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谈到选煤,怎能绕开“它”!

 五六选煤 2021-01-14

跳汰选煤工艺以其系统结构简单、稳定性高、投资少、生产成本低,且对原煤煤质适应性强等特点,一直是我国广泛应用的选煤工艺之一。在所有跳汰选煤设备中,尤以SKT跳汰机市场占有率最高。

近年来,唐山研究院对SKT跳汰机进行了多项技术改进和创新,先后研发了无背压双盖板阀、复振风阀、新型机体、200mm大粒级排料装置、跳汰机智能集中控制系统等多项专利技术,使该SKT跳汰机的节能降耗性能更突出,适用性更强,分选效果进一步提高。

此外,随着SKT技术的发展与创新,SKT跳汰机应用领域也得到进一步拓宽,近年来在煤矿井下排矸、高密度无烟煤分选、宽粒级分选、末煤分选、大块煤预排矸、城市垃圾分选等方面有了突破性进展。

1、SKT跳汰机技术发展

1.1 风阀

风阀性能对跳汰机分选效果起着决定性的作用。物料实现良好分层,首先要求脉动水流有足够的上冲加速度,将床层整体托起,且维持较长的松散时间,使物料换位分层;其次是针对不同煤质采用有利于其分选的跳汰制度。为此,风阀应能快速开启,并灵活调整分选脉动波形,以获得良好的分选效果。

SKT跳汰机风阀有锥形滑阀、无背压单盖板阀、无背压双盖板阀三种:

①锥形滑阀。普通的立式滑阀阀套与阀芯之间有一定的间隙,实际生产中,当阀芯或阀套上有煤泥水等杂物附着时,容易造成风阀卡住不动的问题。采用变径锥形风阀后,当风阀关闭时,阀芯与阀套抱紧,间隙为零,可避免漏风现象;当风阀开启时,需要有足够的冲力克服摩擦力,因此有短暂的能量储备阶段,一旦压力达到要求,阀芯就会高速运动,爆发力将床层托起,有利于物料的洗选;

②无背压单盖板风阀。通过改变风箱进气结构,将常规单盖板阀的背压转为打开风阀的动力,增加了床层的爆发力,风阀结构简单,维修方便;

③无背压双盖板风阀。通过改变风箱及风阀结构,采用双盖板代替单盖板,克服单盖板阀单侧受力的缺点。双盖板阀在工作状态下,均无背压、无正压,除阀盖的自身重力外(其值较小),所受阻力无突变且基本为零。因此,双盖板阀开关省力,动作灵活,配用小气缸即可实现风阀快速开关和正常工作。

从现场应用的效果来看,双盖板阀开关省力,进风速度快,进风量充足,床层起振迅速,使膨胀期得以有效延长,对分选更加有利。双盖板阀的动力消耗是其他风阀的50%左右,在高压风风压仅为0.2MPa的状态下可正常工作,节能效果好。

1.2 机体结构

SKT跳汰机采用单格室漏斗型组合装配式机体,使单个部件体积大幅减少,整机载荷减少30%左右,降低了厂房负载和用水量,便于运输和安装,同时采用U型振荡的筛下空气室,使洗水脉动更流畅平稳均匀,能耗降低,筛下顶水沿机体全宽度均匀给入,床层脉动平稳,分层精度提高,且减少了机体容水量和各风室之间串风串水现象,洗水脉动特性更加合理,保证了跳汰机的洗选效果。

1.3 排料装置

SKT跳汰机采用无溢流堰仓式排料轮排料,增设了具备防卡矸功效的活动护板,排料量连续、稳定、准确,保障了产品质量。溢流堤可根据煤质变化调节,床层厚度、松散度和分选状态易于稳定。

宽度超过5m的大型跳汰机受到入料方式的影响,沿跳汰机宽度方向容易出现床层不均匀现象,大型SKT跳汰机在一、二段沿宽度各设计了2个浮标,分别并排安装在相应排料道前部,可增加浮标检测的准确性和代表性,浮标采用四连杆角位移式传感器,床层水平运动对浮标影响小,浮标运动灵活,传感器测量精度高,可准确检测床层厚度,为自动排料控制系统提供可靠的参数。同时在排料道内加装了分割板,使得排料道内物料向下移动速度比较均一,并加大了排料轮直径,增大了过料断面,通过粒度可以达到300mm。

1.4 控制系统

跳汰机采用PLC和触摸屏组成的智能控制系统,使调节和显示跳汰机的工作参数便捷,操作简单,同时可以根据要求生成多频、复振等适合煤炭分选的复合跳汰波形,适用洗选加工范围广。

目前国内跳汰机控制多采用比例控制和PID控制。比例控制属于开环控制,控制原理简单,即床层厚多排、床层薄少排,但床层厚度波动较大且需要人为不断对参数进行修正。

PID控制属于闭环控制,但参数很难设置准确,经常出现超调震荡,导致排料时多时少,床层不易稳定。结合比例控制与PID控制的优势,SKT跳汰机采用创新的比例闭环控制,只需简单设置参数,跳汰司机根据化验结果增加或减小浮标配重即可调整产品质量,配合SKT跳汰机稳静排料结构,可使床层控制精度达到±15mm,调整产品质量简单、准确、稳定。

1.5 复振跳汰机

随着煤炭机械化开采程度的提高,6mm以下的末煤入选含量大幅度提升,给普通跳汰机操作造成了一定的困难,如分选指标波动大,不易稳定,透筛严重或精煤灰分不合格。基于此,唐山研究院研制出了SKT复振跳汰机,在主振基础上叠加了一个复振(辅助振动),以延长有效分选时间,减少透筛量,节约顶水,提高处理量。

SKT复振跳汰机可降低跳汰机分选的粒度下限,使细粒物料得到更充分的分选,简化了粗煤泥分选工艺,节省了投资。设备采用的复振风阀由主振阀和辅振阀两部分组成。初期复振跳汰机主振阀采用立式数控滑动风阀,辅振阀采用电动旋转风阀,但由于辅振阀调节不便,目前新型复振跳汰机辅振阀采用新式数控滑阀,辅振阀也可根据需要灵活调整,实现一个周期内一次、两次、三次进气。当主振阀工作时辅振阀脉冲进风叠加在主脉冲上,以此延长床层的松散时间以强化分层效果。

实践表明,复振跳汰机不仅可以提高分选效果和处理能力,还能减少顶水用量。

2、应用实例

2.1 大型跳汰机的应用

目前我国动力煤分选技术与装备在大型化和可靠性方面相对薄弱,难以适应生产形势发展的需求,存在自动化水平较低,单机处理能力较小,对原煤粒度适应性较差等问题。通过对风阀、风箱、机体、排料系统等结构的优化研究,以及对跳汰机的气动元件优化,唐山研究院开发出了SKT-30、SKT-35、SKT-36等大型跳汰机,满足了入选原煤粒度大、范围宽的要求,同时降低了能耗,提高了设备可靠性。

现场使用表明: 当入选原煤粒级为0~120mm时,单台SKT-35跳汰机生产能力可达600t/h,不完善度I1=0.09,I2=0.12,数量效率=95.15%,单台就可以满足年处理能力300万t的动力煤选煤厂需要。在陕西、内蒙古、山西等地,大型智能跳汰机已成功投入工业应用,为选煤企业创造了良好的经济效益。

2.2 井下排矸跳汰机的应用

对煤矿企业而言,大量矸石的无效提升、无效运输以及地面洗选造成资源的巨大浪费和环境污染,井下排矸工艺成为解决以上问题的首选方法。

冀中能源邢东煤矿采用唐山研究院研制的井下SKT-5跳汰机,实现了30~200mm粒级原煤直接进入排矸跳汰机进行洗选的目标。跳汰机分选出合格的精煤产品和矸石,块精煤与矸石经由异型斗式提升机脱水后,所得精煤产品落入精煤皮带运至煤仓,矸石经由矸石转载皮带运至矸石仓进入充填系统。

井下跳汰排矸可以从采煤的源头上实现煤与矸石的有效分离,井下毛煤排出的矸石不需升井,分离后的矸石充填到采空区,既防止了地面采空区域的沉陷,又不需要预留煤柱,可达到以矸换煤的目的。矸石留在井下为减少地面矸石山创造了先决条件,同时避免了井下矸石的无效运输,最大限度地提高了矿井生产效率及企业的经济效益,对于煤矿绿色开采,合理利用资源,减少环境污染,具有重要的现实意义。

2.3 在原煤预排矸中的应用

在一定风水制度下,排料粒度的限制决定了跳汰机的处理粒度的上限。通过提高跳汰机风压和水压,优化SKT跳汰机排料轮以及护板的结构,可保证0~200mm有效分选。

2014年5月陕西禾草沟矿选煤厂使用唐山研究院研发的SKT-2.4单段预排矸跳汰机代替人工筛选来分选30~200mm粒级原煤。单段跳汰机处理量可达80~100t/h,矸石中<1.4g/cm3密度级精煤含量平均为0.23%,1.4~1.8g/cm3密度级中煤含量平均为1.99%,精煤中>1.80g/cm3密度级矸石含量平均为3.80%,分选效果优于动筛跳汰机,生产成本远低于重介浅槽分选机。

2.4 在高密度无烟煤分选中的应用

山西阳煤集团普遍采用13~120mm跳汰洗选工艺,最初使用液压托板排料装置的X系列跳汰机,其装置与德国Batac末煤跳汰机的排料装置相似,但排料结构不能适应生产要求,近几年先后采用SKT跳汰机对原用10余台跳汰机进行了替换,目前产品质量稳定,满足了生产要求。

木城涧煤矿是北京昊华能源股份有限公司最大生产矿井,年产无烟煤250万t,该矿原煤属于老年无烟煤,主导密度级为1.70~1.99g/cm3,与矸石密度(2.09g/cm3)的差距远小于一般煤炭,采用常规重力分选方法难度很大。

2013年11月,唐山研究院设计并建设的木城涧选煤厂正式投入运行,该厂主选设备采用新研制的SKT复振跳汰机,跳汰面积6m2,处理能力为60~100t/h。

生产实践表明: SKT复振跳汰机在分选老年无烟煤中实现了分选精度高,精煤灰分低,技术经济指标优的目标,取得了高密度无烟煤分选的成功。

2.5 在城市垃圾处理领域的应用

随着技术的发展与创新,SKT跳汰机的应用领域也在不断拓展。2014年,厦门瑞科技采用了唐山研究院开发的专门用于城市垃圾分选的SKT跳汰机,并取得了试验的成功。该设备将重产物中的有机物与无机物做到了有效分离,后期又针对垃圾中存在缠绕物的问题,在跳汰机结构上做了进一步改进。最终,SKT跳汰机于2014年8月投入运行,达到了预期的目的。

3、结语

近年来,唐山院研制的SKT跳汰机在风阀、机体结构、排料装置以及控制系统等方面技术水平不断发展与完善,并在多个领域和行业得到了推广应用。

煤炭洗选工艺的选择受到其煤种、可选性和用途等因素的影响,选择经济合理的工艺及设备是选煤工作者需要优先考虑的问题。

在炼焦煤洗选和动力煤洗选方面,跳汰机使用效果理想,工艺简单,可操作性强。同时,SKT跳汰机也可以根据要求在线调节分选密度,对于高密度无烟煤分选有着重介选无法替代的优势。随着SKT跳汰选煤技术的发展及其应用领域的拓展,其应用前景广阔。

(编辑:齐曼)

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