（机械工程专业论文）细粒湿煤干法筛分工艺与设备的研究.pdf

摘要 、 【煤炭的深度筛分加工是提高煤炭产品质量，改善煤炭产品结构，增加煤矿 、一 经济效益和社会节能效益的有效途径。当前制约深度筛分的关键是现有各种筛 分机难于对潮湿原煤进行细粒级干法筛分，在对潮湿原煤细粒筛分时，常发生 煤泥堵塞筛孔现象，致使筛分效率降低，筛分过程恶化。所以潮湿原煤的细粒 吨 干法筛分是当前世界上研究筛分技术的重点。7 本文对现有筛分法及筛分设备进 ， 行了详细的分析，认为概率筛分法在潮湿原煤的细粒干法筛分中优于其它筛分 法，琴弦筛网对于防止( 或减轻) 煤泥堵孔有突出优点。鉴于此，本文深入分 析了入筛原煤性质对概率筛分过程的影响，研究了煤用概率分级筛的工艺参数， 给出了最佳参数值，为研制煤用琴弦概率分级筛提供了设计依据。 f 一、通过对琴弦概率分级筛工艺参数的研究，得出了筛分分离粒度与琴弦筛网 l 的筛孔尺寸、筛面倾角和筛丝直径之间的关系。课题研制成功的变孔筛网，叠 层琴弦筛网，折面筛网和弧形筛网，这些新型筛网更加适合物料的筛分过程， 提高了筛分效率和处理量，解决了煤泥堵孔的现象。研究开发的q g s 型系列琴 弦概率分级筛，通过对郑州矿务局芦沟煤矿等五家用户进行的工业性试验，结 果表明，琴弦概率分级筛能有效地对煤炭进行6 n a r n 分级，并且效果显著。 q 0 8 型系列琴弦概率分级筛与g s 型煤用概率分级筛相比，具有大筛孔、 大倾角、多层筛面的特点，结构新颖、开孔率高、自清理能力强，不易堵孔。 因此，该筛分机处理量大，筛分效率高，适用于潮湿原煤的干法细粒分级。厂 7 ，一 关键词：细粒潮湿原煤筛分概率筛琴弦筛 a b s t r a c t f u r t h e rs c r e e n i n go ft h ec o a li sa ne f f e c t i v ea p p r o a c hf o ri m p r o v i n gt h eq u a l i t y a n d p e r f e c t i n g t h es t r u c t u r eo fc o a l p r o d u c t s a sw e l la s i n c r e a s i n g 山e s o c i o e c o n o m i cb e n e f i t so fc o a im i n e s c u r r e n t l yt h ek e yp r o b l e mr e s t r i c t i n gt h e f u r t h e rs c r e e n i n gp r o c e s si st h a tf i n ed r ys i e v i n go fw e tr a wc o a i i sh a r df o rv a r i o u s o fs c r e e n sa v a i l a b l e ，a n dw h e nt h i sk i n do fs i e v i n gi sm a d e ，t h ep h e n o m e n o no f b l o c k a g eo f s c r e e nm e s h e sr e s u l t e di nc o a ls l u r r yt a k e sp l a c eo f t e n t h u sc a u s i n gm e s c r e e n i n ge m c i e n c yt ob e r e d u c e da n ds c r e e n i n gp r o c e s sd e t e r i o r a t e d t h e r e f o r ei t c a nb es a i dt h a tt h ef o c u st os t u d yt h es c r e e n i n gt e c h n o l o g yi np r e s e n tw o r l di st h e f i n ed r ys i e v i n go fw e tr a wc o a l b a s e do nt h ed e t a i l e da n a l y s i so f e x i s t i n gs c r e e n i n g m e t h o d sa n de q u i p m e n t ，ac o n c l u s i o ni sm a d ei nt h ep a p e r , w h i c hi st h a tp r o b a b i l i t y s c r e e n i n gm e t h o di ss u p e r i o rt oo t h e rs c r e e n i n gm e t h o d sw i t hr e s p e c tt of i n ed r v s i e v i n go fw e tr a wc o a l a n d t h e p i a n o w i r e s c r e e nh a s s t r i k i n ga d v a n t a g e i n p r e v e n t i n g ( o ra l l e v i a t i n g ) t h eb l o c k a g eo fs c r e e nm e s h e s i nv i e wo ft h e f a c t m e n t i o n e da b o v e t h ep a p e ri l l u s t r a t e st h ee f f e c to f p r o p e r t yo f t h ef e e dr a wc o a lo n t h ep r o b a b i l 酊s c r e e n i n gp r o c e s s ，a n dt h et e c h n o l o g i c a l p a r a m e t e r so fc o a l - u s e d p r o b a b i l i t ys i z i n gs c r e e n sa t es t u d i e da n dt h eo p t i m u mv a l u e sa t ea l s og i v e ni nt h e p a p e r , w h i c hp r o v i d ead e s i g nc r i t e r i o nf o rr e s e a r c ha n dp r o d u c t i o no fc o a l u s e d p i a n o - w i r ep r o b a b i l i t y s c r e e n s t h r o u g h r e s e a r c ho n t e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r so fp i a n o w i r ep r o b a b i l i t ys c r e e n s ， t h er e l a t i o n s h i po ft h es c r e e n i n gs i z e sw i t ht h em e s hs i z e so ft h ep i a n o w i r es c r e e n ， s c r e e np l a n ei n c l i n a t i o n sa n dw i r ed i a m e t e r si so b t a i n e d s o m es c r e e nm e s h e so f n e wt y p em a n u f a c t u r e ds u c c e s s f u l l yo nt h eb a s i so ft h er e s e a r c hs u b i e c ts u c ha s h o l e v a r i e ds c r e e nm e s h ，l a m i n a t e dp i a n o w i r es c r e e nm e s h ，p l a n e f o l d e ds c r e e n m e s ha n dc u r v e d s u r f a c es c r e e nm e s he t c a r em o r es u i t a b l ef o rt h es c r e e n i n g p r o c e s so ff e e dm a t e r i a la n ds i m u l t a n e o u s l yc a p a b l eo fp r o m o t i n gt h es c r e e n i n g e f f i c i e n c ya n dh a n d l i n gc a p a c i t y , s o l v i n g t h ep r o b l e mo f b l o c k a g eo f s c r e e nm e s h e s w h i l et h e q g s - t y p e s e r i e so f p i a n o - w i r ep r o b a b i l i t ys i z i n g s c r e e n s a l r e a d y d e v e l o p e da r ep r o v e dt ob ea b l et oc l a s s i f ye f f e c t i v e l yt h e - - 6 r a mc o a la n dh a sa n o b v i o u se f f e c ta f t e rp i l o t s c a l ee x p e r i m e n t si nf i v eu s e r si n c l u d i n gl u 窖o uc o r lm i n e o fz h e n g z h o um i n i n ga d m i n i s t r a t i o ne t c a r e m a d e c o m p a r e dw i t lg s t y p e c o a l u s e dp r o b a b i l i t ys i z i n gs c r e e n s ，q g ss c r e e n sf e a t u r eb i gs c r e e nm e s h e sa n d i n c l i n a t i o na sw e l ia sm u l t i 1 a y e r so fs c r e e np l a n e ，w h i c ha r ea l s on o v e l i ns t r u c t u r e ， h i g h i n o p e n i n gr a t e ，p o w e r f u l i n s e l f - c l e a n i n gc a p a b i l i t ya n du n e a s yt o c a u s e b l o c k a g eo f m e s h e s f o rt h e s er e a s o n st h es c r e e no ft h i st y p eh a sa h i g hc a p a c i t ya n d s c r e e n i n ge f f i c i e n c y , a n di sa p p r o p r i a t ef o r f i n ed r y s i e v i n go f w e tr a wc o a l k e y w o r d s ：f i n e ，w e t r a w c o a l ，s c r e e n i n g ，p r o b a b i l i t ys c r e e n ，p i a n o - w i r es c r e e n i l 2 帆* ， 豢涎i ，纛藜鍪蠢嚣纛i ，纛瀚徽；黝懿溅躺戳觏凛瓢 前言 筛分是颗粒按粒度分离的机械加工过程。筛分作业在冶金、煤炭、化工、 。 建材、造纸、石油、环保等部门应用十分广泛，近4 0 年发展也非常迅速。目前 世界上约有1 2 0 多个筛分机械制造厂，生产出5 0 0 多种不同结构型式的筛分机。 国外每年有5 0 一1 0 0 篇文章报导筛分技术“1 。 用于矿冶的筛分技术与破碎、磨矿、选别、脱水、脱介等作业的关系更为 紧密，在某种意义上说，发展了筛分技术，也就促进了破碎、磨矿、选别的发 展。 筛分对于煤炭更具有独特的重要性。一些动力煤可直接筛选成为商品煤， 对于炼焦煤，筛分直接影响着分选精度、产品质量和经济效果。筛分技术关系 着煤炭加工的预先、最终分级及脱泥、脱水、脱介各生产环节。 国内外专家学者都对筛分技术给予高度重视。美国d s c h r e c k e n g o s t 认为 筛分是选煤厂中最重要的工艺环节，对能否有效地选煤、回收商品煤、产品脱 水和干燥都具有深远的影响，“筛分是选煤加工的灵魂”。3 ，大力发展煤炭深度 筛分是节能、节运、环保，提高煤质和经济效益的有效途径。秦粱认为，就煤 炭资源的加工利用而言，筛分技术和分选技术处于同等重要的地位“。于尔铁 提出，推行深度筛分，改善煤炭产品结构是改善煤矿经济效益和社会效益的简 捷措施。近年来东北地区加工煤的比重大幅度上升，尤其是筛选加工发展迅速， 远远高于洗选，因为筛选简单易行、投资少、收效快，且无耗损，在以原煤产 ， 量为基础的承包制条件下，煤矿经营者对发展动力煤洗选持观望态度，而对筛 选给予青睐，筛选的经济效益和产品质量虽不及洗选，却不致影响产量，从而 可由超产加价中得到收益“”。 当前煤炭筛分深度不足的关键问题是受筛分技术的限制，即现有各种筛分 - i 机难于进行细粒级筛分。这是因为现代化的采煤方法使开采出的原煤水分增高， 粉煤量增加，杂质增多，因而原煤分级筛筛孔堵塞现象十分严重。一般认为， 当外在水分为6 一1 4 的原煤按1 3 r a m 以下进行干法筛分时，这种煤属于难筛分 煤，因为这种潮湿原煤用一般振动筛筛分是很困难的。 潮湿原煤的细粒干法筛分是当今世界上研究筛分技术的重点。为了解决这 一难题，概率筛分法和等厚筛分法得到重视，英、美、德国、苏联、日本等发 达国家相继研究出概率筛、旋转概率筛、等厚筛、筛面曲张筛、振动园筒筛、 螺旋筛、琴弦筛等新型筛分机“。这些筛分机在我国也都研制成功并在煤炭工 业中得到广泛应用，尤其是煤用概率分级筛在全国煤矿已推广应用6 0 0 余台， 年筛分能力达1 亿吨原煤；但是潮湿原煤的细粒干法筛分仍是一个未解决的难 题。如煤用概率分级筛、琴弦筛等新型设备在对潮湿煤炭进行6 m m 干法筛分时， 仍会出现煤泥堵塞筛孔的现象，导致产品限下率、限上率偏高，筛分效率偏低， 筛分过程恶化。 为了解决当今世界上筛分技术的这一难题，有效地对潮湿煤炭进行深度干 法筛分，提高煤炭产品质量，增加煤炭产品品种，提高煤炭工业经济效益和社 会效益，我们申请了“细粒湿煤干法筛分工艺与设备的研究”课题，并进行了 以下几个方面的工作： 一、通过试验，研究了原煤性质( 粒度组成、水分含量、粉煤量) 对概率筛 分过程的影响。 ， 二、根据入筛原煤的性质，研究了煤用概率分级筛的工艺参数和运动学参 数，得到了最佳参数值，为煤用概率分级筛的改进提供了依据。 三、利用琴弦概率分级筛模型机在筛分试验车间进行了大量的参数试验。 四、以粒群沿筛面长度的透筛概率分布为指导，研制出一种新型筛网 2 u 矗警。 u 。 变孔筛网，该筛网更符合筛分过程。 五、根据目前琴弦筛网存在的问题，研制了三种新型筛网，双层叠加式筛 网，折面筛网和弧形筛网，这三种新型筛网具有筛分效率高，限下率、限上率 低的优点。 六、应用琴弦概率分级筛模型机对五个矿区的原煤进行了6 m m 筛分的半工 业性试验，试验结果表明：琴弦概率分级筛适用于粘湿物料的干法细粒分级， 能有效地对我国煤炭进行6 m m 筛分，且处理量大、筛分效率高，工艺指标先进， 筛孔不堵塞。 七、设计了系列的琴弦概率率分级筛，其中q g s l 0 2 0 型琴弦概率分级筛正 在河南郑州矿务局芦沟矿安装。 j = 毯i 惑：越，：蠹融燃熬。鼢。懑 ，第一章绪论 l 一1发展煤炭深度筛分技术的意义 煤炭是我国的主要能源，也是重要的工业原料。在增加煤炭产量的同时， 合理加工和有效利用煤炭，对于我国国民经济建设具有十分重要的意义，目前， 我国的选煤技术还比较落后，煤炭洗选) j i - rb k 重较低，仅为3 2 ，形成了生产 原煤、供应原煤和使用原煤的局面。因而，煤炭热能利用率低，环境污染严重， 造成了很大的浪费。从我国目前的实际情况出发，对大量的动力用煤采用筛选 的技术措施是比较适宜的。 大力发展煤炭筛选，提高煤炭产品质量，增加品种，对节能、节运、企业 增收和环境保护都有重要的作用。 一、社会节能的意义 我国目前年产原煤1 l 亿吨，其中8 5 为动力用煤，1 5 为原料煤( 用于炼 焦和制气) 。据统计在动力用煤中，火力发电占2 1 8 ，市场用煤( 包括民用煤) 为2 2 8 ，蒸汽机车占3 5 ，工业锅炉及各种窑炉用煤约占4 4 ，各工业部 门对煤炭的粒级需要是 ”3 ： 中块( 2 5 5 0 m m ) 供化肥、机车、链条式锅炉； - 小块( 1 3 2 5 m m ) 供机车、链条式锅炉； 粒煤( 6 1 3 姗) 供机车、链条式锅炉： 粉煤( 一6 m m 或一3 n m ) 供喷粉锅炉，沸腾床层锅炉以及民用型煤。 ，由于目前选煤技术比较落后，筛选设备效率低，因而煤炭企业难于按质量 和粒级产出各种煤炭产品供应用户，造成煤炭热能利用率低，浪费大。如目前 煤矿供给发电厂的煤炭大部分是0 5 0 锄或o 一2 5 脚，发电厂必须建立破碎和磨 碎车间将这些煤炭磨成煤粉，如果煤矿能从原煤中筛分, m - 6 m m ( 或- 3 m m ) 的于粉 4 煤供应电厂，不仅能满足发电厂对煤炭粒度、水分、灰分和发热量的要求，还 将大大节约煤炭能源消耗，降低发电成本。煤矿提供的一些生产化肥用块煤， 由于筛分设备效率低，块煤中的限下率很高，因而实际上也相当于原煤，而煤 炭作原料造气生产化肥，用中块比用小块可以提高氨产量2 0 一3 0 。总之，将 原煤筛选成各粒级煤供应用户，对节约煤炭的效果是十分显著的。 二、煤炭企业增收的需要 根据原煤炭工业部制订的煤炭质量规格及出厂价格的规定，动力煤筛 选厂筛出混中块和粒煤将取得较大的经济效益。末煤或粉煤由于灰分较原煤低， 将会提价l 一2 级，这对企业经济效益也是有利的。在筛选产品中，各种粒级煤 的品种比价从1 2 5 ( 粒煤) 到1 4 0 ( 中块) ，而筛余煤是1 0 3 ( 末煤和粉煤) 及 1 0 5 ( 混煤) 。所以，粒级煤出得越多，经济效益越高h 1 三、节运的意义6 “印 我国铁路运输十分紧张，其原因之一是大量运输煤炭，约占铁路货运量的 4 0 ，占五条主要干线的5 0 一7 0 ，筛选煤产品中的末煤或粉煤量约占原煤量 的4 0 一7 0 ，将这一部分煤直接供应当地的发电厂( 或坑口电站) 或制成型煤供 作锅炉或民用燃料，而将块煤运送较远的用户，这将大大减轻快路运输的负荷， 合理调配煤炭产品流向或供应点可节约运输量2 0 以上。 四、环境保护的需要1 由于我国是以煤炭为主要能源和原料的国家，大部分燃烧未加工的原煤， 而且烟煤和高硫煤又占很大比例，因此排放出大量烟尘、废水、废渣严重污染 环境，不少大中城市的降尘量超过国家标准5 1 0 倍，影响人民健康。 将原煤筛选中的末煤或粉煤供给发电厂或民用成型，这不论对用户的燃烧 或是进一步洗选加工都会大大减轻煤尘或煤泥的污染，对环保是十分有利的， s ，一纛j 臻瓣激，蘸麓 o ，纛一 瓣 燃烧块煤( 6 5 0 眦) 和燃烧原煤( 0 5 0 帆) 的锅炉烟道排烟含尘浓度的比值约为 l ：3 ，燃烧块煤的排烟台尘浓度在环保的允许范围之内。 ， 五、进一步提高煤质的需要刚 在动力煤选煤厂的选煤工艺过程中，通常应将一6 呦的粉煤筛出，以干粉煤供 应发电厂或其他用户，+ 6 r a m 的煤入跳汰机洗选，这对提高分选效率，简化煤泥 月 1 水处理工艺系统，降低选煤成本，提高煤炭产品质量和经济效益都是有利的。 】 l 一2 国内外煤用筛分机的研究现状阳。钉 早在十六世纪，英国煤炭工业首先使用了固定筛，到了十九世纪下半叶， 对煤炭进行广泛的粒度分级盛行起来。随着大工业生产的发展，相继出现了滚 轴筛、滚筒筛和摇动筛，这些筛分机的运动速度较低，筛分性能较差。二十世 纪四十年代研制出了振动筛和共振筛，振动筛因其结构简单、工作可靠，在煤 炭筛分中得到了最广泛的应用，而共振筛因维护量大，可靠性差，在七十年代 被振动筛所取代。最近三十年来，人们对于筛分过程的认识不断深入，研究出 了新的筛分方法和设备，概率筛分法和等厚筛分法的出现，标志着筛分技术的 新阶段。 七十年代以来，由于采煤机械化程度的提高，井下灭尘的喷水量增加，致使 原煤水分增高，粉煤含量增大，因而原煤分级筛筛孔堵塞现象十分严重。一般 认为，当外在水分为6 1 4 的原煤按1 3 硼以下进行干法筛分时，这种煤属于 难筛分煤( 或潮湿煤) ，因为这种粘湿原煤用一般振动筛筛分是很困难的。为了 。解决潮湿原煤的干法筛分问题，国内外相继研究出一批用于难筛分煤的筛分机， 大致可归纳为以下七种机型。即概率筛n “”1 、旋转概率筛“”2 “，等厚筛n 卅明， 筛面曲张筛“”，振动圆筒筛阻t “”；螺旋筛坤“。1 和琴弦筛乜“3 。这些筛分机在 潮湿煤炭的细粒筛分中取得了良好的效果，但对于深度筛分、目前仍是一个大 6 问题，如潮湿煤炭6 r m 干法筛分仍未完全过关。国内外难筛分煤筛分机的主要 特点是： 旋转概率筛是应用旋转离心概率透筛原理进行分级的，其筛面由筛条组成， 因而筛分潮湿原煤时，筛面不易堵塞，调整筛面转速可调整分级粒度，利用这 特点可实现湿煤自动控制，主要缺点是分离精度低，错配率高，筛分效率低。 筛面曲张筛的特点是筛面作弛张运动，因而筛孔不易堵塞且处理量大，效 率高。缺点是结构复杂，筛面材质要求高，成本高，占地面积大。 振动离心筛是应用离心力、振动力和重力综合作用的一种筛分机。主要优 点是给料量增加时分离精度变化小，缺点是对潮湿煤炭进行细粒筛分时，效率 低。 螺旋筛是利用旋转的螺旋轴强制物料分离。其主要优点是：处理粘湿煤炭， 筛孔不堵塞，筛分效率几乎不受水分的影响，给料进度上限可达3 0 0 r a m ，处理量 大，动负荷小。缺点是设备笨重，占地面积大，电机功率大。目前，该筛的分 级粒度下限为1 3 r a m 。 等厚筛的特点是，不管入料中小于筛孔的颗粒所占百分比如何，在筛分过 程中筛上物料层厚度保持不变或递增。因而筛分效率高且处理量大，主要缺点 是体积大，占地面积大，处理粘细煤炭时，筛孔存在着堵塞现象。 概率筛采用了多层筛面( 3 _ 娟) ，大倾角( 3 0 。电0 。) ，大筛孔( 筛孔尺寸与 分离粒度之比为2 一l o 倍) 的结构，因而物料运动速度快，透筛概率大，处理量 大，且一台筛子可出多种粒级产品。主要缺点是对粘湿煤炭进行细粒级( 6 凇) 筛 分时，存在筛孔堵塞，筛分效率低的问题。 琴弦筛采用了结构新颖的琴弦式筛网，这种筛网不仅开孔率高，而且随同 筛箱的运动产生二次振荡，使颗粒难于粘附在筛丝上或堵塞在筛孔中，因而它 - 7 $ 具有处理量大，筛孔不易堵的优点，但目前在使用中仍存在筛孔堵塞，筛分效 率低的问题。 变幅筛是将两块筛面立置形成楔面立置空间，摆动的筛网与下落的物料频 繁碰撞，强制物料分离。其突出优点是处理粘细物料时，筛孔不堵塞，且单位 面积处理能力大。但其缺点也很突出，在筛分过程中产生较多的粉碎，因而限 制了其使用范围，此外，该筛的机械强度( 包括筛网寿命) 不易过关。 比较上述各类筛分机，都具有各自优点，在潮湿煤炭的干法深度筛分中都 取得了一定的效果，但也都存在着问题。 作者认为，在潮湿煤炭的细粒干法筛分中，煤用概率分级筛和琴弦筛具有 突出的优点，通过深入研究，一定会克服其现存的筛孔堵塞现象，提高筛分效 率，为潮湿煤炭的细粒干法筛分提供一种有效的方法和设备。 第二章原煤性质对概率筛分过程的影响 物料的筛分过程与很多因素有关，总起来可分为三类因素的影响，即被筛 分物料的性质( 包括粒度组成、湿度、含泥量和颗粒形状等) 、筛分机性能( 包括 筛子运动特性、筛面长度、有效筛分面积、筛孔尺寸和形状等) ，操作管理( 包 括生产率的大小和给料的均匀性等) 。一般说来，第一类因素( 除物料的湿度外) 是不可能随意改变的，第三类因素在实际生产过程中是可以调节的，而第二类 因素在设计筛分机时必须认真的加以考虑，其选择的根据就是第一类因素。所 以，在本章中研究了原煤性质参概率筛分过程的影响。 2 1原煤拉度组成对概率筛分过程的影响 原煤有不同粒度组成，原煤的粒度组成，特别是筛下级别的含量对于筛分 过程有重要的影响。在普通筛分中，当被筛物料内细级别含量增大时，筛分机 的生产率也随之显著增大，在一定生产率条件下，可得到较高的筛分效率。若 原料中“难筛粒”和“阻碍粒”的含量多，则筛分效率和生产率都会减小。而 概率筛的筛分过程是在实际难筛颗粒较少的条件下进行的，原料的粒度组成对 概率筛分有无影响呢? 若有影响，影响的程度如何，具有什么样的规律? 至今在 文献中尚未见到介绍。课题通过在模拟概率筛上做的试验，分析了入筛原煤粒 度组成与概率筛分分离粒度、筛分效率间的关系。 试验用一台皮带轮偏心式单轴振动筛，调整筛面倾角为3 5 。，筛面长为 6 0 0 r m ，宽为3 0 0 肌 n ，筛孔尺寸为1 0 l o m m ，入筛物料为烟煤，原煤粒度为1 3 一o 咖，干燥无水，生产率为4 1 6 t f f h ，按入筛原煤中6 0 咖粒级的含量划 分为八个水平，在每个水平下重复进行两次试验，共作了十六次试验，试验结 果在表2 一l 中列出。 表2 1 原煤的细粒级含量与分离粒度、可能偏差e 及全筛分效率间的关系 o 细粒级含 序号 分离粒度d 。( r a m )可能偏差e 。 全筛分效率，7 ( ) 量( r6 ) if i平均值fi i 平均值 ii i 平均值 li 6 3 4 74 7 4 7 1 8 51 91 8 7 54 0 2 33 9 4 13 9 8 2 22 7 95 o4 94 9 51 8 1 81 86 2 45 9 6 l6 1 0 0 5 33 9 25 35 15 21 81 7 5 1 7 7 56 5 0 l6 7 9 36 6 4 7 4 4 7 65 55 55 51 71 71 76 9 5 9 7 0 4 06 9 9 9 5 55 4 25 6 5 ，6 5 6 1 6 5i 71 6 7 57 4 6 47 6 0 4 7 5 3 4 66 2 15 8 5 8 5 8 1 5 51 61 5 7 57 6 7 57 7 3 7 7 7 0 6 77 0 96 06 16 0 51 5 5 1 5 51 5 58 0 6 57 9 3 47 9 9 9 5 87 9 36 26 36 2 51 4 51 5 1 4 7 58 2 7 48 0 5 68 1 6 5 对表中的数据进行回归分析，可得到三个回归方程，分别表示了原煤粒度组 成( 指小于6 m m 粒级的含量r - 6 ) 与筛分分离粒度d 。及全筛分效率玎间的相关关系。 d 。= 4 2 + 0 0 2 4 9k( 2 1 ) e 。= 1 9 9 一o 0 0 6 3 4k( 2 2 ) 1 43 7 7 7 = 9 7 4 8 ，( 2 3 ) 式中：- 。一入筛原煤中小于6 m m 粒级的百分含量 图2 1 和图2 2 分别表示了分离进 度d ，、可能偏差e ，与入筛原煤粒度组 成的关系，图中横坐标是入筛原煤中6 o 姗粒级的百分含量。从图2 1 中 可看出，随着细粒级含量的增加，概率筛分分离粒度也增大。丽在普通筛分 i n 中，其分离粒度是不随原煤中细粒级的含量变化的。这是因为在普通筛分中， 筛分分离粒度与筛孔尺寸是一致的，而在概率筛分中，筛孔尺寸要比分离粒度 大几倍，因而大量的细颗粒在筛子给粒端附近迅速透筛，使得“临界粒”的透 筛概率增大了，即这部分颗粒成为筛下物的机会变大了，所以分离粒度随之增 大。 图2 3 表示了全筛分效率与入料粒度组成间的关系，从图中看出，当入筛 原煤中细粒级( 指6 一om m 粒级) 含量由1 6 3 增加到7 9 3 时，概率筛的筛分效 率提高一倍多，这是因为当含有大量细颗粒的原煤给到概率筛的筛面上后，大 量的细粒在给料端附近迅速透筛，筛面上的物料层就变得很薄了，留在筛面上 的少量细颗粒也很容易在振动过程中透过筛孔成为筛下产品，所以筛分效率提 高了。反之当入筛原煤中细粒级含量少时，粗粒颗粒几乎占据了整个筛面，严 重阻碍了细颗粒的透筛，以致一些细颗粒来不及透筛而从筛面上方排出，进入 筛上产品，使筛分效率大大降低。 根据试验结果得出以下结论：随着入筛原煤中细粒级含量的增加，概率筛 分的分离粒度增大，全筛分效率显著提高，可能偏差有所减少。 2 2 原煤外在水分对概率筛分过程的影响 目前在我国，送入选煤厂和筛选厂的入筛原煤的外在水分往往在7 以上， 所以必须研究原煤的水分对筛分过程的影响。附着在物料颗粒表面的外在水分 。 对物料的筛分过程影响很大，而内在水分，即处在物料孔隙和裂缝中的水分以 ，及与物料化合的水分对筛分过程则没有影响。 i 缓瓣。壤惫骧麓戳菇i 水分在各粒级内的分布是不均匀的， 细颗粒的比表面积大，它的外在水分 含量高，粒度越大的级别，外在水分 含量越低。水分在各粒级内的分布见 图( 2 4 ) ，从图中可看出，细粒级的 水分含量很高，随着粒度的增大，水 分含量急剧下降，当颗粒粒度为2 5 毫 米时，水分含量小于3 。 在进行细粒筛分时，水分的影响尤其突出，物料的外在水分能使细颗粒互 相粘结成团，或附着在大块上，而且容易粘在筛面上使筛孔堵塞，这种现象常 发生在筛面的给料端附近，因为该处筛分机的负荷最大。特别是当被筛分物料 为原煤时，由于原煤中的细泥含量也较大，外在水分使细粒煤粘合在一起，在 筛面振动过程中，细粒会滚成球团，从筛面上方排出进入筛上产品，在给料端 附近，细粒会在筛两上“搭桥”而堵塞筛孔，使筛分过程恶化，筛分效率大大 降低。 课题研究在实验室模拟概率筛上对烟煤进行了试验，筛面倾角为3 0 。，筛 孔尺寸为1 0 l o m m ，筛面长6 0 0 r a m ，处理量为2 5 t m 2 h 。试验结果在表2 2 和图2 5 中示出。 试验结果表明，入筛原煤的外在水分对概率筛分过程也有影响，但其影响 程度较普通筛分小。 表2 5 筛分效率印、下限率，_ 上6 与入筛原煤外在水分含量阡锄的关系 2 84681 01 21 41 61 82 0 。 玎7 1 16 8 56 3 05 8 34 6 74 0 o4 3 o5 9 36 8 86 9 3 r _ t 小 1 6 92 1 63 1 13 5 13 6 53 7 93 6 93 4 73 0 82 9 4 o 磐 j 一主 事： ；三 簟* 图2 5 原煤外在水分( 成；) 对筛分效果的影响 l r _ t 满与f 的关系 2 一，7 与p y 的关系 从图2 5 中可看出，当入筛原煤的外在水分由0 增加到8 时，筛分 效率略有降低，当原煤外在水份阡继续增大时，筛分效率就急剧下降，在阡切 为1 1 1 4 时，达到最小值，随着原煤外在水分的继续增加，筛分效率反而提 高了，逐步达到了湿筛的条件。而普通振动筛以同样的分级粒度筛分原煤时， 当外在水分达到7 时，筛分过程已完全不能进行了。可见，概率筛可以 处理外在水分较高的原煤，其原因是概率筛采用了大筛孔、大倾角的筛面：当 原煤给到筛面上后，水分含量高的细粒级煤很快透过筛孔，这样，筛面上物料 的水分含量就大大降低了，所以筛分能正常进行，此外，大筛孔、大倾角筛面 也减轻了煤泥堵塞筛孔的可能性。 在不同的筛孔尺寸下，原煤的外在水分含量对筛分过程的影响是不同的， ， 筛孔尺寸越大，外在水分的影响越小，据此，在用概率筛处理外在水分含量高 的原煤时，可以采用更大筛孔尺寸的筛面，以减轻水分对筛分过程的影响，获 得良好的筛分效果。 试验得出了原煤外在水分与概率筛分效果间的关系，找到了使筛分效率 最低( 即对筛分过程影响最大) 的外在水分一临界外在水分，达到临界外在 1 j 落巍、飘。氯撼惑氛 水分时煤泥的粘结力最大，这种粘结力使物料粘结，从而阻止颗粒的运动。 2 3 原煤的粒度组成、外在水分、细泥含量 对概率筛分过程的综合影响 原煤的粒度组成、外在水分及含泥量对筛分过程的影响往往是相互制约、 相互联系的，所以它们之间的交互作用不能不加以考虑，作者用正交设计法安 排试验，通过正交试验不仅分析了每个因素对概率筛分过程的影响，而且研究 了诸因素间的关系。 为了考察动力用煤的筛分效果，我们选定了一个试验指标全筛分效率。 试验因素为原煤的粒度组成( 入筛原煤中6 0 5 m r a 粒级的百分含量如 o i ) 、外在水分( 孵：) 和煤泥含量( 入筛原煤中0 5 0 姗粒级的百分含量工o s ) ，由于已做了单因素试验，对各因素已有所了解，所以只取两个水平。试验 的因素水平列于表2 3 中。 表2 3 因素水平表 外在水分( )粒度组成( 甄。)煤泥含量( s ) 因素 bc a 1 水平 1 0 62 01 0 2 水平1 4 1 5 02 0 选用k ( 2 7 ) 正交表安排试验1 ，试验结果如表2 4 所示。 表2 4 试验结果表 序n g - 全筛分效率 aba bca x c8 x ce 试验号 订 l1l1l1l14 0 3 1 2l112 2223 3 9 9 3l22112 24 7 9 5 412222ll4 5 3 8 5212212l4 8 3 8 621221213 2 9 9 7221122l4 9 3 8 822l21l23 8 6 3 对试验数据进行方差分析，分析结果在表2 5 中给出 表2 5方差分析表 方差来源平方和自由度方差f 值显著性 b8 2 3l8 2 33 4 l 木木 c1 5 3l1 5 36 3 6 木幸 a b1 9 1l1 9 17 9 6 a c3 7 1l3 7 11 5 4 木丰 b c8 7 9l8 7 93 6 5 士 误差 o 4 8 l2o 2 4 。( 1 ，2 ) ：9 8 5r 。( i 。2 ) = 1 8 5 从表2 5 中可看出，因素b 、c 和交互作用a x b 有高度显著性影响，交互 作用a x b 、b x c 有显著性影响。因素a 的平方和很小，与误差项相差不显著， 因此合并为误差项，但这并不说明a 因素对指标无影响，仅表示所选取的两水 平反映不出该因素的重要性，即该因素在这两水平的变化对指标的影响不大， 这与前面单因素试验得到的结果是一致的。 试验结果表明，原煤的粒度组成、外在水分、煤泥含量及三者之间以什么 样的水平相互搭配对筛分效率均有显著性影响。当原煤干燥无水时，原煤中细 粒含量( 包括细泥含量) 越多，筛分效率就越高，当外在水分增加到一定程度时 ( 如大于7 ) ，细粒含量和细泥含量的增加都会使筛分效率明显降低。概率筛的 全筛分效率与入筛原煤中细粒级含量及外在水分间的关系见图2 6 。 含量 图2 6 在一定生产率条件下，概率筛的筛分效率与 原煤中筛下级别含量及外在水分之间的关系 - 1 5 第三章煤用概率分级筛的参数试验研究 煤用概率分级筛在全国煤炭企业已得到广泛应用，本章根据生产中反映出 、 的问题，从参数优化的角度来作进一步研究，以提高筛分效率和解决煤泥堵孔 问题。 3 - - 1 煤用概率分级筛筛面倾角和振幅的研究。3 1 根据g s 型煤用概率分级筛性能参数，我们选择实验室模型机的参数值为： 工艺参数：筛面长度l = 2 m ，筛面宽度b - - - - o 3 m ，三层筛网的尺寸分别为a 。- - - - - - 3 0 3 0 r a m ，口i l = 2 0 2 0 r a m ，口m = 8 3 0 r a m 。筛面倾角口= 2 5 4 5 。 运动学参数：振动方向角= 9 0 。，激振频率n = 9 8 0 r p m ，振幅a = 3 5 4 5 m m 。 根据煤用概率分级筛的参数对筛分效果的影响程度及现场调整的方便，选 取筛面倾角和筛分机振幅两参数进行三水平的全面试验，为了分析实验误差， 又增加了一些重复试验，试验因素及试验设计见表3 1 。 试验用煤为大同烟煤，其粒度组成如表3 2 所示。原煤外在水分为9 5 1 0 5 ，粒度范围o 5 0 m m ，给料量为5 5 k g s 即1 9 8 t h 。 半工业性筛分试验的主要困难是试验工作量大，试验数据的误差大，试验 精度低。因此必须分析试验误差，保证数据的准确性，试验结果才有可比性。 表3 1 试验设计数据 筛面倾角、振幅 试验号 i 层筛面层筛面i 层筛面 ( 哪) l 、1 3 5 23 54 04 54 o 34 5 43 5 5 、5 3 03 54 04 o 64 5 73 5 82 53 03 54 o 9 、9 、9 ”4 5 注：试验号l 、5 、9 、9 ”为重复试验 表3 2原煤的粒度组成 粒级 3 5 - 5 02 5 - 3 5 1 8 2 51 3 - 1 89 1 36 94 - 63 - 42 - 31 5 - 2卜1 5 o l ( m m ) 出量 1 24 08 81 3 o1 6 01 7 ，0 1 4 06 57 53 43 45 4 ( ) 我们对各次试验的原煤外在水分及给料量的数据进行了统计分析，见表3 3 ， 结果表明，这两个参数的误差较小，精度符合要求。各次试验用原煤的粒度组 成波动较小，符合r o s i n - - r a m b l e r 粒度分布方程。 表3 3 原煤外在水分和给料量的统计分析 项目外在水分( )给料量( k g s ) 试验次数 2 62 6 平均值 9 9 l5 5 6 标准差 0 2 5 80 2 7 7 对各次试验进行粒度分析，表3 4 给出了第6 次试验的进度分析。 根据粒度分析结果可计算出各粒级物料的分配率，画出分配曲线，求出分 离粒度和可能偏差。1 3 次试验的分离粒度d ，和可能偏差e ，在表3 5 中列出，对 表3 5 中数据进行方差分析见表3 6 。 表3 51 3 次试验的分离粒度和值 分离粒度d 。( 嗍)可能偏差e 。 试验号 i 层筛面i i 层筛面层筛面i 层筛面h 层筛面i i i 层筛面 11 8 11 2 66 52 72 2 51 5 1 1 7 91 2 66 42 72 2 01 4 5 21 7 81 2 06 82 91 81 7 5 31 7 81 1 96 43 o2 3 52 0 5 42 l _ o1 3 77 42 41 71 5 52 0 81 3 57 32 3 51 5 51 7 5 5 7 2 0 51 3 57 12 3 51 51 7 62 0 61 2 97 12 4 51 81 5 72 2 o1 4 98 o2 0 51 61 5 82 1 71 4 57 62 21 7 51 4 92 1 61 4 27 82 11 71 9 5 9 2 1 61 4 07 71 9 51 7 51 9 5 9 ”2 1 51 3 97 71 8i 81 8 5 从上两表中可看出，筛面倾角对筛分分离粒度影响很大，尤其是对第一层 - t 7 - 。4 _嚣糍；瀣；懿；，：。o ? ? ? ? 器昌罱窖高= = 高 8888dddd 口；6d 峭 一o ，一h de q 褂 。器2 譬暑g 昌蜜= 22 盈ooo 吖“ooo 巾n ooo 劓 - _ 丧 岢t 。t o 西可n o 一n “nno n oo 劓门noooo _ 一n 卜 o h oooo n 寸卜- o釉 ooo 卜n 一卜一n 卜甘 宁 ooo - _ o 卜卜卜n 一甘 蓦 辚 蟹8g 长替磊宝宝害磊荨器8署 淋 oo “叫oo 卜卜一卜n 一o 一nn 七 。吲o 卜卜nn 卜o 器 卜h 一一n 唧。甘 一卜oo 卜卜卜一 一nn 霹蠹鹫 暑g 昌8 高譬芝昌导窨；霉高 ooooo c on 一 嬗 壕 蚕蓬 oooo啦oc 。nc 。 ? loooo 卜o o 怕o 一- 一 宝 啦 兰 ooooo o 甘o n 擐 oooo 旧o 卜卜 = 捌 o