林西选煤厂精煤泥弧形筛气动式击打器的参数优化.pdf

4 煤炭加工与综合利用 C O A L P R O C E S S I N G＆C O M P R E H E N S I V E U T I L I Z A T I O N No ．1 1，2 01 5 林西选煤厂精煤 泥弧形筛 气动式击打器的参数优化 马瑞平 ，苏壮飞 ，庾朝富 ，任利勤 ，吴文群 ，田春虎 1 ．唐山国华科技有限公 司，河北 唐山0 6 3 0 2 0 ；2 ．北京国华科技集 团有限公司，北京1 0 1 3 0 0 摘 要论述了精煤泥弧形筛用气动式击打器的结构原理及特点；根据林西选煤厂的煤泥 粒度组成特性、粗精煤泥灰分指标及浮选入料粒度上 限控制要求，将 0 ． 1 2 5 m m作为分级 临界 粒度，用筛分效率作为评定指标，根据二组单 因素逐项试验对气动武击打器 的工作参数击 打 间隔时间和击打压力进行优选 ，确定最佳击打 间隔时间为 1 0 s ，最佳击打压力为 0 ． 1 MP a 。 关键词选煤厂；弧形筛气动式击打器；击打间隔时间；击打压力；优化 中图分类号T D 9 4 1 ． 3 文献标识码 A 文章编号1 0 0 5 ． 8 3 9 7 2 0 1 5 1 1 - 0 0 0 4 - 0 5 1 选煤厂概述 林西选煤厂隶属于开滦 集 团 有 限责任公 司 ，为矿井型炼焦煤选煤厂 ，建成之后曾历经几 次改扩建。最近一次是 2 0 0 9年进行的技术改造 ， 采用预先不脱泥、不分级的无压给料三产品重介 质旋流器一煤泥重介质旋流器一煤泥二次浮选工 艺流程 ，改造后年处理能力 由原来 的 1 3 0万 t 提 高到 1 8 0万 t 。在技改过程 中，采用 了两台并联 的面积分别为 7 ． 7 i n 、筛缝为 0 ． 4 m m的翻转弧 形筛作为精煤泥弧形筛，其人料为精煤磁选机尾 矿。该弧形筛的作用一是将筛上粗精煤泥脱 泥 、脱水 ，为后 续 的离心脱 水 回收作业 创造条 件；二是控制筛下的浮选人料粒度上限，以保证 浮选作业的工艺指标。为充分发挥该设备的作 用 ，2 0 1 3年 9月安装了由北京国华科技集团有限 公司研发的 G H Q D型气动式击打器 ，2 0 1 4年 1 1 月至 2 0 1 5年 1月 ，在 正常生产 的条件下进行 了 气动式击打器的参数寻优试验。 2 GHQD型气动式击打器结构原理及特点 2 ． 1 结 构 弧形筛气动式击打器是由电控装置、气控装 置、气缸、击打装置等部分组成 如图 1 所示 。 电控装置包括开关、P L C 可编程逻辑控制器 、 接线端子排等；气控装置包括三联体、二位五通 电磁阀等；击打装置包括钢结构的连接体、聚氨 酯材料击打头等。 图 1 气动式击打器 结构示意 2 ． 2工作 原理 弧形筛气动式击打器是以压缩空气为动力 源 ，通过电控装置中的 P L C对气控装置 电磁阀进 行控制 ，将压缩空气输给气控装置，压缩空气经 气控装置的过滤和控制 ，输入到气缸 内，完成气 缸的进气过程 ；P L C控制 电磁阀不同出气孔的开 收稿 日期 2 0 1 5 -0 7 - 0 2 D O I 1 0 ． 1 6 2 0 0 ／ j ． c n k i ． 1 1 2 6 2 7 ／ t d ． 2 0 1 5 ． 1 1 ． 0 0 2 作者简介马瑞平 1 9 8 1 ～ ，男，河北正定人， 2 0 0 4年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业，工学学士，唐山国华科技有限公司 选煤设计所室主任 ， 工程师。 引用格式马瑞平，苏壮飞， 庾朝富，等．林西选煤厂精煤泥弧形筛气动式击打器的参数优化 [ J ] ．煤炭加工与综合利用， 2 0 1 5 1 1 4 8 ． 2 0 1 5年第1 1 期 马瑞平，等林西选煤厂精煤泥弧形筛气动式击打器的参数优化 5 启与闭合 ，从而控制气缸的动作 ；通过设定 P L C 的参数 ，可以任意控制气缸动作 的时间间隔 ；待 达到所设定的时间，压缩空气从气缸中排 出，完 成气缸的排气过程 。气缸 的进气和排气带动气缸 中活塞杆做往复直线运动 ，活塞杆又与击打装置 连接 ，从而带动击打头完成击打动作。击打头按 设定 的间隔时间和击打压力击打筛面 ，使其产生 振动 ，排除筛缝中间的堵塞物 ，实现对弧形筛筛 面的清理。 2 ． 3 主要 特 点 1 击打 间隔时间调节方便 。只需通过 电控 装置中的 P L C设定所需参数 ，便可在线无级控制 击打间隔时间。 2 击打压力调节方便。只需调节气控装置 中三联体气缸的进气气压 ，即可在生产 中随时调 节击打压力。 3 低故 障率 ，低噪声。气动式击打器结构 简单，只需要安装由气缸带动的简单钢结构连接 体和击打头，避免了传统机械式击打器在使用过 程中易出现的故障，并降低了噪声。 3 气动式击打器参数优化研究试验方案 为了更好地发挥气动式击打器的优点，提高 精煤泥弧形筛的筛分 、脱水效果 ，寻找出林西选 煤厂适用的最佳击打间隔时间及最佳击打压力， 2 0 1 4年 1 1 月至 2 0 1 5年 1月，在正常生产的条件 下进行 了气 动式击打器参数寻优的工业性试验 。 试验采用二组单因素逐项进行试验的步骤，即先 固定击打压力为 0 ． 5 MP a ，寻 出最优击打 间隔时 间 ，然后固定最优击打间隔时问，寻出最优击打 压力。试验条件见表 1 。 表 1 气动式击打器两因素三水平试 验条件 4 精煤泥弧形筛入料分析及评定指标 在气动式击打器参数寻优的对比试验中，对 所采集 的煤样均严格根据 G B ／ T 4 7 72 0 0 8 煤 炭筛分试验方法的要求，按照预先湿法脱泥一 干法筛分的步骤进行。表 2所列为先后 6次采集 的弧形筛人料粒度组成平均值。 表2 精煤泥弧形筛入料粒度组成 平均值 林西选煤厂人选 的原料煤为肥煤 ，属我 国的 稀缺煤种。从合理利用宝贵资源出发，该厂的最 终精煤灰分指标小于 1 4 ． 5 0 ％ 将此精煤 与进 口低 灰精煤混掺后再去炼焦 。结合选煤厂的精煤灰分 指标和弧形筛人料粒度组成，可作以下分析 1 入料 中大于 0 ． 5 m m 的超粒 产率 达 8 ． 3 1 ％ ，这些颗粒大于煤泥浮选人料粒度上 限， 若进入浮选设备 ，极有可能损失在尾煤 中。弧形 筛入料来 自于精煤磁选机尾矿 ，而精煤磁选机的 人料 ，又来 自精煤脱介筛的筛下水 ，所以精煤泥 弧形筛入料 中含有大于 0 ． 5 mm的超粒是不可避 免 的。一般认 为其产率不超 过 1 0 ％时 ，属正 常 现象。 2 人 料 中 0 ． 2 5～0 ． 1 2 5 m m 粒 级 灰 分 为 1 4 ． 6 5 ％ ，与最终精煤灰分 1 4 ． 5 0 ％相差很小，它 表征林 西 选 煤 厂重 介 系 统 的分 选 下 限 已接 近 0 ． 1 2 5 m m。入料中大于 0 ． 1 2 5 mm各粒级累计产 率达 4 0 ． 1 3 ％ ，加权平均灰分 为 1 4 ． 0 3 ％ ，已是 灰分合格产物。弧形筛 的工艺要求之一是将这些 物料尽可能多的从筛上物中回收。 3 入料 中小于 0 ． 1 2 5 mm各 粒级灰分均高 于最终精煤灰分指标 ，尤其是小于 0 ． 0 3 0 m m粒 级 ，其产率最大 ，为 2 8 ． 4 3 ％ ，是主导粒级，其 灰分高达 2 4 ． 6 3 ％。为保证精煤产 品质量 ，精煤 泥弧形筛的另一工艺要求是将这部分物料尽可能 多的从筛上物中脱除 ，即让其进入筛下水越多越 好 ，由浮选作业对其进行有效分选。 4 入 料 中 0 ． 50 ． 2 5 m l T l 粒 级 灰 分 为 1 3 ． 8 0 ％ ，小于最终精煤灰分。这些大于 0 ． 2 5 m l n 粒级的低灰煤粒，无论使用何种浮选设备， 其可 燃体回收率一般小于9 0 ％。从技术经济角度考虑， 6 煤炭加工与综合利用 2 0 1 5年第 1 1期 灰分已合格的粗粒 ，没有必要进人浮选作业重复 分选 。 据上分析 ，作为浮选生产系统粒度控制作业 的精煤泥弧形筛，结合该厂的精煤灰分指标及其 本身的入料粒度组成，将 0 ． 1 2 5 m m视为规定粒 度即分级粒度临界值大于0 ． 1 2 5 131 11 “1 颗粒视为 粗粒，这些粗粒应尽可能多地正配在筛上物中， 即粗粒 物的正配效率越高越好 ；小于 0 ． 1 2 5 m m 颗粒视为细粒 ，这些细粒应尽可能多地正配在筛 下物中 ，即细粒物 的正配效率越大越好。为此 ， 将粗、细粒物正配效率的综合值筛分效率作 为精煤泥弧形筛工艺效果 的评定指标。 5 击打间隔时间寻优 根据在击打压力为 0 ． 5 MP a 、击打间隔时间 为 4 s 、7 s 、1 0 s 试验时所取得的入料 、筛上物、 筛下 物 的 粒度 组 成 ，按 照 G B ／ T 1 5 7 1 62 0 0 5 煤用筛分设备工艺性能评定方法的规定，计 算出筛分产物产率， 粗、细粒物正配效率和筛分 效率，以击打间隔时间1 0 s 试验为例， 表 3 列出 了筛分产物产率计算步骤，表4列出了计算入料 的计算步骤 ，并以此求得筛分效果评定指标。 表3 击打间隔时间1 0 s 的产率计算表 表4 击打间隔时间 1 0 s 的计算入料数据 0 ． 5 0 0 2 6 ．1 6 0 ． 5 0 o ～0． 2 5 0 3 7 ． 5 3 0 ． 2 5 0 ～0． 1 2 5 2 4． 3 4 O ．1 2 5 ～0． 0 7 5 4 ， 4 9 0 ． 0 7 5 ～0． 0 4 5 1 ． 9 0 0 ． 04 5～0． 0 3 0 0． 9 2 0 ． 0 3 0 4． 6 6 合计 1 0 0 ． 0 0 8 ． 5 4 1 2 ． 2 4 7 ． 9 4 1 ． 4 7 O ． 6 2 0 ． 3 0 1 ． 5 2 3 2 ． 6 3 O ． 3 2 3 ． 0 8 l 1 ． 1 1 1 5 ． 4 0 9 ． 2 3 3 ． 9l 2 4 ． 3 2 6 7 ． 3 7 粗粒 筛上 产物实际产率 ∑ G 。 G 2 i C 。 G 2 i yc ∑ 2 3 2 ．6 3％ 2 2 3 ．08 ‘ 1 0 0％ 细粒 筛下 产物实际产率 f 1 0 0％一 3 2 ． 6 3％ 6 7 ． 3 7％ 粗粒物正配效率 E 是指筛上物 中粗粒物料 占入料的百分率， 其计算式如下 1 0 0 ％ 1 c． t ％ 2 式 中 粗粒 筛上 产物的理论产率 即计 算人料 中粗粒 物含量 ， ％ ，根 据 表 3 ，7 4 3 ． 2 3 ％ ； M 粗 粒 筛 上 产物 的错 配 物含 量， 即粗粒 筛上 产 物中细粒物料 占 人料的百分数 ， ％ ； O 粗粒 筛 上 产物 中的细粒 物含量 占本级 ，据表 3 ，O 1 1 ． 9 7 ％。 则 业-3 _ ％ ％ E 。 1 0 06 6 ． 4 4 ％ c一 4 3 ． 2 3 一 一 细粒物正配效率 E 是指筛下物 中细粒物料 占人料的百分数，其计算式如下 跖 2 眦 卯卯 舳眦 n b 呲 2 0 1 5年第 1 1 期 马瑞平，等林西选煤厂精煤泥弧形筛气动式击打器的参数优化 7 1 0 0 ％ 3 ， 慨 ％ 4 式中 细粒 筛下 产物的理论产率 即计 算人料 中细粒物含 量 ， ％，根据 表 3 ， f ． 5 6 ． 7 7％ ； 一 细粒 筛下 产物的错配物含量 ，即细 粒 筛下 产 物中粗 粒物料 占人料 的百分数 ， ％ ； 细粒 筛下 产物中的细粒物含量 占本级 ，据表 3 ，U o 2 1 ． 5 3 ％。 则 蛆 1 4 ． 5 1 0 09 3 ． 1 3 ％ 一 5 6 ． 7 7 一 ‘ ＼ 筛分效率 s i 的计算式有多种，G B ／ T 1 5 7 1 6 中采用的如下 S jE 。E f 一1 0 0 ％ 5 则 S 9 3 ． 1 36 6 ． 4 41 0 05 9 ． 5 7 ％ 以上述方法亦可计算出击打间隔时间 4 s 、7 s 试验的各项指标，具体结果见表 5 。以此可绘 制出工艺指标与击打间隔时间关系图，见图 2 。 由表 5 、图 2可看出 表 5 不 同击打 间隔时 间对应的各项指标 击打压力 0 ． 5 MP a 试验 日期 2 0 1 4年 1 1月 1 9目 击打间隔时间／ s 4 7 1 0 筛上物 2 3 ． 9 2 2 7 ． 8 O 3 2 ． 6 3 计算产率／ ％ 筛下物 7 6 ． 0 8 7 2 ． 2 0 6 7 ． 3 7 入料 1 0 0 ． O 0 1 0 0 ． O 0 1 0 0 ． O 0 筛上物 6 5 ． 5 O 5 8 ． 1 3 5 6 ． 2 4 实测浓度／ ％ 筛下物 l 3 ． 6 8 l 4 ． 8 8 l 5 ． 7 5 入料 1 6 ． 7 1 1 8 ． 6 7 1 9 ． 1 3 实测干煤泥处理量／ t ． h． m 一 l 2 5 4 2 5 4 2 5 4 筛上物灰 分／ ％ 1 3 ． 0 4 1 4 ． 0 3 1 3 ． 6 7 细粒物正配效率／ ％ 9 6 ． 5 2 9 4 ． 3 4 9 3 ． 1 3 粗粒物正配效 率／ ％ 5 4 ． 5 1 5 9 ． 0 8 6 6 ． 4 4 筛分效率／ ％ 5 1 ． 0 3 5 3 ． 4 2 5 9 ． 5 7 均方差0 ． 4 9 0 ． 5 6 1 ． 0 5 1 按 G B ／ T 1 5 7 1 6 2 0 0 5要求 ，击打间隔时 间的三次试验所取得的均方差远远小于临界值 4 ， 静 鞍 图 2 弧形筛工艺指标与击打间隔时间关系 表征了筛分试验过程的数据可靠、可信。 2 比照 G B 5 0 3 5 9 2 0 0 5 煤炭洗选工程设 计规范 ，煤泥筛 筛缝间隙为0 ． 4 m m 单位处理 能力应大于 2 ． 5 0 t ／ h m ，本次试验的设备处 理量基本符合工业生产实际情况。 3 随着击 打间隔时间的延长，筛下物产率 随之减小 ，这表明击打频率越小 ，煤粒透筛概率 就越小。图 2曲线直观表明细粒物正配效率有所 降低，但比较平缓，而粗粒物的正配效率有所增 加 ，变化幅度较大 ，筛分效率增加的幅度也很明 显 ，所以确定击打间隔时间以 1 0 s 为宜。 4 随着击打 间隔时间的延长，弧形筛 的泄 水量有所降低，筛上物的浓度也随之减小。但击 打间隔时间为 1 0 s 时，弧形筛未发现跑水现象， 筛上物浓度为 5 6 ． 2 4 ％ ，符合后续作业要求。筛 上物的细泥脱除率 即细粒物的正配效率 仍保持 在9 0 ％以上，筛上物灰分依旧低于最终精煤灰分 指标 。 6 击打压力寻优 确定击打间隔时间为 1 0 S ，弧形筛单位处理 量 5 ． 0 t ／ h m ，把击 打压力分别调整到 0 ． 1 MP a 、0 ． 3 MP a和 0 ． 5 M P a进行试验 ，试验的各 项指标见表 6 ，以此绘制 的工艺指标与击打压力 关系图见图 3 。 由表 6 、图 3可以看出 1 三组试验 的筛上 物灰分 均低于 1 4 ． 5 ％， 满足林西选煤厂粗精煤泥灰分要求 。 2 小于 0 ． 1 2 5 m m细泥脱除率 即细粒物正 配效率 随着击打压力的增加有所增加，但增加 幅度平缓。 3 粗粒物正配效率随着击打压力的减小而 8 煤炭加工与综合利用 2 0 1 5年第 1 1 期 增加 ，且幅度明显 ，与此相应的筛分效率变化趋 向亦很显著 。 表6 弧形筛不同击打压力时的各项指标 击打间隔时间 1 0 s 试验 日期 2 0 1 5年 1月 9日 击打压力／ MP a 0 ． 1 0 ． 3 0 ． 5 筛上物 2 5 ． 8 9 2 4 ． 2 6 2 1 ． 7 3 计算产率／ ％ 筛下物 7 4 ． 1 1 7 5 ． 7 4 7 8 ． 2 7 人料 1 0 0 ． O 0 1 0 0 ． O 0 1 0 0 ． O 0 筛上物 5 9 ． 8 2 6 5 ． 1 5 6 6 ． 9 3 实测浓度／ ％ 筛下物 1 6 ． o 9 1 7 ． 3 8 1 8 ． 2 4 入料 2 0 ． 3 3 2 1 ． 1 3 2 O ． 6 5 实测干煤泥处理量／ t． hI n 一 筛上物灰分／ ％ 1 3 ． 0 8 1 3 ． 4 1 1 3 ． 2 9 细粒物正配效率／ ％ 9 5 ． 7 2 9 6 ． 2 9 9 7 ． 3 0 粗粒物正配效率／ ％ 6 0 ． 7 6 5 4 ． 3 5 5 1 ． 7 2 筛分效率／ ％ 5 6 ． 4 8 5 0 ． 6 4 4 9 ． 0 2 均方差0 ． 5 7 1 ． 1 1 1 ． 4 3 图3 弧形筛工艺指标与击打压力关系示意 4 从粗 、细粒物 的正配效率两方面综合 考 虑 ，击打压力为0 ． 1 MP a时筛分效率为 5 6 ． 4 8 ％ ， 为最高值。 5 通过林西选煤厂精煤泥弧形筛气动式击打 器的工作参数优化试验，确定其击打间隔时间为 1 0 S ，击打压力为 0 ． 1 MP a 。据统计 ，对应该参数 时的筛下物 即浮选人料 中，大于 0 ． 5 m m粒级产 率为 0 ． 5 5 ％，O I 5～ 0 ． 2 5 l n m粒级产率为 3 ． 6 9 ％， 基本符合浮选人料粒度控制的工艺要求。 6 以上三组试验的单位处理量均在 5 ． 0 t ／ h i n 的水平。在这样大生产量条件下都能取 得合格的指标，如果投入正常生产，弧形筛筛分 产物的质量应该是能够保证的。 7结语 为充分发挥精煤泥弧形筛的作用 ，在其上安 装的 G H Q D型气动式击打器具有两个可调 的工作 参数击打间隔时间和击打压力 ，可根据入料 性质、粗精煤泥灰分要求及浮选工艺要求进行优 化调节，以达到最佳的工艺效果 。根据林西选煤 厂精煤泥弧形筛的人料粒度组成 ，结合粗精煤泥 灰分指标确定 0 ． 1 2 5 m m为煤泥分级粒度临界值。 从粗 、细粒物料正配效率两方面综合考虑 ，以筛 分效率作为评定指标进行了系列优化试验 ，优选 出了最佳击打间隔时间为 1 0 s ，最佳击打压力为 0 ． 1 MP a 。在此参数下可 以取得 回收质量合格粗 精煤泥和控制浮选人料粒度上限的工艺效果。 林西 选 煤 厂 重 介 系 统 的 分 选 下 限 接 近 0 ． 1 2 5 m m，而 目前使用的精煤泥弧形筛筛缝间隙 为 0 ． 4 mm，由此 导致粗 粒物 的正 配效率偏 低。 鉴于气动式击打器具有 良好的工作效果 ，应考虑 适当减小筛缝间隙至0 ． 3 5～ 0 ． 3 0 m m，以便更多 地 回收粗 精 煤 泥 ，减 少 进 入 浮 选作 业 的大 于 0 ． 2 5 m m粒级低灰颗粒的数量。 、 、 干法末煤跳汰机技术及装备研究项 目通过鉴定 中国煤炭工业协会于2 0 1 5年 9月组织专家对唐山开远选煤科技有限公司完成的 干法末煤跳汰机技术及装备研究 项 目进行了评审，鉴定结论为整体技术水平为国际先进。 该项 目是在研究和分析 国外干法跳汰机选煤的基础上，研究并开发出的新一代 T F X型干法末煤跳汰机 ，在分选床的 布风均 匀机构 、传动方式、 固定方式和设备 自动控制 方式及供风 除 尘工 艺上 ，进 行 了 系统的研 究、设计 和创新 ，总体技 术水平达到了新的高度。入料粒度 1 3 0 mm，外水分小于8 ％，处理能力为1 4 t ／ m h 。分选粒级 l 3一 l m m，可能偏 差 E 0 ． 2 3 8 0 ． 2 0 3 ，0 ． 2 7 3 ，数量效率 叼8 4 ． 4 3 ％ 8 9 ． 5 4 ％，7 9 ． 3 3 ％ ，电耗 0 ． 7 1 5 k W h ／ t ，均优于国外同类产品。 排尘浓度 1 7 m S ／ m 低于国家允许排放浓度 。建设投资1 ． 7 5元／ t ，运行成本 1 ． 9 2元／ t 。产品已形成系列，单台处理能力 高达 1 3 0 t ／ h 。 用该机分选末煤，具有不用水、耗电少、吨煤投资低，加工成本少等优点，具有广阔的推广前景。 任尚锦