向跳跃式运动，其间，小于晒面孔径的物料通过筛孔落到下层，成为筛下物，大于筛面孔径的物料经连续跳跃运动后从排料口排出，最终完成筛分工作。根据漳村煤矿煤质特点，选用圆振动筛作为矸石筛分方式。设计小时处理能力300t/h。筛孔采用圆孔，直径50mm，振动筛倾角12-15度，采用圆振动形式。

图1振动筛设计尺寸

2.2力学仿真分析

根据尺寸在SolidWorks中对振动筛进行三维建模，振动筛主要由筛箱、激振器、筛网、传动装置、 加强管梁等组成，因振动筛螺纹孔过多以及筛网自身多孔的性质，在Ansys Workbench建立振动筛有限元仿真模型划分网格时会导致网格数量过多，分析求解时速度过慢，而这些孔并不会对振动筛的刚度和强度造成很大的影响，因此将这些孔进行删减，对振动筛进行简化，将简化建模后的三维装配图保存为 x_t 的版本以便于导入有限元软件 Ansys Workbench 中分析。
   根据实际情况，将支撑架与地面设置为固定约束面，将振动筛支撑座与支撑架设置为弹性支承，对该振动筛模型在Ansys Workbench模态分析模块下进行仿真求解。求解结果取前12阶的固有频率进行分析，如下表所示的求解结果的固有频率值和如下图所示的振动模型图：

从模态振型图中可看出，振动筛在高阶模态中，振动筛的变化比低阶的变化的位置整体位置变化不明显，但在振动筛的局部位置变化较为明显。

三应用效果

漳村煤矿矸石筛入料粒度组成见表1

表1入料粒度的组成

最初采用5张板状冲孔筛面，筛面倾角为20°,筛孔尺寸为50x50mm,进行规定粒度为50mm的预先筛分。后因筛分效果不佳，改用2张筛孔尺寸为70x70mm加3张筛孔尺寸为50x50mm的板状冲孔筛面进行筛分，同时在筛板上加装物料拦截减速装置（螺纹钢40根φ50mm*200mm），延长物料与接触时间，提高筛分效果。采用不同筛面的筛分机工艺效果对比表见表2。

表2    不同筛孔尺寸分选效果对比

结果分析得出调整2张筛板为φ70mm筛孔和加装物料拦截减速装置后，筛分效率和限上率得到了有效提升。

漳村煤矿矸石筛调试完成后实测得表3

表3  筛上物50mm以上和50mm以下物料重量测量

结果分析得出定制矸石筛筛分效果较好。

四 经济效益分析

矸石分级筛改造后，选矸车间的单班产量明显提高,从日常实际生产量统计看,筛下物50mm以上矸石占比从70%降低到20%以下，提高原煤发热量，提升原煤品质；改造前平均日处理毛煤仅为1.38万吨，改造完后平均日处理毛煤1.51万吨，日处理能力增长9.4%；        改造前2022年矸石分级筛事故时长达到59小时，选矸车间事故率占比24%，配件费高达30万元左右，经过运行2个月，改造后矸石的分级筛年事故率预估为0.4%，经过年配件费投入8万元，矸石分级筛每年事故率降低23.6%，每年事故费用降低10万元，每年配件费降低22元；改造前矸石分级筛功率为44kw，年消耗电量19万元左右，改造后功率为15kw，年消耗电量6.5万元左右，每年节约电能12.5万元左右；改造后年拖拉起吊更换设备的危险作业次数减少44次，检修人员接触起重伤害安全风险降低，人力成本和安全管理费降低6万元左右，合计每年产生经济效益50.5万元。生产工艺得到优化，设备故障率明显降低,滚轴筛断轴、矸石被破碎后进入原煤等问题得到彻底的解决,减轻了职工的劳动强度。增大了选煤厂单班设备正常运行时间。节约了大量生产资金,效益明显。