1、煤炭破碎機的技術要求
煤炭破碎機的技術要求為了最大限度地實現矸石同煤的單體解離 , 增加原料的比表面積 , 提高煤炭質量 降低灰分、提高發熱量 , 除去煤中的硫、磷等有害物質 , 減少煤炭在燃燒時對大氣造成的污染 , 必須對煤炭進行有效的粉碎。
近年來 , 破碎機作業越來越受到重視 , 主要原因是煤炭破碎效果不但直接影響整個洗選系統的技術量進行調節、記錄、計算等。電磁式流量計在選煤廠主要用來測量浮選入料、液體及水的流量。
1.1　嚴格控制產品粒度
在經濟方面 , 煤炭用戶對產品粒度的要求非常嚴格 , 不同的用戶有著不同的粒度要求 , 而且這種要求隨著市場在不斷變化 , 一旦達不到要求就會使煤炭滯銷或因粒度超限而拒付貨款 , 直接影響煤炭企業的經濟效益。同時 , 不同時期、不同粒度規格的產品價格不同 , 企業為了獲取最大限度的利潤也必須依靠有效的破碎作業。
在技術方面 , 不同的洗選設備有著不同的處理粒度范圍 , 必須通過破碎作業 , 才能滿足洗選設備的要求。重介質旋流器是分選效率很高的洗選設備 , 適應性強 , 易于實現自動化 , 使用非常廣泛但如果洗選產品粒度超限 , 極易造成泵或管道的堵塞 , 使其不能發揮高效的作用 , 為了解決這個問題就必須通過破碎作業嚴格保證入料粒度。
1.2　降低破碎機過程的過粉碎
破碎過程中的過粉碎 , 不但造成資源的浪費影響煤炭企業的經濟效益( 尤其是無煙煤的破碎 ), 而且會使選后粉煤水分增加 , 煤泥水系統壓力增大 , 精煤實際產率降低。隨著環保要求的提高以及粉煤處理費用的增加 , 將粉煤出量降至最低就成為破碎作業的關鍵所在。
1.3　大處理能力
近年來 , 年產量 500萬 t甚至 1 000萬 t以上的大型、特大型選煤廠日益增多 , 選煤流程的日益簡化要求有處理能力在 1 000 ～2 000t/h甚至3 000t/h大處理能力的分級破碎設備與其相適應。
1.4　設備運行的高可靠性
分級破碎設備作為洗選準備系統的關鍵設備采用開路破碎 , 實現分級破碎的雙重功效 , 一旦設備出現問題 , 整個洗選系統將不能正常運行 , 所以設備的高可靠性是該類設備成功應用的前提。
1.5　低維護量和檢修的簡易性
對于大型高產高效的現代化選煤廠 , 設備必須滿足自動化程度高、維護量低的條件。同時 , 作為大處理能力破碎設備 , 整機重量大 , 一般在現場很難整體解體檢修 , 所以要求其主體部件保證長期的運行穩定性 , 耐磨件也要求在現場就可以很方便地更換。
2　煤炭破碎設備的主要類型及性能特點
目前 , 破碎機有許多種 , 按其破碎物料的主要作用力大致可分為擠壓型、沖擊型、剪切型三種。
2.1　擠壓型破碎機
主要包括顎式破碎機、旋回破碎機、圓錐破碎機、光面或槽型齒面的輥式破碎機等。其工作原理為: 物料在破碎機械的固定齒板和可動齒板之間受到擠壓、劈裂和彎曲作用而被破碎。該種破碎機對破碎腔內的物料混雜破碎 , 極易形成過粉碎 , 且容易形成大片狀產品 , 不能保證產品粒度 , 功率消耗大。主要用于堅硬物料的破碎 , 在金屬礦山和碎石料領域應用廣泛。目前 , 只有一些老選煤廠還在應用此類設備。
2.2　沖擊型破碎機
主要包括反擊式破碎機、環錘式破碎機等。該種破碎機是以高速運動的錘頭打擊物料 , 每次打擊后 , 物料加速飛向沖擊板 , 沖擊、反沖擊的反復作用以及被打擊物在破碎腔內的相互破碎沖擊 , 還有一部分在打擊刃和沖擊板作用下被剪切 , 從而實現破碎物料的目的。這種破碎方法可控性很差 , 最后會導致產生大量粉煤 , 對于硬度不高且脆性很高的煤炭用這種方法破碎時情況更為糟糕 , 而且對入料粒度有限制 , 不適合煤炭的粗、中碎作業。比較適合于電廠、焦化廠煤炭的粉碎作業。
2.3　剪切型分級破碎機
煤科總院唐山分院研制的新齒型分級破碎機、英國 MMD公司的雙齒輥分級機、德國的 WMG型輥碎機以及德國的 KRUPP公司生產的雙齒輥破碎機都屬于該種類型破碎機。這類破碎機充分利用了巖石、煤炭、焦炭等的強度特性 表 1 , 通過對物料的剪切、拉伸、彎曲、刺破、折斷、劈裂等作用實現破碎的目的。由于破碎原理先進 , 該種破碎機的節能降耗效果明顯。
在破碎煤炭、焦炭、石灰石等中硬物料時 , 剪切型分級破碎機的能耗為 0.21～0.45kW·h/t, 顎式破碎機 0.46～1.5kW·h/t, 反擊式破碎機 0.94～1.27kW·h/t, 環錘破碎機 0.86～1.24kW·h/t,傳統齒輥破碎機 0.35～0.56 kW·h/t。
表 1　煤炭強度特性表
抗壓強度 /MPa 抗剪強度 /MPa 抗拉強度 /MPa
5～50 1.1～16. 5 0.25～5.9
10～16 2.5～5 1.5～2.5
1 0.25～0.15 0.009～0.06
3　分級破碎設備在國內推廣應用情況
3.1 認同的普遍化
幾年前 , 只有部分用戶認識到分級破碎設備的技術優勢并在生產實踐中加以應用。而今 , 隨著應用范圍的逐步拓展 , 該類設備所體現出的明顯的技術進步逐步為整個行業所認可與追隨。從設計單位推薦到業主的主動要求 , 從只是大型生產企業應用到廣大中小企業主的積極選用 , 全面地替換老式齒輥破碎機、環錘式破碎機、顎式破碎機等 , 體現出新技術的勃勃生機與業界的普遍認同。
3.2　國外產品與國內產品都得到了廣泛的推廣應用
過去, 國內分級破碎設備實際處理能力一般在300t/h, 只能滿足中小選煤廠的使用, 而大型分級破碎設備只能依賴進口。上世紀 80年代至今, 我國已投入了大量的外匯用于購買國外 ABON、MMDPCC、AUBEMA等各公司的大型破碎設備及其配件該種破碎機的價格及后續的配件費用對于中國企業的承受能力來說是非常高的, 同時還存在著供貨周期長、配件費用高、售后服務復雜等問題。
煤科總院唐山分院的 SSC大型分級破碎設備 ,正是為了適應這種日益增長的技術和市場需求而研究開發的。新齒型分級破碎機近年來被廣泛使用并取得了很好的效果 , 獲得了巨大的經濟和社會效益 , 在此實踐基礎上 , 并有基金課題和部級課題的深入研究及實踐總結作先導 , 獨立開發了具有高處理能力、高可靠性、極低過粉碎的大型分級破碎設
備。
SSC系列大型分級破碎設備現已在多處成功應用 , 整機主要標準部件均采用國際同類產品所采用的國際知名品牌 , 同時采用高強度整體軸承座和多層鋼板焊接的整體機架。使用實踐證明 , 該設備具有可靠性高、處理能力大、保證粒度好、粒度剛性可調等突出優點。可靠性和工藝性能與國外同類產品相當 , 不但完全可取代進口產品 , 而且還具備一些國外產品沒有的先進功能 , 結束了目前我國選煤廠大型分級破碎設備完全依賴進口的狀態 , 使我國的破碎技術達到一個新水平 , 填補我國該項技術、產品領域空白 , 為國內高端用戶提供了更多選擇。
3.3　使用范圍擴大化
最初 , 分級破碎設備主要用于原煤的分級破碎。隨后 , 又利用其嚴格保證粒度、過粉碎低的特點用作精煤、焦炭等的粒度把關設備。近年來 , 又利用其處理能力大、嚴格保證產品粒度、齒部使用壽命長的優點用于矸石、石灰石、鋁礬土礦的破碎。應用領域逐步從選煤廠拓展到電廠、非金屬礦、化工等行業。
4　存在的主要問題
4.1　缺乏理論總結與研究
目前, 分級破碎設備的使用日益普及, 使用效果也得到廣泛的肯定, 應該說從實踐的層面看很成功。但一項新技術成熟的重要標志, 同時也是該類設備能突破自身技術取得實質性飛躍的標志是最終形成一個好的理論體系。作者查閱了大量的國內外的相關論文、著作與專利, 發現真正從理論層面對分級破碎技術進行總結、闡述的很少, 絕大部分停留在使用經驗總結的較低層面上。作者也試圖用Griffith的裂縫理論對加載速率與破碎功耗及破碎塊度預測等相關技術細節加以理論上的提升, 但也只是淺嘗輒止, 沒有跟進的試驗加以深化和系統化,距離形成能夠指導實踐的理論還有相當的工作要做。
4.2　指標需要精細化
除理論研究欠缺外 , 目前存在的另外一個更實際的問題是參數的精細化。分級破碎技術雖說是從破碎引伸出來的技術 , 但它不僅僅是單純的破碎,與選煤工藝有著非常密切的關系。選煤工藝的多樣性和各工藝的自身特點都對粒度、過粉碎有著特殊的要求。要想很好地與之配合并最大程度地發揮各類設備的性能 , 使各項技術參數達到最佳 , 必須對分級破碎的各項技術指標精細化和標準化。相關指標主要包括: 限上率、過粉碎率、破碎比、處理能力、破碎強度等。
5　分級破碎設備選擇建議
5.1　合理選型
好的技術、先進的產品要想達到理想的使用效果 , 合理選型是關鍵; 分級破碎雖然從表面上看只是一臺單機設備 , 但必須從整個選煤系統的角度考慮與選用才會得到理想的使用結果。
5.2　針對不同的選煤系統
不同的主洗工藝 , 如跳汰、有壓重介旋流器、無壓重介旋流器、淺槽等因其洗選側重點有所不同 , 對入選原煤的粒度要求也有細微的差別。
5.3　針對不同的煤質情況
處理能力、煤炭硬度、矸石含量、矸石硬度直接決定了破碎機的裝機功率 , 而入料粒度組成則是確定分級破碎設備通過能力的決定因素。
5.4　綜合考慮技術性能與價格
綜合考慮粒度、處理能力、過粉碎、破碎齒使用壽命等因素 , 客觀地選擇性價比最適合的產品至關重要。
5.5　廠型不同
新建與老廠房改造情況不同 , 選擇側重點也不同。新建廠房主要考慮設備技術的先進性、可靠性。如系統允許可采用原煤經分級破碎直接進入主洗的簡化流程 , 設備處理能力也應留出增產時的富余空間。老廠改造因已經配備篩分、手選等工藝 ,可用分級破碎設備破碎篩上物 , 發揮其成塊率高的優點 , 但要考慮新設備外型尺寸、整機重量等是否適合于老系統 , 設備處理能力只要達到現流程技術要求即可。
5.6　煤中雜物種類與數量
所謂煤中雜物是指鐵器 , 大塊木頭、炮線等。因分級破碎設備一般破碎強度都在 160MPa以上 ,而矸石硬度多在 120MPa以下 , 所以矸石可不必過多考慮。
不同原煤 , 其雜質含量差別很大。一般大的礦井多采用綜采方式 , 則主要雜質為鐵器 , 只要配備效果較好的除鐵設備即可采用分級破碎流程。如果是外購煤 , 且多為小窯煤 , 則木頭、炮線等雜物較多 , 建議采用先篩分 , 經手選除雜然后破碎 , 效果較好。另外 , 如原煤煤質較差 , 夾矸煤多 , 需要將煤破碎至較小粒度才能達到洗選指標時 , 由于小粒度范圍內分級破碎效果變差 , 此時也不推薦用分級破碎的簡化流程。
6　結語
(1) 分級破碎機作為一種全新理念的破碎設備 , 具有簡化工藝流程、結構簡單、嚴格保證粒度等明顯優點 , 是煤炭及焦炭破碎作業的首選設備 ,近幾年來在國內煤炭行業得到了廣泛的應用, 并取得了很好的使用效果。
(2) 分級破碎設備在得到廣泛推廣的同時,也存在著一定的問題。影響實際應用的問題主要是技術指標不細化 , 較粗放 , 需要進一步精細化。影響進一步發展并實現質的飛躍的問題是缺乏理論總結與研究。
(3 )先進的設備、好的技術產品必須在合理選擇的基礎上才能發揮更大的作用而不至于出現因選型不合理而影響生產的問題。
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