關(guān)于超導(dǎo)電磁除鐵器在國內(nèi)大型港口運(yùn)煤系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用

1、超導(dǎo)除鐵器在港口輸煤系統(tǒng)中的應(yīng)用 超導(dǎo)除鐵器的磁場強(qiáng)度為普通除鐵器磁場強(qiáng)度的3倍以上，可以有效吸除煤炭中的雷管、炮線、鐵屑等各類鐵器雜物，是目前國內(nèi)外解決輸煤皮帶機(jī)煤層中鐵器雜物磁場強(qiáng)度最高的設(shè)備，屬于精細(xì)除鐵設(shè)備。如果將超導(dǎo)除鐵器控制系統(tǒng)與港區(qū)中控室控制系統(tǒng)相連接，在上位機(jī)的統(tǒng)一管理下，可進(jìn)一步提高整個系統(tǒng)乃至企業(yè)生產(chǎn)工藝的自動化程度。一、超導(dǎo)除鐵器原理及主要技術(shù)參數(shù)超導(dǎo)除鐵器屬于電磁除鐵器，它采用低溫超導(dǎo)技術(shù)，超導(dǎo)線圈被液氦浸泡。液氦溫度為零下269，超導(dǎo)線圈處于超導(dǎo)狀態(tài)，當(dāng)電流通過線圈時(shí)，其導(dǎo)體電阻為零，電能全部轉(zhuǎn)化為磁能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、強(qiáng)磁。超導(dǎo)除鐵器的優(yōu)點(diǎn)是磁感應(yīng)強(qiáng)度大、梯度大、除凈率高

2、。較小的鐵磁性物質(zhì)能從非鐵磁性物質(zhì)中被吸取出來，可去除混雜在非磁性物料中小到0.01kg、大到6kg的鐵磁性物質(zhì)，理論去除率達(dá)到99%。超導(dǎo)除鐵器的缺點(diǎn)是超導(dǎo)材料稀貴，且都必須在很低的溫度下工作，這低溫的獲得和保持需要依附于附屬制冷設(shè)備和絕熱設(shè)備，磁體不能接受強(qiáng)烈的撞擊，所以超導(dǎo)除鐵器一般僅用于多級除鐵的最后一道精細(xì)除鐵。二、超導(dǎo)除鐵器在國內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例超導(dǎo)除鐵器的磁場強(qiáng)度是普通除鐵器的3倍以上。目前，國內(nèi)應(yīng)用超導(dǎo)除鐵器的工程實(shí)例均為專業(yè)化的煤炭出口港，共有10臺超導(dǎo)除鐵器投入使用，全部為美國藝?yán)具M(jìn)口。由美國藝?yán)咎峁┑某瑢?dǎo)除鐵器的主要技術(shù)參數(shù)如下：1適合運(yùn)輸皮帶機(jī)寬度(mm)：2 200

3、；2適合運(yùn)輸皮帶機(jī)帶速(ms)：55；3額定懸掛高度(mm)：550；4允許溫升：最大不超過1.5K；5額定懸掛高度處磁感應(yīng)強(qiáng)度(mT)：4006總功率(kW)：18；7理論雷管、炮線吸出率：99%；8最大允許吸出的單塊鐵重量(kg)：6；9控制柜防護(hù)等級：IP65；10設(shè)備總重量(kg)：約12 000；11工作制：24小時(shí)連續(xù)工作，建議每24小時(shí)升降磁場不超過3次。除鐵器在線吸鐵-離線卸鐵-再在線吸鐵。表1 超導(dǎo)除鐵器在國內(nèi)的應(yīng)用實(shí)例除鐵器安裝地點(diǎn)數(shù)量(臺)皮帶機(jī)技術(shù)規(guī)格投入使用時(shí)間除鐵器本體單價(jià)(萬人民幣)青島前灣港區(qū)煤碼頭裝船皮帶機(jī)線1帶寬2200mm，帶速4.5m/s，額定輸送能力6

4、000t/h1987年約300黃驊港煤碼頭一期裝船皮帶機(jī)線2帶寬2000mm，帶速5.3m/s，額定輸送能力6OOOt/h2005年10月約602黃驊港煤碼頭二期裝船皮帶機(jī)線l帶寬2000mm，帶速5.3m/s，額定輸送能力6000t/h2005年10月約602天津港南疆9#、10#煤碼頭裝船皮帶機(jī)線1帶寬1800mm，帶速5.8m/s，額定輸送能力6000t/h2005正9月約602天津港南疆神華煤碼頭裝船皮帶機(jī)線3帶寬2000mm，帶速1.8m/s，額定輸送能力60OOt/h2007年12月約602秦皇島港煤碼頭二期工程裝船皮帶機(jī)線1帶寬2000mm，帶速4.8m/s，額定輸送能力6OOO

5、t/h2005正12月約602秦皇島港煤碼頭四期工程裝船皮帶機(jī)線1帶寬2000mm，帶速4.8m/s，額定輸送能力6000t/h2005年12月約602三、超導(dǎo)除鐵器與普通電磁除鐵器除鐵效果對比天津港南疆9#、10#煤碼頭超導(dǎo)除鐵器設(shè)備、黃驊港一期工程超導(dǎo)除鐵器設(shè)備和黃驊港二期工程超導(dǎo)除鐵器與其前級的普通電磁除鐵器運(yùn)行一段時(shí)間后除鐵效果統(tǒng)計(jì)值見表2、表3、表4和表5。表2 天津港南疆神華煤碼頭超導(dǎo)除鐵器除鐵效果統(tǒng)計(jì)值分類雷管炮線雜鐵其他雜物合計(jì)枚kgkgkgkg超導(dǎo)除鐵器5730.3563.5863.51457.3普通除鐵器27.0135.7113.9656.68超導(dǎo)/普通28.54.3215

6、.7861.8625.71注：表2的合計(jì)項(xiàng)中，雷管的重量忽略不計(jì)表3 黃驊港一期工程1號超導(dǎo)除鐵器效果統(tǒng)計(jì)值分類 雷管炮線雜鐵其他雜物合計(jì)枚枚kgkgkgkgkgkgkgkg超導(dǎo)除鐵器3125.25493.64239.1757.99普通除鐵器217.85151.453.3222.55超導(dǎo)/通15.51.413.264.493.41注：表3的合計(jì)項(xiàng)中，雷管的重量忽略不計(jì)表4黃驊港一期工程2號超導(dǎo)除鐵器除鐵效果統(tǒng)計(jì)值分類雷管炮線雜鐵其他雜物合計(jì)枚kgkgkgkg超導(dǎo)除鐵器1719.87453.2242.85715.92普通除鐵器112.71111.4410.5134.65超導(dǎo)/普通171

7、.564.0723.135.32注：表4合計(jì)項(xiàng)中，雷管的重量忽略不計(jì)表5黃驊港二期工程超導(dǎo)除鐵器除鐵效果統(tǒng)計(jì)值分類 雷管炮線雜鐵其他雜物合計(jì) 枚 kg kg kg kg超導(dǎo)除鐵器121103.03358.721070.931532.68普通除鐵器884.01273.17261.69618.87超導(dǎo)/通15.131.231.314.092.48注：表5計(jì)項(xiàng)中，雷管的重量忽略不計(jì)綜合表2表5的實(shí)際統(tǒng)計(jì)值，并對其計(jì)算分析可知，從總體除雜效果來看，超導(dǎo)除鐵器是前級普通除鐵器的4.3倍左右，除雜鐵效果較佳。尤其對于雷管等細(xì)小的雜物，超導(dǎo)除鐵器的

8、吸除效果更佳，是普通除鐵器的17倍左右。因此，超導(dǎo)除鐵器具有極強(qiáng)的實(shí)用性，對于提高煤炭潔凈度，保證煤質(zhì)，能起到顯著作用。四、超導(dǎo)除鐵器在輸煤皮帶機(jī)線上的工藝布置在專業(yè)化的煤炭出口港的工藝設(shè)計(jì)中，通常具有“卸車-堆場、堆場-裝船”等工藝流程。在“卸車-堆場”的流程中，皮帶機(jī)中含有雜鐵的數(shù)量較多、單件雜鐵的重量相對較重。由超導(dǎo)除鐵器原理可知，超導(dǎo)除鐵器本體不能接受強(qiáng)烈的撞擊，它可吸除煤炭中單件雜鐵重量的范圍為0.06kg-6kg，因此為保證超導(dǎo)除鐵器的安全運(yùn)行，需避免設(shè)備受到重件雜鐵的撞擊，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將超導(dǎo)除鐵器安裝在“堆場-裝船”皮帶機(jī)系統(tǒng)中，作為最后一道精細(xì)除鐵設(shè)備，而“卸車-堆場”的流程中所配

9、備的除鐵器均為普通除鐵器。超導(dǎo)除鐵器主要包括超導(dǎo)除鐵器本體、高壓氦氣軟管、控制柜、電動天車、應(yīng)急發(fā)電機(jī)組以及附屬設(shè)施等。在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，需要對超導(dǎo)除鐵器的各個部分進(jìn)行合理布置，同時(shí)要對超導(dǎo)除鐵器本體下方的皮帶機(jī)進(jìn)行局部改造。超導(dǎo)除鐵器工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)：(1)超導(dǎo)除鐵器本體懸吊在軌道式電動天車下部，除鐵器本體盡量保持水平狀態(tài)。超導(dǎo)除鐵器通常布置在皮帶機(jī)線的中部；(2)超導(dǎo)除鐵器控制器包括氦氣壓縮機(jī)、控制器PLC軟件和顯示器、溫度顯示器、氦氣壓力表和導(dǎo)管、連接控制器和超導(dǎo)除鐵器的導(dǎo)線、升降磁場操作面版系統(tǒng)、便攜式電腦等等，這些控制器設(shè)施的防塵要求較高，因此需要將超導(dǎo)除鐵器設(shè)置在機(jī)房內(nèi)，同時(shí)將控制柜放

10、在防塵性較好的控制室內(nèi)；(3)在超導(dǎo)除鐵器本體和控制器之間連接有高壓氦氣軟管，為了防止管內(nèi)氦氣壓力損失過大，盡量縮短軟管的長度。據(jù)藝?yán)敬_認(rèn)，30米長度以內(nèi)的氦氣管在技術(shù)上是可行的；(4)為了防止超導(dǎo)除鐵器本體產(chǎn)生較大的晃動，電動天車的橫移速度不大于0.6m/min；(5)超導(dǎo)除鐵器本體內(nèi)的氦氣為液態(tài)，為防止液態(tài)氦氣的氣化，需要保證電源供電的不間斷性，為此，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮配備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。當(dāng)市政電源斷電時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組切入，并在10秒鐘內(nèi)開啟提供電源。(6)在設(shè)計(jì)時(shí)，電動天車旁邊設(shè)有不折彎導(dǎo)帶的放置區(qū)，不折彎導(dǎo)帶內(nèi)敷設(shè)有高壓氦氣軟管和電纜。(7)超導(dǎo)除鐵器的磁感應(yīng)強(qiáng)度大、磁場梯度大，而皮帶機(jī)托

11、輥、機(jī)架、電纜橋架等一般采用鋼結(jié)構(gòu)件，為防止超導(dǎo)除鐵器磁場對皮帶機(jī)鋼結(jié)構(gòu)件造成磁化，以及為保證皮帶機(jī)系統(tǒng)正常的運(yùn)行，需要將超導(dǎo)磁體正下方的皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)件更換為非磁性體結(jié)構(gòu)；(8)根據(jù)超導(dǎo)除鐵器磁場的磁力分布范圍，為保證除鐵器維持其良好的除鐵效果，同時(shí)避免其附近的鋼結(jié)構(gòu)體受到磁場影響，在進(jìn)行工藝布置時(shí)，超導(dǎo)除鐵器中心距離鋼結(jié)構(gòu)機(jī)房墻壁中心線的距離不小于4m。兩臺超導(dǎo)除鐵器中心距離不小于8m。(9)為保證超導(dǎo)除鐵器的安全運(yùn)行，距離超導(dǎo)除鐵器較近處的上游需要設(shè)置一級普通除鐵器，該級普通除鐵器需要與超導(dǎo)除鐵器相連鎖，當(dāng)超導(dǎo)除鐵器升磁場開始除鐵之前，需要先啟動普通除鐵器；若前級普通除鐵器出現(xiàn)故障或停機(jī)時(shí)，超導(dǎo)除鐵器需連鎖停止作業(yè)。(10)部分輸煤皮帶機(jī)為鋼芯帶，為防止皮帶機(jī)空載時(shí)，超導(dǎo)除鐵器將皮帶機(jī)吸起來，在超導(dǎo)除鐵器下方皮帶機(jī)的適當(dāng)位置應(yīng)安裝壓帶輪機(jī)構(gòu)；(11)超導(dǎo)除鐵器的卸鐵溜槽采用不銹鋼材質(zhì)；(12)要考慮超導(dǎo)除鐵器本體及電動天車檢修的方便性。在電動天車軌道兩側(cè)設(shè)置檢修平臺，檢修平臺及梯子的布置應(yīng)方便檢修人員從地面到達(dá)檢修區(qū)域。(13)控制室的布置