超导除铁器在煤炭质量管理中的作用

摘要：近几年，神华集团一直为实现创建无杂质煤的目标在努力，为了保证用户的用煤安全，集团公司专门从国外引进安装了超导除铁器。超导除铁器是迄今为止世界上清理煤炭中杂质的最有效手段，在本文中，他将从超导除铁器的工作原理、技术参数、实际除杂效果等方面，全面介绍超导除铁器的重要性和稳定性，从而使大家更加全面的了解超导除铁器。

关键词：神华集团；无杂质；超导除铁器；有效；重要性；稳定性

引言

作为世界一流的煤炭销售公司，神华集团对煤中出现的铁器等危及用户安全的铁性杂物，屡屡引起各用户的强烈反响，也严重影响了神华集团的国际形象。集团公司一再要求严格控制煤中含铁杂物，创建神华煤无杂物品牌，但是港口已安装运行的普通除铁设备，由于磁场强度低（一般在1500高斯左右），清除铁器类杂物的难题一直没有得到很好的解决。为了创建“神华煤”这一世界知名品牌，提高神华煤的内在质量，由神华销售集团从美国艺利公司引进超导除铁器设备，在装船作业过程中，确保了每条船百分百除杂，确保了煤炭质量管理最后一道关口的顺利完成，为提高神华煤的内在质量，创建神华煤无杂物品牌起到了不可磨灭的作用，获得了用户的一致好评。

一、超导除铁器的自身优势：

超导除铁器可以长期处于强磁场下运转，关键设备（冷凝头）保证10000小时不出现影响除铁器正常使用的故障，设备运行的噪声小于85db（a）。距离为额定悬挂高度（550mm）时，以对应磁极几何中心为圆心，以1000mm为半径的圆周范围内最高处磁感应强度值（热态）≥400mt，最低处磁感应强度值（热态）≥130mt。除铁器正式投入使用后，可除去煤流底层的雷管、炮线等6kg以下的杂铁。主要承载结构采用碳素结构钢制造，其化学成分和力学性能符合gb700-88的规定。全部钢材进行预处理，去掉轧制氧化、锈及异物，焊接表面光滑平整，不得有气孔、夹渣、焊瘤、裂纹等缺陷存在，以确保焊缝质量。钢板对接采用埋弧焊完成，保证焊透。主要角焊采用埋弧焊，co2气气体保护焊等自动或半自动焊的方法完成，保证有足够的焊深。按等强度原则选用焊条，焊条大批量使用前必须作工艺试验。经实际除杂工作检验，超导除铁器磁场强度大，最高可以达到22000高斯。并且运行稳定，操作简单，在日常工作中较少出现小问题、小故障，能够24小时不间断除杂，确保了每条船除杂，不耽误生产。

超导除铁器原理及主要技术参数

由美国艺利公司提供的超导除铁器的主要技术参数如下：

1.适合运输皮带机宽度（mm）：≤2 200；

2.适合运输皮带机带速（m / s）：≤5.5；

3.额定悬挂高度（mm）：550；

4.额定悬挂高度处磁感应强度（mt）：≥400

5.总功率（kw）：18；

6.理论雷管、炮线吸出率：99%；

7.最大允许吸出的单块铁重量（kg）：6；

8.控制柜防护等级：ip65；

9.设备总重量（kg）：约12 000；

10.工作制：24小时连续工作，建议每24小时升降磁场不超过3次。

超导除铁器属于电磁除铁器，它采用低温超导技术，超导线圈被液氦浸泡。液氦温度为零下269℃，超导线圈处于超导状态，当电流通过线圈时，其导体电阻为零，电能全部转化为磁能，实现节能、强磁。超导除铁器的优点是磁感应强度大、梯度大、除净率高。较小的铁磁性物质能从非铁磁性物质中被吸取出来，可去除混杂在非磁性物料中小到0.01kg、大到6kg的铁磁性物质，理论去除率达到99%。

超导除铁器的缺点是超导材料稀贵，且都必须在很低的温度下工作，这低温的获得和保持需要依附于附属制冷设备和绝热设备，磁体不能接受强烈的撞击，所以超导除铁器一般仅用于多级除铁的最后一道精细除铁。

二、超导除铁器在国内的应用实例

超导除铁器的磁场强度是普通除铁器的3倍以上。目前，国内应用超导除铁器的工程实例均为专业化的煤炭出口港，共有10台超导除铁器投入使用，全部为美国艺利公司进口。

三、超导除铁器与普通电磁除铁器除铁效果对比

天津港南疆7#、8#煤码头超导除铁器设备、黄骅港一期工程超导除铁器设备和黄骅港二期工程超导除铁器与其前级的普通电磁除铁器运行一段时间后除铁效果统计值见表2、表3、表4和表5。

综合表2～表5的实际统计值，并对其计算分析可知，从总体除杂效

来看，超导除铁器是前级普通除铁器的4.3倍左右，除杂铁效果较佳。尤其对于铁屑等细小的杂物，超导除铁器的吸除效果更佳。因此，超导除铁器具有极强的实用性，对于提高煤炭洁净度，保证煤质，能起到显著作用。

四、超导除铁器在输煤皮带机线上的工艺布置

在专业化的煤炭出口港的工艺设计中，通常具有“卸车-堆场、堆场-装船”等工艺流程。在“卸车-堆场”的流程中，皮带机中含有杂铁的数量较多、单件杂铁的重量相对较重。由超导除铁器原理可知，超导除铁器本体不能接受强烈的撞击，它可吸除煤炭中单件杂铁重量的范围为0.06kg-6kg，因此为保证超导除铁器的安全运行，需避免设备受到重件杂铁的撞击，设计时应将超导除铁器安装在“堆场-装船”皮带机系统中，作为最后一道精细除铁设备，而“卸车-堆场”的流程中所配备的除铁器均为普通除铁器。超导除铁器主要包括超导除铁器本体、高压氦气软管、控制柜、电动天车、应急发电机组以及附属设施等。在进行工艺设计时，需要对超导除铁器的各个部分进行合理布置，同时要对超导除铁器本体下方的皮带机进行局部改造。

五、超导除铁器工艺设计要点

（1）超导除铁器本体悬吊在轨道式电动天车下部，除铁器本体尽量保持水平状态。超导除铁器通常布置在皮带机线的中部；

（2）超导除铁器控制器包括氦气压缩机、控制器plc软件和显示器、温度显示器、氦气压力表和导管、连接控制器和超导除铁器的导线、升降磁场操作面版系统、便携式电脑等等，这些控制器设施的防尘要求较高，因此需要将超导除铁器设置在机房内，同时将控制柜放在防尘性较好的控制室内；

（3）在超导除铁器本体和控制器之间连接有高压氦气软管，为了防止管内氦气压力损失过大，尽量缩短软管的长度。据艺利公司确认，30米长度以内的氦气管在技术上是可行的；

（4）为了防止超导除铁器本体产生较大的晃动，电动天车的横移速度不大于0.6m/min；

（5）超导除铁器本体内的氦气为液态，为防止液态氦气的气化，需要保证电源供电的不间断性，为此，设计时需考虑配备应急发电机组。当市政电源断电时，应急发电机组切入，并在30秒钟内开启提供电源。

（6）在设计时，电动天车旁边设有不折弯导带的放置区，不折弯导带内敷设有高压氦气软管和电缆。

（7）超导除铁器的磁感应强度大、磁场梯度大，而皮带机托辊、机架、电缆桥架等一般采用钢结构件，为防止超导除铁器磁场对皮带机钢结构件造成磁化，以及为保证皮带机系统正常的运行，需要将超导磁体正下方的皮带机结构件更换为非磁性体结构；

（8）根据超导除铁器磁场的磁力分布范围，为保证除铁器维持其良好的除铁效果，同时避免其附近的钢结构体受到磁场影响，在进行工艺布置时，超导除铁器中心距离钢结构机房墙壁中心线的距离不小于4m。两台超导除铁器中心距离不小于8m。

（9）为保证超导除铁器的安全运行，距离超导除铁器较近处的上游需要设置一级普通除铁器，该级普通除铁器需要与超导除铁器相连锁，当超导除铁器升磁场开始除铁之前，需要先启动普通除铁器；若前级普通除铁器出现故障或停机时，超导除铁器需连锁停止作业。

（10）部分输煤皮带机为钢芯带，为防止皮带机空载时，超导除铁器将皮带机吸起来，在超导除铁器下方皮带机的适当位置应安装压带轮机构；

（11）超导除铁器的卸铁溜槽采用不锈钢材质；

（12）要考虑超导除铁器本体及电动天车检修的方便性。在电动天车轨道两侧设置检修平台，检修平台及梯子的布置应方便检修人员从地面到达检修区域。

（13）控制室的布置要能保证工作人员很方便的观察到除铁器的吸铁、横移、卸铁等工作状态。控制室要有较好的防尘性。

（14）超导磁体悬吊在电动天车下方，考虑到超导磁体更换冷凝头时需要向磁体内充氦气，因此需要在机房内的适当位置安装爬梯及平台，以方便工作人员接近超导磁体。

综合数据分析，超导除铁器具有磁场强度高，磁场梯度大，吸铁能力强、重量轻、能耗低，运行节能环保等普通电磁除铁器无法比拟的优点。在煤炭除杂领域内的领先地位是无法取代的，其安全性、稳定性是其它除杂设备无法比拟的。是现阶段清除煤炭中杂质的最有效手段。

近年来国内外对除铁器的研究较少，但是大部分行业对产品的除杂要求越来越高

，所以今后一段时间需要不断寻找新型材料，寻求新方法，研发新型除铁器，以提高除铁器的性能，同时，如何在现有条件下更好的利用超导除铁器，发展新工艺也是值得研究的方面。

参考文献

[1]超导除铁器安装、调试手册——美国艺利公司

[2]超导除铁器主要技术参数和工作原理——美国艺利公司

[3]超导除铁器冷凝头工作原理及保养——美国艺利公司