1、前言
原煤分级筛对矿井毛煤预选分级，其筛上物一般进入下一道分选加工设备进行分选。该设备能否正常运转及分选效果的好坏，一方面关系着与原煤系统紧密相联的矿井能否正常提升，另一方面影响着后续分选工艺的工艺效果。为此，选好和使用好原煤分级筛，是管理和运行好原煤系统的关键之一。本文从实际应用出发，总结经验，提出原煤分级筛选型、使用过程中存在的问题，并给出解决对策，并对原煤分级筛的发展做出展望。
2、原煤分级筛的选型
原煤分级筛规格选型中，一个重要指标就是设备处理能力的确定，它是保证分级筛分级效果的重要前提。合理确定原煤分级筛的处理能力，是搞好原煤分级筛选型的首要工作。原煤分级筛的选型时，其处理能力应当与矿井正常提升量匹配，并与煤质要求相结合。
2.1 原煤分级筛的处理能力应与矿井正常提升量相匹配
在传统设计原煤分级筛规格选型中，设备的处理能力选择的计算方法为
Q= q·K式中，q为选型处理量，q为以年产能计算得到的小时平均处理量，K为不均衡系数。然而，在实际生产过程中，原煤分级筛每小时需要处理的量是矿井正常小时提升量，通常这个量要大于矿，因此，这样确定的原煤分级筛处理能力的后果就是选定的原煤分级筛的处理能力不能满足实际生产要求。解决这一问题的方法是，以矿井正常小时提升量来选择原煤分级筛的处理能力指标。
以淄矿集团新建的某一矿井为例，该矿年计划产量1000万吨，按设计规范年生产330天、日生产16小时，取不均衡系数为1.15，则有q=1000000000/300*16*1.15=2178.03（t/h）实际主井配套提升系统设计为两对40吨箕斗，一次提升循环时间为111,87/s，则主井正常提升量为2574.42 Uh，比按计算出的小时处理能力超出396.39 t/h
国家标准GB 50359-2005，《煤炭选选工程设计规范》规定：矿井来煤时，从井口或受煤仓到配（原）煤仓的设备的处理能力应与矿井最大提升能力一致，也就是说，不均衡系数的选取不能按正常煤流系统选1.15，而要大于主井正常提升量2574.42 t/h，否则会严重影响原煤分级筛的分选效果。可见，要合理确定原煤分级筛的处理能力指标，就必须首先核算出矿井正常小时提升量，使分级筛的处理能力与实际小时生产量相匹配。
2.2确定原煤分级筛的处理能力应与来煤煤质状况相结合
煤田由于成煤条件的差异造成煤质及煤层的赋存特点各不相同。从煤质特性来讲，由于煤质硬度、抗碎强度的差异，造成生产煤样的粒度组成以及煤的泥化程度大不相同：从煤的赋存特点来讲，煤层是否含有夹矸，顶、底板成形强度是否好，以及顶、底板、夹矸的岩性是否易泥化等也有较大的差异。对于煤质较软、抗碎强度较差的煤质来说，粉末煤量必定较多，煤质也多呈现泥化现象；对于顶、底板及夹矸岩性为泥岩或炭质泥岩的情况来说，由于岩性极易泥化，泥化后与煤物料常结成不易分散的结合块。含有泥化物的物料进入分级筛后，易粘在筛面上糊住筛孔，使有效筛分面积下降，从而降低原煤分级筛的处理能力和分选效果。
淄矿集团某一选煤厂的原煤分级筛正常处理能力为980吨／小时，但由于顶、底板及夹矸岩性多为泥岩和炭质泥岩，在煤质较差、含水量较大时泥化严重；同时由于泥化结成的不易分散的块状物料进入原煤分级筛后不易透筛和易糊筛孔，大大降低了原煤分级筛处理量，小时处理能力降至600吨／小时左右时才能保住分选效果。所以，对于有上述情况的煤质特点来说，在确定原煤分级筛处理能力时，要充分考虑泥化物料的不利影响，选择的分级筛处理能力指标要留有一定的富余系数，以确保分级筛的分选效果。
3、原煤分级筛的科学使用和维护几点体会
合理使用和维护好原煤分级筛，是充分发挥其效能的重要保证。原煤分级筛入料溜
槽设计、物料落料点、分级筛的启动需要注意的几个方面。
3.1 原煤分级筛入料溜槽的优化设计
因原煤分级筛位处原煤处理较靠前的生产环节，入料中多有较大的矸石和煤块，且常夹有较多的杂物，作业条件较差。为此在设计原煤分级筛入料溜槽时，设计师往往较注重物料的防堵因素，设计的入料溜槽相对于分级筛的垂直角度较大（一般为55°以上），物料在冲出入料溜槽时速度较快，对分级筛的冲击力大，造成冲击点处筛板损坏频繁，给日常维修工作带来较大的工作量。优化原煤分级筛入料溜槽设计，就是在考虑入料溜槽防堵的同时，还必须考虑减轻物料对分级筛的冲击力，以确保筛分设备的使用寿命。措施就是适宜降低入料溜槽相对于筛分设备的角度，使物料在滑出入料溜槽时的速度较低。同时，物料进入筛面应设置的缓冲面位置。
3.2落料点的科学调整
设计师在设计物料进入分级筛入料溜槽时，往往依据理论的抛物线轨迹来确定进入下一道工序的落料点。由于在实际生产中，皮带机设备运转速度相对恒定，而运输的物料受粒度、水分以及含粘性物料的多少等的影响，物料在井入下一道工序时常常偏离正常的理论抛物线轨迹，为此常常造成物料以集中成股状偏向一边的状态进入分级筛面，使物料不能有效地利用整个筛面，降低了分级筛的处理能力和筛分效率。有效措施是，根据入料溜槽内物料的实际运动轨迹通过加设挡料及分料板，调整好物料进入筛面的角度，使物料较均匀的状态给入分级筛面，以确保分级筛的有效处理能力和分级效率。
3.3原煤分级筛的正确启动
日常生产中，由于管理不善和意外停电事故往往造成生产系统事故停车，从而造成物料压筛子事故。现场人员在处理事故时，有时图省劲、怕麻烦，在未对筛子上物料进行处理或处理不彻底时就强行启动分级筛设备，这样往往造成扭坏传动轴、烧坏电机以及损坏分级筛弹簧等重大事故。有时损害现象尽管立时表现不出来，但对分级筛以上重要部件损害程度是较大的，会大大缩短分级筛相关部件的使用寿命。出现物料压筛子，一定要先对筛面上的物料进行清理，确保分级筛空载启动。
3.4原煤分级筛的日常维护几点体会
原煤分级筛日常维护工作有如下几个方面：
(1)激振器的维护。对于原煤分级筛激振器的维护，一项重要工作就是要定期更换润滑油。特别是新安装使用的分级筛设备，一定要按照说明书注明的更换油的时间按时或提前进行更换，否则设备运转磨合期间产生的一些铁质碎屑得不到及时清除，会对激振器轴承产生大的危害。同时注油量严格按照说明加注，少注或多注都会引起激振器轴承不正常升温，缩短轴承的使用寿命。另外，在日常检查中，要常观察激振器轴承的温升情况是否正常，润滑油颜色是否变化，以便及时予以处理或更换。
(2)传动机构的维护。重点检查传动机构的连接部位螺栓是否松动，万向联轴节是否运转灵活，软联接件是否有损坏、传动轴是否有弯曲现象等。
(3)筛面的维护。重点检查筛板固定是否牢固、有无破损，筛机在空载运转时筛板有无对支撑梁产生二次激振情况。对破损的筛板要及时更换；当筛板松动对支撑梁产生二次激振时，要立即停车处理，避免由于筛板的二次激振对支撑粱产生更大的破坏。
(4)筛子大梁的维护。由于进入筛面的物料将要有60%以上的物料透于筛下，筛子的大梁不可避免地受到磨损和冲击，特别是筛子物料的入料点处此现象表现得更加明显。有的厂家为增加筛子大梁的抗冲击和抗磨损强度，设计时在大梁的外部又加装了耐磨胶质层（象申克公司生产的筛机设备）。但尽管如此，筛子大梁经过物料长时间的冲刷磨蚀后，保护层会被磨蚀掉，进而直接冲击、磨蚀大梁。时间一长，分级筛大梁因刚度和抗拉强度降低造成损坏。简单有效的保护措施是在筛子大梁物料冲刷处，外部包扎耐磨橡胶皮子，隔段时间定期更换橡胶皮子。实践证明这是保护筛机大梁简单而又有效的办法，能大大延长筛子大粱的使用寿命。
4、原煤分级筛设备的发展方向
随着矿井生产规模的不断扩大，要求选煤厂相应配套设备的处理能力也要加大，选煤设备的大型化就是发展的一个重要方向。对于筛分设备的大型化，包括两个方面：一是振动筛面积的大型化，主要解决振动筛的处理量问题；二是设备运动参数的大型化，
主要解决难筛物料筛分问题。
目前，随着采煤机械化程度的提高，煤粉量增加，加之环保要求的洒水除尘，使得井下原煤水分迅速提高，甚至达到10%以上，同时，生产的原煤中时有混入泥岩易泥化粘性物料，这些潮湿细粒级粘性物料易相互粘结成团，在筛面上堵住筛孔，使筛面的有效面积降低，导致筛分效率下降。料群在筛分过程中出现不松散、不分层、整体运动，使得筛分过程无法完成。潮湿细粒级粘性物料的干法筛分是当今国内外研究筛分技术的难点和热点。
4.1 潮湿细粒级物料透筛过程中的堵孔机理
当被筛物料外在水分含量达到一定值时，液体开始在颗粒间架桥。由于液体桥的作用，颗粒群开始紧密地粘在一起，在近似条件下，2个球形颗粒之间的粘附力为：式中，r，为液体表面张力、d为颗粒直径、a为钳角。
由上式可以算出，当颗粒的粒度小于3mm时，普通直线振动筛的振动强度必需大于
6.6才能达到临界跳动状态。在我国，普通振动筛的振动强度通常为3～4.5，所以这样的振动强度不足以将物料松散开。
4.2单梁振动筛的研发
单梁振动筛作为一种新型的振动筛分机械，其运动参数和机械结构能够满足筛分设备大型化，有效地解决了潮湿细粒级粘性物料的筛分问题。
4. 2.1单梁振动筛的工作原理
如图l所示，单梁振动筛的每段筛面由一根横大梁支承。振动筛横梁上的偏心质量和偏心距均相等，并且以Y-Y轴线对称，Y-Y轴线通过筛箱的质心。单梁振动筛横梁上的两个激振器作同步反向回转时，每一瞬时单梁振动筛横梁上偏心质量所产生的离心惯性力，沿X-X方向的分力互相抵消，而沿Y-Y方向的分力相互叠加，形成了单一的Y-Y方向的简谐力。该力作用在筛箱上，驱动筛箱作轨迹为直线的往复振动。当双不平衡重的质量运转到图中(a)和(c)的位置时，所产生的离心惯性力完全叠加，激振力达到最大值；当转到(b)和(d)的位置时，它们的离心惯性力完全抵消，激振力为零。
在任意时刻t，双不平衡重所处的位置如图(e)所示，由此可以求出双不平衡重产生的激振力随时间变化的函数关系式：式中一一转动时间：
r一一不平衡重质心回转半径；
w一一不平衡重的回转角速度；
py一一在振动方向上的激振力；
mo一一每个偏心块的质量。
由上式可见，惯性激振器当作同步反向回转的时候，产生定向的简谐力，此力通过筛箱的质心，使筛箱作定向往复直线振动。
4.2.2单粱振动筛结构性能特点
单梁振动筛采用大振幅和大振动强度，颗粒在筛面上的运动速度快、起跳高，筛面赋予料群的能量大，有利于大小颗粒间相互交换位置，料群的流动性得到改善，为细粒级物料的透筛创造了良好条件。
(1)抛射强度高，能消除物料堵孔或卡孔
等厚筛通常采用高振幅低频率，即振幅A=5～5. 5mm，振动频率730r/min左右，振动方向角45。，筛面倾角第一段30。，第二段18。。为消除堵孔或卡孔，提高筛分效率，单梁振动筛采用“高幅中频”，即振幅A=6～8mm。振动频率n=960r/min。振动方向角70°，筛面倾角20°这种设计的平均抛射强度，远大于设计规范推荐的直线振动筛的2.5～4。较等厚筛提高2倍多。高强度的抛射，极大的消除了物料堵孔和卡孔的几率。
(2) 筛面结构特点
振动强度提高后，为解决筛子的整体参振结构强度，单梁振动筛将一台大型振动筛沿筛面长度分成若干小筛，每段小筛都有独立的驱动装置（电动机和激振器），这样每段小筛的参振质量就大为减轻，同时单梁振动筛的激振器是安装在断面形状为H形的单件钢梁上，不安装在侧板上，侧板只起挡料作用，高度很低，一般为400～500mm。单梁振动筛的这种结构，就使其参振质量大为减轻。如筛面尺寸与等厚筛基本相同的4DLS2167，单梁振动筛的参振质量仅为5.5t，每段小筛为1.4t，是ZDS2160等厚筛(ZDS2160型等厚筛的参振质量达lOt驱动功率为15Kw×2=30Kw)的1/2。总功率为3Kw×8=2Kw，降低了20%。单梁振动筛单位筛机参振质量的降低和筛面由多个小型化筛面组成的特点，为筛体的加宽和延长提供了可能，从而为单机筛提高处理量和分选效果提供了保障。
5、结论
原煤分级筛是原煤系统中的重要关键环节设备之一，合理选型和正确的使用直接关系着原煤分级筛的分选效果和后续分选工艺效果的好坏。本文通过总结和分析得到以下结论：
(1)原煤分级筛在选型时，其处理能力应当与矿井正常的小时提升量相匹配，并充分考虑煤质因素，留出富余量；
(2)原煤分级筛在使用时应考虑入料溜槽的角度、落料点等因素，并做到正确起停机，同时做好原煤分级筛的激振器、传动机构、筛面和筛子大梁等部件的维护工作，保证其高效稳定运行，并延长使用寿命；
(3)大型化是原煤分级筛发展的重要方向，单梁振动筛结构上的突破为原煤分级筛向大型化发展提供了可能。
