摘要：針對(duì)朱仙莊礦選煤廠煤泥水處理能力小，可用于增加耙式濃縮機(jī)的空地狹小，2010年，選煤廠技術(shù)改造時(shí)，設(shè)計(jì)布置深錐高效斜管濃縮機(jī)。闡述了斜管濃縮機(jī)安裝、使用中存在的問(wèn)題，解決辦法以及改造方法。

關(guān)鍵詞：斜管濃縮機(jī)；存在問(wèn)題；傾斜板；底流濃度；溢流濃度

一、概述

朱仙莊礦選煤廠近年來(lái)入選原煤煤質(zhì)變差，矸石和細(xì)粒級(jí)煤含量增加，灰分由原來(lái)的接近40%變化到現(xiàn)在的53%，并有逐漸增加到60%的趨勢(shì)。原煤二次篩分效果變差，洗選系統(tǒng)細(xì)粒級(jí)的高灰細(xì)泥含量增加，改造前普通耙式濃縮機(jī)使用效果不理想，底流排料濃度通常小于300g/l，后續(xù)壓濾系統(tǒng)壓力大，壓濾時(shí)間較長(zhǎng)，壓濾煤泥水分較高，單臺(tái)設(shè)備壓濾時(shí)間達(dá)1.5小時(shí)至3小時(shí)。礦井原煤產(chǎn)量增加，礦井日平均最大提升原煤能力達(dá)8000至9000噸，并有增大的趨勢(shì)，原煤倉(cāng)緩沖能力小，改造前選煤廠處理原煤能力不足。

朱仙莊礦選煤廠技術(shù)改造時(shí)，可用于增加濃縮機(jī)的空地狹小，須布置深錐高效斜管濃縮機(jī)。2010年，選煤廠技術(shù)改造時(shí)，設(shè)計(jì)布置了一臺(tái)ITT—1212Z和三臺(tái)ITT—1111Z高效斜管濃縮機(jī)。于2010年12月26日投入使用。

（一）ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)投入使用后，存在以下問(wèn)題：

1、二段濃縮機(jī)如果連續(xù)排料，底流濃度低，壓濾機(jī)壓濾時(shí)間長(zhǎng)，需要3～5小時(shí)/循環(huán)；如果斷續(xù)排料，則容易堵泵。

2、濾液回水少，造成生產(chǎn)系統(tǒng)缺水，只有用生產(chǎn)泵向系統(tǒng)補(bǔ)水。又造成壓濾沉淀池漲肚子，洗水不能閉路循環(huán)。

3、由于ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)是從中心入料，一段濃縮機(jī)溢流水通過(guò)溢流管分別向三個(gè)濃縮機(jī)垂直入料管入料，當(dāng)溢流管內(nèi)有空氣時(shí)，進(jìn)入濃縮機(jī)的煤泥水有氣泡冒出，把已沉淀的煤泥水?dāng)嚋啠笽TT-Z高效斜管濃縮機(jī)效果變差，溢流水濃度升高，滿足不了洗煤生產(chǎn)的需要。

4、濃縮機(jī)底部容易堆積煤泥，當(dāng)堆積一定高度或數(shù)量后突然垮塌，造成底流泵不上料或堵泵。

5、濃縮劑兩側(cè)集水槽安裝高度不一樣，造成單側(cè)溢流或一端溢流，影響濃縮機(jī)的效果。

針對(duì)以上問(wèn)題，朱仙莊礦選煤廠成立課題研究小組，對(duì)以上問(wèn)題專(zhuān)門(mén)研究，逐項(xiàng)研究解決，并申報(bào)2011年集團(tuán)公司過(guò)程研修課題。

二、ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)的用途、結(jié)構(gòu)和工作原理

（一）用途

在煤泥水處理過(guò)程中，煤泥的各種分選、回收和脫水設(shè)備不僅對(duì)入料煤泥的粒度有一定的要求，而且對(duì)濃度也有一定的要求，只有濃度合適才能達(dá)到理想的工藝效果。因此，煤泥水的濃縮、澄清成為煤泥水處理過(guò)程中一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。目前選煤廠煤泥水的濃縮多采用自然沉降設(shè)備，即煤泥水在一定面積的設(shè)備里自然沉降或強(qiáng)化沉降，大部分固體顆粒沉降到底部成為濃縮產(chǎn)品，濃度相對(duì)減少的溢流水作為澄清水進(jìn)行循環(huán)使用。ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)由斜管塊體、集水槽、斜管濃縮池等聯(lián)合組成的濃縮、澄清設(shè)備，它使用介入斜管的手段來(lái)加快沉降速度、提高濃縮效果的一種高科技產(chǎn)品。

（二）結(jié)構(gòu)

ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)濃縮池為混凝土結(jié)構(gòu)，它主要以下幾部分組成：

1、濃縮池：用于容納煤泥水（混凝土濃縮池由用戶自建）。

2、斜管塊體：用于加快沉降速度，提高沉降效率。

3、入料管：用于給濃縮機(jī)入料。

4、集水槽：用于快速排出濃縮池里的澄清水。

（三）工作原理

1、設(shè)備工作原理

煤泥水從入料管均勻進(jìn)入濃縮機(jī)，在通過(guò)斜管時(shí)被高效濃縮、結(jié)團(tuán)，結(jié)成大顆粒后依靠自身重力快速沉降至濃縮機(jī)錐底，再由煤泥底流泵輸送到下一煤泥分選（脫水和回收）設(shè)備，同時(shí)澄清水不斷上浮并收集到溢流水槽內(nèi)，然后集中流入循環(huán)水池，再進(jìn)行循環(huán)利用。

2、斜管高效原理

斜管主要通過(guò)縮短沉降時(shí)間來(lái)提高沉降效率。斜管片材料為玻璃鋼瓦，使用高強(qiáng)粘合劑粘成斜管塊體（傾斜角度65度，22片，每塊面積0.5m2）。

斜管塊體裝好后，煤泥水在塊體中間的斷面形狀為橢圓狀，在靠近上側(cè)管壁部分的煤泥顆粒由于重力作用也同時(shí)下沉，因上下側(cè)壁距離較短，所以煤泥較為迅速沉淀到下側(cè)壁上，然后沉淀的煤泥靠自重下滑，從而縮短了沉降時(shí)間。

在斜管濃縮機(jī)中，斜管塊體的相鄰兩片傾斜板之間的垂直距離為S，傾斜板長(zhǎng)度為l，，傾斜板某處的臨界顆粒的自身沉降速度為v，水流沿傾斜板的速度為u，傾斜板與水平面之間的夾角為α，沉降槽寬度為B，傾斜板的空格數(shù)為N，溢流量為Q。

當(dāng)煤泥水從兩斜板之間流過(guò)時(shí)，上層傾斜板的長(zhǎng)度應(yīng)足以能保證使臨界顆粒沿傾斜板長(zhǎng)度方向運(yùn)行時(shí)沉降到下層板面上，因此有：

s/v×cosα=l/（u-v×sinα）即：su=lv cosα+su sinα又：Q=NBsu

所以溢流體積量Q計(jì)算出的煤泥水處理體積為：

Q=NB（lv cosα+sv sinα）

在對(duì)斜管塊體傾斜板間垂直距離S、傾斜板長(zhǎng)度l及傾斜板與水平夾角α作進(jìn)一步綜合優(yōu)化后，在斜管高度（豎直長(zhǎng)度距離l sinα）內(nèi)安裝斜管是不安裝斜管同等面積下處理量的13倍。

ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)的煤泥沉淀過(guò)程是由在斜管高度內(nèi)的高效濃縮和其后一段很長(zhǎng)距離的自然沉降共同完成的。實(shí)踐表明：ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)處理量是同等面積、同等深度條件下自然沉降處理量的4～5倍。

（四）操作與使用

1、一般在主洗系統(tǒng)運(yùn)行20～30分鐘后開(kāi)啟煤泥底流泵。

2、生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)保持穩(wěn)定的底流排放量。

3、主洗系統(tǒng)停車(chē)后，由于濃縮池內(nèi)仍有大量煤泥繼續(xù)沉淀，一般需在主洗系統(tǒng)停車(chē)后30～40分鐘后再停煤泥底流泵，嚴(yán)禁主洗系統(tǒng)停車(chē)后濃縮系統(tǒng)立即停車(chē)，以確保排凈濃縮池內(nèi)的煤泥。

三、生產(chǎn)過(guò)程中解決的問(wèn)題

針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，研修人員認(rèn)真研究、分析產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因，咨詢了設(shè)備生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員，結(jié)合朱仙莊礦選煤廠的實(shí)際情況，逐項(xiàng)處理、解決了以下問(wèn)題：

（一）由于朱仙莊礦選煤廠洗出產(chǎn)品為動(dòng)力煤，原煤不全部入洗，只洗篩上物大塊或部分入洗，煤泥量相對(duì)較少。所以，二段濃縮機(jī)采取連續(xù)排料方式，底流泵揚(yáng)水閘閥關(guān)閉2/3，以保證有連續(xù)、穩(wěn)定的底流排放，即提高了底流濃度，又不會(huì)賭泵。

（二）排放到壓濾車(chē)間的煤泥水先進(jìn)入沉淀池，經(jīng)過(guò)二次沉淀、濃縮后再打到壓濾機(jī)壓濾，縮短了壓濾時(shí)間，一般一個(gè)小時(shí)左右即可壓好一個(gè)循環(huán)，壓濾機(jī)壓出的濾液水可即時(shí)回到循環(huán)水箱，供洗煤循環(huán)使用。

（三）由于ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)是從中心入料，一段濃縮機(jī)溢流水通過(guò)溢流管分別向三個(gè)濃縮機(jī)垂直入料管入料，當(dāng)溢流管內(nèi)有空氣時(shí)，進(jìn)入濃縮機(jī)的煤泥水有氣泡冒出，把已沉淀的煤泥水?dāng)嚋?，使ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)效果變差，溢流水濃度升高，滿足不了洗煤生產(chǎn)的需要。

在三個(gè)二段濃縮機(jī)的總?cè)肓瞎苌洗怪卑惭b一根DN159管道，用以排放總?cè)肓瞎軆?nèi)的空氣，避免了濃縮機(jī)的煤泥水有氣泡冒出，提高了ITT-Z高效斜管濃縮機(jī)效果。

（四）濃縮機(jī)底部容易堆積煤泥，檢查了三個(gè)二段濃縮機(jī)的錐底，發(fā)現(xiàn)錐底尺寸偏大，而底流泵設(shè)計(jì)采用吸入式進(jìn)水管道，煤泥泵只能吸掉管口300×300mm內(nèi)的煤泥，否則容易堆積煤泥，當(dāng)堆積一定高度或數(shù)量后突然垮塌，造成底流泵不上料或堵泵。另外底流泵入料口不在錐底中心。

安排土建施工單位將錐底尺寸收為300×300mm，收光、抹平。將底流泵入料口調(diào)整至錐底中心。

（五）安排安裝單位對(duì)一段斜管濃縮機(jī)、3個(gè)二段斜管濃縮機(jī)的集水槽調(diào)整，使斜管濃縮機(jī)的溢流能夠均勻溢流，充分發(fā)揮斜管濃縮機(jī)的作用。

四、取得的效果

（一）通過(guò)以上問(wèn)題的解決，取得了良好的效果。朱仙莊礦選煤廠煤泥水系統(tǒng)運(yùn)行正常。在礦紀(jì)委的監(jiān)察下，從2011年6月至今，選煤廠斜管濃縮機(jī)的溢流水濃度在5g/l以下，實(shí)現(xiàn)了清水洗煤，杜絕了煤泥水外排，達(dá)到了一級(jí)洗水閉路循環(huán)。取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（二）從2011年4月至2012年3月份，生產(chǎn)煤泥數(shù)量：（三）經(jīng)濟(jì)效益估算：

1、在正常生產(chǎn)過(guò)程中，杜絕了煤泥水外排，實(shí)現(xiàn)煤泥廠內(nèi)回收，每天比過(guò)去多回收干煤泥6噸，每年多回收干煤泥1980噸，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益：1980噸*330元/噸=65.34萬(wàn)元。

2、工藝改造和設(shè)備改造投入0.8萬(wàn)元；

3、增加電費(fèi)成本：37KW×6H×330天=73260KW.H

73260×0.78=5.7142萬(wàn)元

4、水費(fèi)成本：全年節(jié)約用水45000m3

45000 m3×0.5元/ m3 =2.25萬(wàn)元

5、環(huán)境成本：每年可節(jié)約環(huán)境治理費(fèi)用：20萬(wàn)元

6、新增藥劑費(fèi)用：60噸×2040元/噸=12.24萬(wàn)元

7、節(jié)約介質(zhì)費(fèi)用：全年節(jié)約介質(zhì)：100噸

100噸×680元/噸=6.8萬(wàn)元

合計(jì)：65.34-0.8-5.7142+2.25+20-12.24+6.8=75.63萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)：

[1]ITT高效斜管濃縮機(jī)使用說(shuō)明書(shū)。

作者簡(jiǎn)介：

彭繼承（1963年2月），男，民族：漢；籍貫：安徽省濉溪縣；職務(wù)：朱仙莊礦選煤廠副廠長(zhǎng) 職稱(chēng)：工程師 工作內(nèi)容：機(jī)電設(shè)備的安裝、維修；選煤生產(chǎn)控制。