輸煤系統中大型除鐵器選型與應用

李盛

【摘 要】通過對煤礦、選煤廠等現場調研，分析了鐵器雜質對煤質與安全生產的潛在危害，通過各類除鐵器比較，重點推薦了超強型強迫循環油冷除鐵器的應用方案，并列舉了相關現場實例。

【關鍵詞】煤質；大型除鐵器比較；強迫循環油冷除鐵器

Abstract： China is the w orlds largest coal producer and consum er and nearly 76% energy com es from coal w hich is an issue that m ust lead to the negative im pact on environm ental protection and also on econom ic developm ent and the developm ent of society. Huge coal m ining， transportation and com bustion have already caused a great dam age to our environm ent. Based on the above this article carries a case study on how Tuoketuo Pow er Plant m ake use of photovoltaic energy technologies to reduce significantly energy consum ption of coal and atm ospheric em issions to get good effects to our environm ent and society.

Key w ords：distributed photovoltaic ， traditional energy ，the user side interconnection ， com bined pow er generation， energy conservation and em ission reduction

一、煤炭中鐵器雜物是怎么混入的

煤礦開采地質條件復雜 ，斷層多 ，輸送過程中不可避免地帶有混入錨桿、刮板、托輥、雷管炮線等雜物。長錨桿、鐵板在運輸轉運過程中對皮帶構成很大的危害；破碎機齒牙或刮板等鐵件隨著大塊煤一起進入破碎機后就會損壞設備，危及設備和人身安全；入洗原煤中的鐵器一旦進入跳汰機就會很快布滿床層底部，成為“死床層”，使跳汰機篩不能正常工作；而雷管則在煤炭加工、運輸設備中有引起火災和爆炸的危險，給下道設備造成潛在的危害。因此說煤中鐵器不除，即不能正常生產也不能安全生產。調查資料表明，同一礦井生產出的煤炭，用不用除鐵器其煤質大不一樣。

二、除鐵器的應用現狀

許多電廠、煤礦招標依據除鐵器價格高低而不是除鐵器真實除雜性能來選擇除鐵設備。經過長時間運行實踐與調查研究，許多電廠用戶已經認識到必須配備強力除鐵器，才能更好地清除煤中的雜鐵，減少下道流程設備的故障隱患，減少企業損失。但是需要說明的是：即使是特別強力的除鐵器，除鐵效率也只能接近100% ?？梢韵胂?，當皮帶機以3.5米/秒以上的速度運行時，要從1.4- 1.6米寬、350m厚的煤層中清除雷管和雜鐵并不是一件容易的事。

三、 大型除鐵器選型方案

1、除鐵器的分類簡介

按照磁源類型，除鐵器可分為永磁和電磁兩種。參見表一

2、各種除鐵器的冷卻方式比較

永磁除鐵器沒有發熱問題，所以不存在冷卻問題。以下我們只討論電磁除鐵器的冷卻方式。常見電磁除鐵器按照冷卻方式分為自然冷卻、風冷、水冷、油冷、強迫油循環、熱管冷卻等形式，現簡要比較如表二。

3、大型電磁超強磁除鐵器的技術難點

大型電磁超強磁除鐵器因其磁場強度高、磁場作用區域大，要求具有較大的勵磁功率，因而對散熱的要求相應提高。除需要設定必須的安匝數、合適的長徑比外，影響除鐵器長期穩定運行的主要設計因素之一體現在散熱的計算。

設電磁除鐵器勵磁功率為P，則P=α？△T？S；其中α為除鐵器表面和空氣的散熱系數；△T為除鐵器允許溫升；S為散熱面積。電磁繞組的發熱功率最終要靠足夠的散熱面積散至空氣中并達到熱平衡，一旦散熱能力不足就會導致線圈溫度過高，輕則線圈自身燒毀，嚴重情況下還可能引起火災事故。要保證散熱，一是要有足夠的散熱面積，二是散熱通路必須要設計合理。因為在煤場高塵環境下沒有合理的散熱通路，即使在設備運行初期散熱面積足夠，在運行一段時間以后散熱通路就容易被積塵阻塞，同樣造成散熱能力不足。

沈陽隆基公司（原撫順隆基公司）采用的大型除鐵器專利技術（專利號ZL 02 2 74093.7），不但散熱面積提高為傳統方式的6～7倍，大大降低溫升和磁芯表面溫度，使除鐵器冷熱態性能差異降至最小，并且有效的防止了粉塵的沉積。

影響除鐵器穩定運行的因素還有諸多工藝因素，其中最為主要的是繞組的絕緣處理工藝。隆基公司大型電磁除鐵器采用真空浸漆或真空澆注環氧樹脂工藝處理，不僅提高了繞組整體絕緣性能，而且提高了占空比，使繞組固化為一體，提高了傳熱能力，使整個繞組達到最優化設計水平。

4、國內大型除鐵器的使用情況

國內大型的除鐵器主要使用在輸煤港、電廠煤碼頭及大型煤礦。

近幾年，國內使用1800mm及以上除鐵器的單位有：秦皇島港務局，連云港港務局，天津港，唐山曹妃甸碼頭，日照東港，黃驊港，華潤常熟電廠，國華黃驊發電廠，大唐寧德電廠，大唐潮州三百門電廠，常州發電廠，上海外高橋電廠，國華臺山電廠，江蘇鎮江發電廠，廣東汕尾發電廠，福建華陽后石電廠，神華集團神府東勝煤礦，山東兗州礦務局，大同礦務局，山西平朔礦務局等。

目前國內正在運行的大型超強磁除鐵器70%以上是沈陽隆基公司（原撫順隆基）產品。以國內最大的輸煤港秦皇島港為例，其輸煤皮帶寬、輸送量大、帶速快、煤層厚、環境惡劣在港口行業最具代表性。曾經采用過美國、德國、日本、英國等進口產品以及國內等多家除鐵器。由于隆基除鐵器穩定和優越的性能，從2000年開始五年秦港的擴建與改造一直采用隆基除鐵器。目前秦皇島港務局二公司、三公司、四公司、六公司、七公司、煤一期東擴、煤四期擴容、煤五期項目均采用隆基除鐵器。從而改變了國內無法生產可靠的大型超強磁除鐵器的看法，使其實現了大型超強磁除鐵器的逐步國產化，大大節約了生產、維護成本。

5、煤炭礦山大型除鐵器選型方案

方案一：采用強迫循環油冷除鐵器

強迫循環油冷除鐵器是一種市場上新興的除鐵設備。強迫油冷除鐵器因其線圈采用完密封形式，故抗粉塵、抗潮濕性能極好，適用于港口、煤礦、電廠等較惡劣的工作環境；強迫油冷這種散熱方式，散熱效率極高，徹底解決了因溫升使電阻增大而帶來的磁場強度降低的難題，所以，強迫油冷除鐵器是既從理論上，又從實踐上體現“高強磁”的選擇，是實現“高強磁”理論的便捷途徑。

5.1強迫循環油冷除鐵器工作原理

強迫油冷除鐵器，磁系整體為全封閉結構，其線圈全部浸入絕緣導熱油中?？坑捅脦佑蛷娖妊h，而不是靠對流來實現循環的。通過油的快速流動，使線圈工作時產生的熱量快速傳遞至散熱器，在散熱器外，通過強迫風冷加快散熱器內部油的冷卻，使冷卻后的油進入下一工作循環過程，從而使除鐵器有良好的散熱，使除鐵器的冷態及熱態磁場差值最小。

5.2強迫循環油冷除鐵器特點：

（1） 勵磁線圈完全浸漬在密封的絕緣導熱油中，磁體具有良好的防塵、防潮和防腐蝕性能。

（2） 磁場設計獨特，磁路短、損耗小，磁場梯度大，除鐵效率高。

（3） 體積小，重量輕，冷卻裝置結構緊湊，散熱效果好。

四、大型強迫循環油冷除鐵器的應用

1、撫順隆基電磁科技有限公司為遼寧能港發電有限公司提供的強迫油冷除鐵器RCDE- 22T3，經過運行，除鐵效果極佳；

2、擁有國內最大帶寬（B=2200mm）的神華準格爾能源股份有限責任公司，2007年末也接受了RCDF- 24DT3強迫油冷這一方案，并在2008年2月份安裝調試完畢（懸掛高度800mm）。運行至今取得了十分良好的除鐵效果；

3、目前，國內港口碼頭新購置的大型除鐵器均為循環油冷除鐵器（80%以上均為隆基產品），現場測試鐵件：錨桿、刮板、破碎機齒牙、大鐵板、皮帶機托輥、螺栓、螺母等埋于煤層下的吸力測試驗收效果極佳，應用現場如下圖一、圖二：

五、結束語

方案一、方案二的除鐵方案，對于大型輸煤皮帶的除鐵，我司有足夠的業績證明這一方案的可行性。尤其作為強迫循環油冷除鐵器，無論是從現場使用情況，還是從未來發展方向看，必將是除鐵行業的一種趨勢。