垂直剪切式滤饼破碎机在洗煤厂的应用
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摘 要：方山县鑫运煤业有限公司的洗煤厂使用煤泥滤饼破碎机后，煤泥滤饼的粒度从450 mm减小到20 mm，破碎比达22.5。使大块煤泥滤饼的造成的精矿运输皮带的事故率从0.6%降到0.5%，降低了17%。同时，也增强了混合精煤外售检测的代表性，使混精煤的年平均检测水分从12.52%降到11.74%，含水量降低了6.2%，方差从1.08降至方差为0.20，检测误差降低81.5%。该洗煤厂仅皮带事故率和检测水分误差，每年可为企业节能降耗278.9万元，新增利润1755.9万元，新增税收531.8万元。
中图分类号：TD451 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0060-02
鑫运洗煤厂是方山县鑫运煤业有限公司下属洗煤厂，位于山西省吕梁市方山县大武镇，年产精煤180万吨。该洗煤厂自2003年投产以来，由于煤泥滤饼粘度较大，致使滤饼自压滤机脱落后，落入精矿输送皮带后的粒度在450 mm左右，这使该厂经常出现煤泥精矿皮带打滑现象，造成皮带事故。尤其在冬天，大块滤饼不及时处理，就会结冰，成为大冰块，给后期的装运和销售带来了很大的不便。含有大块煤泥滤饼的混合精煤在销售时，因为取样问题，常和买方存在争议，为此，该厂为了解决大块粘性煤泥滤饼给企业带来的不利影响，采用了煤泥滤饼破碎机。
1 设备结构和工作原理
该滤饼破碎机针对煤泥滤饼的矿料性质，针对性的设计了一种垂直剪切式滤饼破碎机，设备结构如图1所以。物料从破碎机入料口给入后，首先经加强筋对大块滤饼进行冲击实施了初级粉碎，初级粉碎后的物料接触刚性切割筛板，切割筛板对物料进行细碎，在设备内部进行两级粉碎，破碎比大。粒度小于要求粒度的颗粒从排矿口排出，构成了内部闭路循环，产品粒度均匀。入料口装有的光电检测装置，可有效防止堵塞和冒料，使破碎机处于经济的工作状态。
2 经济效益分析
该洗煤厂使用垂直剪切式滤饼破碎机后，煤泥滤饼的粒度从450 mm减小到了20 mm，有效地减少了大块滤饼造成的皮带事故，降低了外售煤的测量水分。经济效果主要从降低大块滤饼造成的工艺设备事故率和减小高水分滤饼对销售水分测量造成的误差。采用线性规划最优求解的方法，计算使用垂直剪切式滤饼破碎机后，洗煤厂的生产成本的变化。采用统计的方法，对使用前后外售精煤含水量报表进行统计，分析使用前后外售水分情况。
2.1 生产成本的变化
（1）生产成本线性规划模型的建立及优化结果。
预计产品受以下决策变量影响：生产时间，工艺设备调整，工艺设备事故率，供矿量，原煤品质，新技术新设备应用。在精煤产量达成目标，精煤品质控制在顾客许可范围内，使选煤成本最小化。
选煤成本由如下因素构成：材料费（包括油耗、材料修理费、其它材料），职工薪酬（决定于生产工效率），电耗，介耗。利润受到选煤成本、原煤煤价、精煤煤价、末煤煤价等因素影响，洗煤厂使用垂直滤饼破碎机前后其他约束条件不变，仅工艺设备事故率发生变化。洗煤厂各因素数值如表1所示。
由于煤价等受到市场供求关系的影响，属于不可控因素，所以在洗精煤180万吨基础上，尽量让选煤成本最小化。
①确定决策变量。
设xa、xb1、xb2、xb3、xb4、xb5、xb6分别表示精煤产量、生产时间因素、工艺设备调整、工艺设备事故率、供矿量、原煤品质、新技术以及新设备应用。yb1、yb2、yb3、yb4、yb5分别表示材料费用、员工薪酬、生产工效率、电耗、介耗。两选煤厂设η为原煤入洗比，均为55%的精煤回收率。以此确定的各约束如表2所示。
②线性规划模型结果。
洗煤厂线性规划模型的优化结果如表3所示。
使用煤泥滤饼破碎机后事故率降低了0.1%，一年仅事故率可使洗煤厂生产成本降低了278.9万元。
（2）降低检测煤水分误差，增加收入。
该洗煤厂自2007年使用垂直剪切式滤饼破碎机，使用前后近12个月的销售检测水分报表数据对比结果见表4。
由表4数据可以得出，洗煤厂使用滤饼破碎机前12个月，水分检测平均值为12.52%，方差为1.08，使用后的12月水分检测平均值为11.74%，方差为0.20。因此，销售混精煤年平均检测水分从12.52%降至11.47%，降低了0.78%，使用后方差减小了0.72。使用煤泥滤饼破碎机后，可以降低混精煤测量水分。使用后方差波动变小，说明使用后煤样代表性增强，检测误差变小。洗煤厂年产精煤180万吨，检测水分降低0.8%，精煤按1250元/吨计，则新增利润1800万元。
3 结论
（1）使用滤饼破碎机后，有效地减小了煤泥滤饼的粒度，降低了煤泥滤饼精矿运输皮带的事故率。同时，由于减小了煤泥滤饼的粒度，使混煤精矿在外售时代表性增强，可以有效的减少销售混精煤的平均检测水分，使均年水分含降低了0.78%，使用后方差差减小了0.72。
（2）使用煤泥滤饼破碎机后，事故率降低了0.1%，则一年仅事故率可使洗煤厂生产成本降低了278.9万元。使用后检测误差变小，洗煤厂年产精煤180万吨，检测水分降低0.8%，精煤按1200元/吨计，此项可以为该厂新增利润1728万元。使用煤泥滤饼破碎机后，每年总共可以为洗煤厂新增利润2006.9万元，为国家新增税收531.8万元。