选煤厂自走式自走式跳牍机的应用

选煤厂自走式自走式跳牍机的应用

1981年，煤炭科学研究总司（以下简称唐山研究所）开发了skt-24调度机，并在现场投入了第一个调度机。20多年来,唐山研究院历经几代人的不懈努力,将SKT跳汰机技术不断发展完善,SKT系列跳汰机已经成为我国选煤行业的知名品牌,在全国的跳汰选煤厂应用率超过60%,为提高煤炭生产企业经济效益做出了突出贡献。1跳砾机的求取功能我国的选煤厂基本上都没有原煤均质化系统,采用不分级入选工艺,原料煤煤质波动大,粒度范围宽,且粒度上限控制不严,致使以往的跳汰机在结构和性能上难以适应,分选效率低,效果差。因此,在SKT跳汰机的设计中力求具备以下功能:①跳汰机的风水制度要能灵活调整,并具有广泛的调整范围,以满足各种不同煤质原煤的分选需要;②进风速度要快,使脉动水流有快速的上冲加速度,以强化物料的分层效果;③洗水脉动均匀平稳,物料移动顺畅,有利于提高分选效果和处理能力;④排料系统对块煤、末煤以及不分级煤都能适应,能自动在线检测床层厚度并连续、准确地调节各产品的排放量,保证较高的产品分离精度;⑤能扩展对跳汰机入料量、风量、水量、精煤灰分等主要工艺参数的自动控制。通过大量的资料收集和现场调研以及对国内外各种跳汰机优缺点的深入分析比较,SKT跳汰机的设计从跳汰机的风阀、机体、排料和控制系统等几个主要组成部分进行了技术创新。1.1数控盖板式风阀风阀用来控制物料脉动分层,风阀性能对分选效果起着决定性的作用。物料实现良好分层,一是脉动水流应有足够的上冲加速度将床层整体托起,并维持较长的松散时间使物料换位分层;二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出适合于分选的脉动波形,以期获得良好的分选效果。老式跳汰机所采用的电动旋转阀打开速度慢且难于调整,为此围绕风阀结构及控制方式进行了大量的研究。巴达克跳汰机上首先采用了数控气动盖板阀技术。数控气动盖板阀打开速度快,可根据不同需要任意调整跳汰制度并获得良好的工艺效果。其不足之处是盖板打开时要克服背压,动力消耗大。近年来,德国巴达克、澳大利亚Apic和我国SKT等跳汰机还使用了数控气动蝶阀。蝶阀开关省力,但传动机构较复杂,可靠性有待提高,目前尚未大量推广应用。为克服盖板阀的不足,唐山研究院在SKT跳汰机上率先采用了数控气动圆柱形滑阀,滑阀运动无背压,无撞击,不易损坏。但因阀芯和阀套间隙较小,操作调整不当时洗水会进入排气阀,影响阀芯运动灵活性。之后,又将圆柱形滑阀改为圆锥形滑阀,圆锥形滑阀运动时阀芯与阀套的间隙是可变的,由圆柱形滑阀的面接触改为线接触,既可以减小摩擦阻力,又可以防止洗水阻塞滑阀,使用效果明显好于圆柱形滑阀。2002年,唐山研究院研制成功了无背压软接触数控盖板式风阀专利技术。该风阀和原有的盖板阀结构相似,通过改变进风方向,将原来阻碍盖板开启的背压转化成推动盖板开启的动力,加快了风阀的打开速度。该阀将过去的实心缓冲橡胶垫改为弧形橡胶圈,关闭时,盖板与弧形橡胶圈呈软接触,无硬性撞击,风压的作用促使橡胶圈贴紧盖板,密封性能好,不漏风。无背压软接触数控盖板式风阀兼具原有几种风阀的优点,具有打开无背压、关闭无撞击、运动无磨损、省力节能、不易损坏等特性。装配该新型风阀的SKT跳汰机已大量推广应用,使用效果十分理想。SKT跳汰机风阀控制系统采用可编程控制器,结合风阀结构特点及分选工艺要求,开发了多种灵活适用的控制方式,以适合不同的分选要求。唐山研究院开发了多频脉动跳汰技术,实现了SKT跳汰机矸石段和中煤段脉动频率和振幅的分别调节,实现了跳汰机矸石段和中煤段采用不同的风水制度和跳汰制度工作。1.2多机空气压缩机型虽然数控气动风阀能改善跳汰机的分选效果,但其零部件多,系统复杂,维护量较大,还需配用一台较大功率的空压机。为此,唐山研究院于1999年开发了多室共用风阀专利技术,将常规两段五室跳汰机的10个阀简化为4个(每段设进、排气阀各1个),将5套气源三联体改为一套集中净化加油装置。通过改进,使风阀的故障率、易损件数量、维护量、高压风用量均下降了70%以上,既为用户节省了投资,又给使用带来了方便。1.3降压机装置采用全宽度供水管结构SKT跳汰机采用筛下空气室结构,洗水沿全宽度脉动均匀,有利于设备大型化。SKT跳汰机采用单格室漏斗形组合式机体专利技术,机体由几个独立的漏斗形格室组合而成,各格室下部收缩成小漏斗使透筛物料通过钢管导入排料溜槽。这种结构的优点是:①空气室为U型结构,在跳汰过程中洗水作U型振荡,可防止水流脉动时产生撞击和无功耗能,脉动水起振时可形成前冲力推动物料向前运动,从而提高了跳汰机的处理能力;②各格室下部收缩成小漏斗可阻尼脉动水流向下扩散损失能量,并避免各室之间脉动水相互干扰;③去掉机体下部的大锥体,使机体的重量和容水量比其他跳汰机减少近30%,减轻了厂房载荷,也有利于运输和现场安装。SKT跳汰机采用全宽度供水技术,即在每个跳汰室的下部都设一根贯通机体全宽度的进水管,其上均布一排进水口,顶水可沿机体全宽度给入跳汰机,均匀作用于各点床层。SKT跳汰机采用倒锥孔筛板或不锈钢条缝筛板。倒锥孔筛板用钢板钻孔制成,坚固耐用,寿命长,但开孔率较低。不锈钢条缝筛板开孔率高可减少筛板阻力,有利于提高分选效率和处理能力。1.4无溢流堰+mld型跳砾机物料在跳汰机内经过多次脉动后完成了分层,密度从上向下逐渐增大。排料机构的作用是将不同密度层的物料分别排出,其分离精度直接影响到各级产品的质量和产率。目前跳汰机的排料结构方式分为末煤、块煤和不分级煤排料方式。我国选煤厂基本上都采用不分级混合跳汰,跳汰机入料粒度范围大,而且超粒现象普遍存在,这就要求排料机构必须对宽粒级的物料具有良好的适应性。我国常用的跳汰机有LTX型、LTG型、X型、SKT型等。LTX和LTG型跳汰机是20世纪70年代设计的机型,采用由溢流堰、直闸门、排料轮和护板组成的排料机构。由于排料轮距下料口太近,物料易受脉动水流作用挤开护板而自行流出,使排料轮难以控制排料量。此外,排料位于排料道内容易被大块物料卡住。目前,这2种跳汰机已逐渐被淘汰。X型跳汰机采用液压拖板排料方式,通过拖板调节排料口大小来控制排料量。由于末煤粒度小,流动性较好,排料口大小与排料量基本对应,因此液压拖板排料对末煤尚能适应。但由于块煤或不分级煤的粒度范围大,物料的流动性受粒度变化影响大,流速不均匀,排料口大小与排料量不完全对应。因此,采用拖板排料会使排料量忽大忽小,不连续,不稳定,会造成产品质量的波动。唐山研究院在总结其他跳汰机不同排料方式的经验基础上,为提高对末煤、块煤、不分级煤,特别是大块物料的综合适应能力,确定SKT型跳汰机采用无溢流堰漏斗仓式稳静排料专利技术:①取消溢流堰可防止已分层的物料撞击和翻越溢流堰造成二次混杂;②增设活动溢流堤可灵活调节各段底流床层厚度;③加深料仓可阻止水流在排料道中上下窜动而影响排料稳定;④排料轮设在排料道底口下方可减小排料轮长度,增大过料断面,使大粒物料不易卡轮。因排料轮是强制性主动排料,其转速可通过变频无级调整并和排料量呈线性对应,跳汰机可以连续、稳定、准确地控制排料量,有利于保证产品质量,提高效率。1.5跳砾机装置实现跳汰机控制是一个综合系统,以风阀控制和排料控制为主体。SKT新型跳汰机智能控制系统采用可编程控制器(PLC)+触摸屏+人机界面组成,可实现跳汰机主要工艺参数的智能控制。利用新型浮标传感器检测床层厚度,以此实现跳汰机风阀参数、排料量、给料量的自动控制以及总风量、总水量的电动控制。在现场条件具备的情况下,该系统还可依据测灰仪信号实现跳汰机精煤灰分的在线回控功能,精煤产品指标由此得到有效保障,并提高了数量效率。该系统经扩充还可实现与选煤厂集控系统的通信功能。2复振跳砾机主要组成为数控机关为了提高分选效果并有效降低分选下限,各国把注意力放在了复振变波跳汰机的研究上。德国和美国采用相类似的方法,都是利用2套风阀分别作为主振阀和辅振阀,在主振阀产生低频脉动的同时辅振阀高频进风,叠加在主脉动上,采用2个风源分别向2类阀供风;日本采用的是二次进风方式,即在一个脉动周期将一次进风变成二次进风,将正弦波形变成梯形波来延长床层的松散期。唐山研究院借鉴德国和日本等国家的研究经验,于1997年研制成功了SKT(FZ)型复振跳汰机。该跳汰机采用的复振风阀由主振阀和辅振阀2部分组成。主振阀采用数控立式滑动风阀,跳汰频率和周期可根据需要灵活调整。辅振阀采用电动旋转风阀,每转一周可实现二次进气。主、辅2套风阀共用一个风源。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。实践证明,采用复振跳汰的确可以提高分选效果和处理能力,并可减少顶水用量。由于SKT(FZ)型复振跳汰机采用气动、电动2套风阀装置,机械结构相对复杂,故没有大量推广。2002年,唐山研究院在多室共用风阀技术的基础上,又研制成功了SKT新型复振跳汰机。该机采用2个数控气动风阀作为进气阀,其中一个作主振阀,另一个作辅振阀,两阀并排安装在风箱上共用一个风源。SKT新型复振跳汰机可实现多种功效:①智能复振。双进气数控阀可分别作为主振风阀和辅振风阀,均具备数控风阀调整灵活方便的特性;作为辅振风阀,按照智能复振控制程序要求可实现在进气期或膨胀期的任一时段进行进风脉冲叠加,复合脉动效果明显。②辅助跳汰。双进气阀使多室共用数控风阀技术增强了对煤质的适应性,即当矸石含量大或块煤洗选时,两阀同时打开实现快速进风,以保证床层起振速度和振幅。③常规跳汰。不分级原煤混合跳汰入选时,双进气阀之一可作为备用风阀,方便生产管理。SKT新型复振跳汰机已经应用于铁法大兴矿选煤厂、七台河新兴选煤厂、七台河桃山选煤厂、神火煤电公司选煤厂等多家用户。现场反馈信息表明,该跳汰机使用效果理想,表现为分选精度高,处理能力大,适应入选物料性质变化范围宽,可操作性强;使用复振风阀及控制系统,床层分层状况明显改善,提高了精煤产率,降低了矸石及中煤的带煤损失,有效节省了顶水用量。3跳砾机控制系统的设计近年来,各国在跳汰主要参数的检测与控制方面做了大量的研究,目的是提高跳汰机的自动化水平并达到满意的分选效果。但由于影响跳汰分选效果的因素很多,如:原煤特性、入料量、排料量、风压、水量、床层松散度、跳汰周期和频率等,这些因素相互作用,相互影响,目前尚未对它们建立起一套成熟完善的数学关系模型,对一些参数的控制模型还是建立在感性认识或试验结果的基础上。对床层厚度和松散度的检测与控制一直是跳汰选煤技术的重点。起初,跳汰机床层状态检测是用来控制排料量,现在则是为了实现跳汰机的智能化,对跳汰机的风水制度、给煤量和产品灰分等进行控制。SKT型跳汰机采用PLC和触摸屏组成的智能控制系统,可方便地调节和显示跳汰机的各种工作参数。生产中大量应用的还是利用浮标传感器检测床层厚度,以此来实现排料量的自动控制。该系统经扩充还可实现对给料量、总风量、总水量以及精煤灰分的自动调控,还可实现与选煤厂集控系统的通讯功能。我国选煤厂一般都没有原煤均质化系统,选煤厂煤质变化较大,在缺少煤质自动检测仪器的情况下,为使跳汰机实现智能化,即跳汰机能随煤质变化自动调整、优化分选参数(如给煤量、总风量、总水量、跳汰周期、跳汰频率、矸石和中煤的排料给定值等),并能获得理想的分选效果,唐山研究院在进行SKT(ZD)型自动化跳汰机的开发研制中,利用3级快浮将某厂入选原煤进行模糊分类并输入计算机,并将日常生产中采用不同跳汰参数所得出的分选结果输入到计算机中进行记录、比较和优化排序,建立起针对不同原煤所采用的最佳操作参数数据库,使用者只要将入料的3级快浮数据输入计算机,计算机会自动判断出它是哪一类煤,并自动调整出能达到理想分选效果的分选参数。SKT(ZD)型自动化跳汰机智能控制系统如图1所示。4基于skt跳砾机的煤炼设备自1983年第一台样机研制成功,SKT跳汰机至今已在全国的数百座选煤厂推广应用600余台,成为我国选煤厂使用量最大的机型,在行业内树立了良好的品牌形象。随着SKT跳汰机新技术的不断推出,给跳汰选煤这一传统的选煤方法注入了新的生机和活力。尽管重介选煤近年来有了较快的发展,但跳汰选以其建厂投资省、系统简单可靠、维护量小、生产成本低、适用范围宽等诸多优点仍被大量用户所采用。对中等可选、易选煤,尤其是动力煤的分选,跳汰工艺更是有着其他选煤方法难以替代的优势。通过对多家使用SKT跳汰机的选煤厂的生产资料分析表明,在煤质合适的情况下,SKT跳汰机的数量效率一般在90%～96%,与重介选相比毫不逊色,但其生产成本却比重介选要低很多。针对不同可选性、不同粒度的原煤以及不同产品要求的各类用户的需要,SKT跳汰机目前设计有三段、两段、单段,面积从2～35m2共几十种规格产品供用户选择。同时,为解除用户的后顾之忧,唐山研究院还专门配备了一批技术全面的专业人员长期为用户提供技术支持。5国内外对跳砾选的研究现状SKT跳汰机所采用的一系列先进技术已在大量的生产实践中得到了检验。与国外先进技术相比,