高寒地区半露天布置的煤炭破碎生产加工系统技术改造及应用

谢 阳，张晓广，刘 颖，徐振兴

（呼伦贝尔东明矿业有限责任公司，内蒙古 呼伦贝尔）

引言

呼伦贝尔大草原是我国“两屏三带”中北方防沙带的重要组成部分，同时该区域也是我国蒙东煤炭基地的重要组成部分，其中露天开采产能超4 亿t，约占东北区产能的57%，是我国重点建设的大型煤电基地之一[1]。

公司破碎生产加工装置涵盖1000t/h 破碎系统、2000t/h 破碎系统2 套系统，分别建设于（2010）2016年、2012 年，其中5.4 km 的长距离胶带输送机（输煤栈桥）为供应金新化工原燃料煤“生命线”，装置的安稳运行就显得尤为重要。因整系统大多为露天布置，受本地区冬季严寒，夏季较热的环境因素影响，装置的维护运行难度系数相对较大。

1 研究区概括

呼伦贝尔东明矿业有限责任公司（简称东明露天矿）位于内蒙古东部呼伦贝尔市陈巴尔虎旗煤田东部，地理坐标：东经：119°38′22″～119°41′21″，北纬：49°25′22″～49°26′36″。公司现有露天矿和一号斜井两个产煤基地，总占地约8 km2，露天矿设计年生产能力为300 万t/a，以褐煤为主。区内年平均气温-2.6 ℃，最高气温37.7 ℃（1969 年6 月21 日），最低气温-48 ℃（1960 年1 月23 日），平均结冰期17 d，最长结冰期183 d。特殊的气候条件使得半露天布置的煤炭破碎生产加工系统面临严峻挑战。

2 半露天布置的煤炭破碎生产加工系统存在的问题

（1）装置检维修方式主要为故障后检修，计划检修预知不足，检维修质量管理还有很大提升空间。特别是大风天气、雷雨季节、严寒及大雪天气等恶劣天气环境下，紧急抢修和重复性检修频次仍然较多，检修安全管理难度大。

（2）随着检维修费用的收紧，装置的运行、维护管理压力较大，既要降低备品备件库存指标还要保障装置的长周期稳定运行。

3 采取的措施

3.1 1000t/h 破碎系统技术改造及优化系统工艺

3.1.1 工艺流程的优化

原1000t/h 破碎站工艺流程为煤炭经给料机、一级破碎机、二级破碎机、上筛分楼输送胶带机、圆振动筛、筛上皮带机及筛下皮带机落地。

二级破碎机的出料为两种规格（0-300 mm、0-80 mm），三个输送途径（上长输栈桥、上C110 转运皮带至新筛系统、上3#皮带机直接落至本地煤场）。经综合考虑，移建后的两台破碎机为分体结构，二级破碎楼坐落在长输栈桥上方，通过四通溜槽及插板切换供料目标，具体工艺流程如图1 所示。

图1 技改后的1000t/h 破碎系统工作流程

3.1.2 破碎机的技术改造

3.1.2.1 一级破碎机的改造

因技改前一级破碎机加工的产品存在300-500 mm 的大块物料，不仅影响上二级破碎机输送胶带的输送能力，且增加了二级破碎机的负荷，使二级破碎机产出的粒度不符合要求。本项目通过对破碎机齿辊齿的布置形式的改造，使出料粒度符合0-300 mm。

一级破碎机齿辊改造前及改造后齿形布置对比如图2 所示。

图2 一级破碎机齿辊改造前及改造后齿形布置对比

3.1.2.2 二级破碎机的改造

因需要同时满足可加工0-80 mm、0-300 mm 产品粒度并方便进行切换，改造中优化了二级破碎机的破碎齿板的设计，并且在二级破碎机上加装了方便投用和切除的下齿工作副，使工作副的调节时间从4 h降低至15 min，从而实现两种粒度物料的快速切换。二级破碎机示意与外形如图3 所示。

图3 二级破碎机下齿工作副调整结构

3.2 2000t/h 破碎系统一级破碎机齿辊技术改造

2000t/h 破碎系统一级破碎机使用的双齿辊破碎机实际最大出料粒度为500 mm，不满足直接加工机选块煤的条件，对破碎机齿辊进行改造，使最大出料粒度降至300 mm。双齿辊破碎机工作原理为耐磨齿辊高速相对旋转对物料进行劈裂破碎，其出料大小主要取决于齿辊上齿的布置。通过对破碎机齿辊的观察发现，在齿辊相对转动过程中，其单列主齿间隙过大，从而导致过大的物料通过破碎机（如图4 所示）。为了控制较大物料通过破碎机，需在主齿之间增加副齿，对500 mm 的物料进行进一步的破碎。

图4 技改前破碎机齿辊的布置形式

因需增加齿冠，减少副齿受力，所以本次加装的副齿全高度通过详细计算设计为150 mm。

破碎机齿辊材料为特殊研制的合金材料，耐磨性较高，为了提高新增副齿强度及耐磨性能，在新加装的副齿材质选择30 mm 厚的Q235 钢板，并使用D50焊条在新增副齿上堆焊耐磨层。新加装的副齿如图5所示，加装后齿辊上齿的布置如图6 所示。

图5 加装的副齿外形

图6 技改后齿辊上齿的布置形式

结束语

结合露天布置室外破碎加工设备中破碎机应用电液动调节型下齿工作副的方法、齿辊的副齿改造及胶带输送机粘料、跑偏处理，实现设备稳定运行、提高效率、增加品种煤的目的，本项目不仅适用于常温下的室外布置环境，而且适用于高严寒地区半露天布置的破碎加工设备的实施与应用。破碎机的电液动调节已应用于本公司二级破碎机设备，破碎机齿辊副齿的改造已应用于本公司1000t/h 破碎系统、2000t/h 破碎系统一级破碎齿，输送带多组清扫器组合及纠偏装置的设计安装已应用于本公司所有胶带输送机，且应用效果显著。

参考文摘

[1]李全生.东部草原区大型煤电基地开发的生态影响与修复技术[J].煤炭学报,2019,44(12):3625-3635.

[2]李兰涛.煤港皮带运输称重系统的优化设计[D].秦皇岛：燕山大学,2015.

[3]谢阳,徐振兴,王博,等.高寒地区露天煤矿输送带的跑偏及改进措施[J].煤矿机械,2019,40(1):109-110.

[4]王芬,王林焱,徐静.数控转塔冲床专用带式输送机的研制[J].锻压装备与制造技术,2019,54(6):28-32.