决定筛分效率的因素

决定筛分效率的因素
随着采煤机械化程度的提高，10mm以下细粒级物料在原煤中所占比例不断提高（高达70%），而煤炭在井下开采过程中，因每层渗水及井下防尘喷水等原因，常常使开采出的原煤外水分较高（大于7%），这些潮湿细粒煤在水分和粘土的作用下，往往相互粘结成团或粘结在筛面上，筛分设备在作业时一方面出现筛孔“粘、堵、卡”现象，导致筛分效率低，筛分效果恶化。

另一方面为避免“堵孔”现象，采用的高振动强度、强制排料等辅助装置又暴露出设备的机械强度和故障率问题。

所以说小于10mm潮湿、粘性物料的干法筛分是国内、外筛分行业的技术难题，解决以上行业难题，为物料分级工艺提供高效、可靠的筛分技术及设备是筛分行业急需解决的重大课题。

燃煤电厂现有筛分设备主要为：振动筛（香蕉筛）、高幅筛、弛张筛、双转筛、正弦筛、摆动筛、滚筒筛、滚轴筛等；以上筛分设备按运动形式分为两类：一是以激振力为动力源的振动类：振动筛（香蕉筛）、高幅筛、弛张筛，这类筛分设备是概率型筛分，即物料透过筛孔的的几率是概率事件；其余是以转动（或摆动）形式完成筛分作业的，这类设备筛分过程是以物料颗粒长时间、长距离接触筛孔，一旦该颗粒触及筛孔即可完成透筛。

两类筛分设备在实际作业中，特别是湿、粘物料其筛分效率分析如下：
影响筛分效率（η）的因素归纳起来为：
（1）工况因素：相对分离粒径、松散密度、形状、水分、含泥量等
（2）设备因素：筛分面积、开孔率、运动参数、结构形式
对给定工况条件的筛分，筛分效率主要取决于设备因素，其与下列参数成正比：筛分效率η=有效开孔率*物料透筛速度*接触筛面时间。

注：（1）在筛分作业中能够用于透过物料的有效孔隙面积之和占筛面总面积的比例叫做有效开孔率。

设备制造开孔率≠有效开孔率；有效开孔率为运行过程中实际透筛的面积占整个筛面的百分比。

（2）物料透筛速度即为物料透过筛孔的速度；是自由落体透筛还是加速透筛；
（3）接触筛面的时间即为物料从进料端到透筛的整个运动过程中与筛孔接触的时间；接触时间长，透筛几率大；反之，若物料在接触筛孔外占用时间长，透筛几率就少。

对于振动类设备，其振幅、加速度、筛面倾角都反映在物料透筛速度因素上，振动频率反应在筛分时间比例。

对转动类设备，转速决定筛分时间，转速及筛面倾角又决定了透筛速度。

筛分湿、粘物料无论是振动型还是转动型，常常出现筛孔发生“堵死”现象，造成原因：一是潮湿细颗粒物料表面水分张力极易使细料粘结在筛孔上，逐渐将筛孔“糊死”；二是临界颗粒“卡死”筛孔。

筛孔堵塞使得制造筛分面积高的筛分设备在使用中的有效筛分面积降低，筛分效率急剧降低，筛分设备成为溜管或溜槽。

为防止筛孔堵塞、提高筛分效率，现有筛分设备也做了大量的努力，各类设备解决方法分析及使用情况如下：
1、高幅筛的措施：采用大振幅、大振动强度、较低振频
情况1、在原煤水分较低时（小于7%以下），原煤颗粒与筛网之间粘结力小，“糊死”现象不易发生，大振幅、高强度使“卡死”在筛孔中的边际颗粒料获得足够加速度，以便脱离筛孔，减少“卡死”发生，筛分效率最高达到85%。

但是大振幅、大振动强度也增加了筛条的损坏速度，由于筛条是穿在筛板的筋板中，振动使的筋板与筛条产生铁与铁之间的摩擦，原料没把筛条磨断，筛板筋板将筛条磨断。

所以，在高幅筛使用半年后，筛条频断、密封件漏灰常常发生，连带出现筛条损坏碎煤机、刮伤皮带、漏大料现象。

情况2、在原煤水分较大时，采用大振幅、高强度为的是细颗粒料产生的惯性力大于料与筛网间的粘结力，达到不沾的目的。

但实际情况是：物料在筛面上做抛物线运动，对颗粒其惯性力：F惯=m. v2=mω²A²。

而惯性力需要克服颗粒间粘着力及物料重力方能分离出去（筛面倾角忽略不计），即为F惯＞F粘+mg;
粘着力为：F粘=πd.r/(1+tan(α/2) (r-表面粘着力；d-物料直径；α-啮角).
按高幅筛的振动频率为n=740r/min,单振幅A=12mm计算，物料颗粒直径d=1mm;
计算为：F惯=mω²A²=m(nπ/30)².A²=0.864m(N)
而重力与粘着力之和=mg+πd.r/(1+tan(α/2)=9.81m+πdr/(1+tan(α/2)(N)
计算的F惯＜mg+F粘
这也就可以解释为什么小颗粒不能甩出去的原因，同时在筛面上大颗粒料的惯性力大于小颗粒料，大颗粒料层也限制了小颗粒的分离，这就是高幅筛采用大振幅、大强度仍然出现“糊死”的根本原因。

2、双转筛的措施：双转筛为双层结构，内外转子反向运转，内层安装靶料装置，利用料耙把合格颗粒从外层筛孔中挤出，其强制排料功能，增加了透筛速度，提高筛分效率。

但双转筛的实际透筛面积为整个筛筒面积的1/3,透筛面积小，对水分高的煤也很难从固定筛孔中挤出，所以也限制了筛分效率的提高。

3、弛张筛的措施：采用偏心驱动，两筛箱做近似直线运动，弹性筛面做弛张运动，物料在筛面上(30-50)g加速抛掷运动，物料在与筛面相遇时的碰撞中使细颗粒透筛，实现筛分，弛张筛筛面的高速抛掷运动，颗粒的惯性力远远大于高幅筛的惯性力，有效解决了湿料粘堵问题。

聚氨酯筛网寿命为4000-6000h。

但是在筛分过程中并不是完全无堵塞现象。

在靠近筛面的边缘处，筛面的挠度比较小，此处筛面上物料所获得的速度与加速度都较小，又由于物料的黏度，会存在筛分死角，存在物料堆积的现象，也影响筛分效率。

研发高筛分效率、高可靠性的筛分设备是筛分行业发展需要和方向。

石家庄功倍重型机械有限公司研制的交叉筛采用“动筛孔”“物料自清理”筛分新技术，使决定筛分效率的有效筛分面积*透筛速度*透筛时间三个决定因素达到最大值，从而保证交叉筛有较高的筛分效率；同时交叉筛低速平稳运行特性，又使交叉筛有了高的可靠性和高的环保型。

交叉筛颠覆传统筛分概念，为物料细粒干法筛分带来新的筛分理念。

石家庄功倍重型机械有限公司。