振动筛进行煤炭分级效率问题浅析

【摘

要】振动筛以其适用性广泛，工作效率高的特点，成为煤炭筛分和洗煤系统的主要设备。但各企业在选型或使用中经常出现违背设计原则、违背使用规程的现象，难以处理筛分效率与处理能力两者对立统一关系，直接影响企业煤炭筛选的经济效益。因此笔者对实际应用中如何解决煤炭筛分效率问题做以下分析。

【关键词】振动筛；煤炭筛分；筛分效率

1、振动筛类型的选择

振动筛以筛框（物料）运动轨迹不同，可以大致分为圆振动筛和直线振动筛两大类。科学合理的振动筛选型是有效解决生产能力与筛分效率关系的首要条件。

直线振动筛采用两台以上的振动电机或两套激振系统，由两台电机叠加运动产生直线运动轨迹，过程中有部份功率损失于叠加运动中。圆振动筛只使用一台振动电机或一套激振系统，不存在运动叠加功率损耗。

根据直线振动筛和圆振动筛处理能力的处理量流量计算法：

Q=3600*B*h*v*γ

式中：B筛面宽度，h筛面上层物料厚度，v物料运动的平均速度，γ物料的松散密度。

直线筛V=0.9*ω*A*Cd*Ch*Cm*Cw*cosδ

圆筛V=KQ*N*n2*A*[1+α*（tg3α）1/2]*α/18/1000/g

例如：按煤炭同样筛选条件，取振频均为960r/min，γ=1t/m3，物料层厚度0.1m，宽1.4m，振幅0.04mm。对比直线筛筛面倾角为0～15°（振动方向角为45°）及圆振动筛筛面倾角为15～20°（振动方向角为90°）时的不同处理能力Q。见（表一）：

可以看出：

⑴在同样条件下，直线振动筛较易堵孔，圆振动筛处理量较大，煤炭筛分时，在生产场所有足够空间高度时，应优先选用圆振动筛。

⑵圆振动筛处理量受筛面倾角景响较大，在煤炭筛分效率能满足的情况下，改变筛面倾角可以极大提升圆振动筛的生产能力。直线筛受筛面倾角大小影响较小。

⑶一般情况下，直线振动筛筛分时，物料平均运行速度较圆振动筛慢，所以要求筛分率较高、处理能力不高时，可选用直线振动筛。

⑷圆振动筛采用单振动电机或激振器，无叠加功率损失，经济运行成本较低。

2、振动筛运动参数的选择

2.1筛面倾角

筛面倾角（α）主要取决于要求的处理能力和筛分效率。筛机的筛面倾角越大，处理能力越高，但筛分效率越低，反之亦然。

根据实践经验，直线振动筛用于>50mm煤炭的筛分时，筛面倾角α=5°～10°；用于

在筛面倾角无变化时，筛面上物料厚度从给料端到排料端逐渐变薄，造成筛面利用率先紧后松的供料现象，因此可以采用不同倾角的折线型筛面（等厚筛），以控制物料在筛面各段有不同的运动速度，从而提高煤炭的筛分效率。

2.2振动方向角

筛面的振动方向角（β）对直线振动筛而言就是物料的抛射角。直线振动筛一般采用近水平安装，　为了保证物料的向前跳动，必须有一定的振动方向角。直线振动筛的振动方向角一般采用45°。理论上，当振动方向角β=30°～40°时，物料的运动速度快，处理能力高，但筛分效率不高，适用于易筛物料。振动方向角为60°左右时，物料抛射角度大，筛分效率高，处理能力不高，适用于难筛物料。所以在煤炭生产上我们可以根据筛分难易程度及生产能力的要求，采用不同的振动方向角，获得合适的筛分效率。

圆振动筛的振动方向角一般取90°。

2.3筛面振幅

振动筛激振力增加，则振幅增大（A=F/mω2），使筛板对物料的冲击应力和剪切应力增大，克服了物料间的黏着力，减少了堵塞，使物料快速完成松散、分层和透筛。一般情况，振动筛规格越大，处理量要求越大，所选择的振幅越大。反之亦然。当直线振动筛用于分级时，　振幅稍大些。当处理物料粒度大时，振幅也应相应加大；处理物料粒度小时，振幅应小些。通常，直线振动筛的振幅A=3.5～6mm。圆振动筛的振幅A=4～8mm。

2.4筛面的振动频率

振动频率对振动筛的影响至关重要，频率在20Hz之前，振动频率增加，可以使筛分效率提高；20Hz之后，筛分效率随着频率的增加而递减，并且筛分效率越来越稳定。可以看出最佳筛分效率都在22Hz左右。

由振动强度的公式（k=Aω2/g）可以看出，振动强度与频率的二次方成正比。当频率增加时振动强度大幅度增加，筛机将承受更大的强度。所以在满足煤炭筛分效率的要求下，频率不宜超过22Hz。

在煤炭筛选时，一般选取振动电机为6级，即振动筛振动频率约为16Hz，这与煤炭筛选企业振动设备的工作时间，工作条件较差，要求筛机强度、可靠性较高存在一定关系。

2.5物料的运动速度

振动筛物料的运动速度大，则通过有效筛面长度的时间短，从开始筛分到筛分完成的振动次数较少，因此筛分效率也较低。所以应根据不同的煤炭筛选性能选择合适的运动速度。要获得较高的筛分效率，物料在筛面上运动速度一般控制在0.6m/s以下。

3、筛面结构参数

3.1筛面长度与宽度

筛面宽度是衡量生产能力的重要指标，筛面宽生产率高。筛面长，物料在筛面上停留时间长，透筛机会多，所以筛分效率高。但由于振动筛的特点，长宽比越大，筛子的设计制作难度越大，筛机前后端运动轨迹难以保证，筛机强度要求较高，易形成应力集中区域。一般取宽长比为1：2～1：3为宜。

筛分效率与物料在整个筛面上经历的时间的关系为　：在开始时刻，筛面上的细粒级物料较多，透筛概率较高，一定时间后，留在筛面上的物料粒径多数为由接近筛孔尺寸的难筛物料，即使物料停留再长时间，也很难增加透筛概率。因此，选取满足筛分效率的筛面长度，可减小振动筛无效长度，起到降能节耗的作用。

3.2筛孔形状与尺寸

煤炭筛分用筛孔形状的选择主要取决于对筛分产物粒度的要求。有效的筛子面积（即筛孔面积与整个筛面面积之比）愈大，则单位面积生产率和筛分效率愈高。筛孔尺寸愈大，则生产率越大，筛分效率越高。圆形筛孔与其他筛孔相比，在名义尺寸相同的情况下，透过圆形筛孔的筛下物粒度较小，透过圆形筛孔颗粒的平均最大粒度正方形筛孔颗粒的80％～85％。长方形筛孔的筛面有效面积大，筛面质量轻，生产能力大，同时透过筛孔的物料粒度大于透过名义尺寸相同的圆形和正方形筛孔物料粒度。因此为获得更高的筛分效率，必须针对不同的煤炭选择筛孔形状。煤炭统煤筛选时，一般使用棒条形筛网，利于不规则煤炭的筛选；而块煤筛选时可用棒条形、长方形、正方形筛孔筛网。孔形设计尽量做到上小下大，避免煤炭卡堵现象。

3.3筛网的材料和技术

筛网堵孔率高直接影响煤炭筛分效率。一般筛网材料：65Mn（黑钢丝）、不锈钢丝等。现在振动筛上被广泛使用的聚氨酯分级筛网、筛板，已广泛使用于矿山、煤炭等行业的筛分机上。是钢板冲孔筛网、钢丝编织网橡胶筛板的换代产品。由于聚氨酯弹性筛网使用钢丝绳为骨架材料，再加上聚氨酯本身具有非常高的弹性模量，高强度吸收冲击力、高耐磨，因而具有很高的拉伸强度，其使用寿命与普通金属筛网相比提高8-10倍，承载能力大，是目前世界上耐磨性能最佳的筛面材料。筛面有内自洁性能，不堵孔、筛分效率高。而且聚氨酯密度小，重量轻于金属筛面，能降低生产能耗，工作噪音低。

4、配套设备的匹配使用、以及筛分设备的使用

4.1给料设备的使用

给料设备是否能连续均匀给料直接影响振动筛的筛分效率。连续均匀地加料，使物料沿筛面均匀分布，才能保证较高的生产能力和筛分效率。很多煤炭筛选生产，虽然在给料时有使用皮带机、振动线料机、或往复式给煤机，但很难达到均匀连续给料，特别是筛面较宽时，在给料端，经常物料只使用了局部区域。对筛分效率和生产能力都有较大的影响。所以在按流量法计算振动筛生产能力、筛分效率时，必须充分考虑给料的不均衡系数。

4.2振动筛的使用

（1）筛分时，尽量去除夹杂在煤炭中的纸屑、布带、木片等易堵塞筛孔的杂质。

（2）做成恒力张紧机构，合理调节筛网张紧力是减少筛网堵孔的一种有效方法，合理的张紧力使筛网同支撑樑产生轻微的二次振动，从而有效降低堵孔现象的发生。

（3）单层筛中大于筛孔的物料几乎全部从给料端运动到排料端，从而影响了中、细粒物料的分层与透筛。采用多层筛，从下层到上层筛孔逐渐加大、筛面倾角逐渐减小可提高筛分效率。

（4）圆筛筛分，如果块煤不易碎，可以让振动电机旋转方向与物料出料方向相反，以提高煤炭筛分效率。

（5）振动筛筛分时，如果振动筛处理量足够大，可以使用变频器调速以获得不同的物料速度，以调整不同处理量、不同筛分效率时振动筛的能力要求。

5、结束语

总之在煤炭分级作业环节中，要保证分级效率，不仅要对煤炭物理性质进行充分了解，选择适合生产需要的振动筛类型、核定振动筛运动参数的、选择筛面及筛面结构参数，还要注意筛网的选择、筛分进程中连续均匀给料，以及振动筛的合理使用及管理。这样在煤炭分级作业中才能平衡使用成本、分级效率、与生产能力三者之间的关系，使企业经济效益最大化。