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        穿流式壓濾機(jī)對選煤廠極細(xì)煤泥脫水的可行性研究

        2021-03-19 01:05:02黃健華
        煤炭加工與綜合利用 2021年2期
        關(guān)鍵詞:入料流式壓濾機(jī)

        黃健華

        (山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 斜溝煤礦選煤廠,山西 呂梁 033602)

        1 選煤廠壓濾系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題分析

        1.1 煤泥中微細(xì)粒級含量增加

        斜溝煤礦選煤廠采用150~50 mm級塊煤重介淺槽、50~1.5 mm級重介旋流器主再選、1.5~0.2 mm級粗煤泥TCS分選的聯(lián)合工藝,剩余細(xì)粒級煤泥由沉降過濾離心機(jī)及快開式隔膜壓濾機(jī)脫水回收。通過近年來不斷探索實施煤泥減量化技術(shù),包括減小末原煤脫泥篩篩縫、減小TCS精礦脫水弧形篩和煤泥離心機(jī)篩縫、增大TCS入料旋流器組底流口內(nèi)徑、降低TCS分選機(jī)頂水流量等措施,截粗效果明顯。大部分大于0.074 mm粒度級煤泥在TCS分選及沉降脫水環(huán)節(jié)得到有效回收,減輕了高效濃縮機(jī)的負(fù)荷。壓濾煤泥產(chǎn)率也由原先的8.0%降至6.5%~7.0%,但其在粒度組成上則向更微細(xì)顆粒的方向富集,壓濾入料小篩分試驗結(jié)果見表1所示。

        表1 壓濾入料粒度組成

        從表1可見,該廠壓濾入料中小于0.074 mm粒度級占比達(dá)到80%左右,細(xì)粒煤比表面積大,孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),吸水性強(qiáng),懸浮液粘度大,脫水變得相當(dāng)困難??扉_壓濾機(jī)在應(yīng)對超細(xì)粒煤泥時脫水效率明顯下降,壓濾周期變長,濾餅水分高達(dá)25%~27%,并且容易粘附濾板,人工捅落濾餅易引發(fā)安全事故。

        1.2 煤泥摻入洗混煤比例受限制

        該廠快開式壓濾機(jī)共12臺,其中一、二期壓濾系統(tǒng)各6臺,呈鏡像布置,一期壓濾系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系情況見圖1。生產(chǎn)過程中通過1502煤泥轉(zhuǎn)載刮板機(jī)可將煤泥直接摻入洗混煤,作為動力煤銷售;也可以進(jìn)入1553煤泥出廠膠帶機(jī)落地,就地晾曬后再由汽車地銷。因洗混煤水分合同指標(biāo)為小于10.0%,壓濾煤泥的水分高低直接影響其摻入洗混煤的比例。

        圖1 一期壓濾系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)系

        為避免裝車蓬倉及冬季凍車事故,該廠只能嚴(yán)格控制入摻煤泥量,尤其當(dāng)兩期系統(tǒng)同時洗精煤時,往往是一半摻入一半落地。落地后的壓濾煤泥只能在本地按尾煤處置,價格較低,造成企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益大幅降低,因煤泥堆存、裝車和運輸?shù)纫幌盗协h(huán)節(jié)造成了環(huán)境污染問題。

        1.3 原有壓濾機(jī)老化

        原有壓濾機(jī)于2010年投入使用,電控及液壓系統(tǒng)不同程度出現(xiàn)老化,機(jī)架變形,故障頻發(fā),維護(hù)費用高。

        鑒于上述問題的存在,該廠迫切需要尋找一種新型壓濾機(jī)來替代原有快開壓濾機(jī),進(jìn)一步降低煤泥水分,以實現(xiàn)壓濾煤泥全部入摻洗混煤,提升煤泥品質(zhì),增加經(jīng)濟(jì)效益。

        2 穿流壓濾機(jī)設(shè)備特性

        穿流式壓濾機(jī)全稱為“單室進(jìn)料空氣穿流水洗濾餅壓濾機(jī)”,是近年來在快開式壓濾機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型壓濾脫水設(shè)備,對微細(xì)粒煤泥的脫水效果良好。2019年本集團(tuán)東曲和馬蘭選煤廠相繼完成了穿流式壓濾機(jī)的改造,濾餅水分大幅降低,達(dá)到了預(yù)期效果。

        2.1 設(shè)備工作原理

        濾漿在進(jìn)料泵的推動下,由主進(jìn)料管道向每個濾室單獨分流進(jìn)料,固體顆粒在濾布上形成濾餅,濾液穿過濾布從濾液排放口集中排出。與快開壓濾機(jī)濾板不同,穿流式壓濾機(jī)具有獨特角吹風(fēng)功能,通過壓縮空氣穿透濾餅將液態(tài)水隨空氣帶出,有效降低濾餅水分;通過隔膜濾板的鼓膜功能,由壓榨管道向隔膜濾板中注入高壓水,通過水壓改變?yōu)V室容積,對濾餅進(jìn)行壓榨,進(jìn)一步降低濾餅水分。

        穿流壓濾機(jī)整個動作過程工序依次為:壓緊→進(jìn)料→反吹→水壓榨→濾餅風(fēng)干→二次反吹→卸料。高壓水鼓膜壓榨、濾餅風(fēng)干與產(chǎn)品水分直接相關(guān),這2個環(huán)節(jié)也正是單室進(jìn)料空氣穿流水洗濾餅壓濾機(jī)的特點。

        2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

        單室進(jìn)料空氣穿流隔膜高效壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)見圖2所示。

        1—止推板;2—主梁;3—壓緊板;4—自動拉板系統(tǒng);5—機(jī)座;6—電柜;7—油缸;8—液壓系統(tǒng);9—進(jìn)料連接口;10—反吹連接口;11—濾液排放及洗滌進(jìn)水和濾餅風(fēng)干進(jìn)風(fēng)口;12—濾液排放和濾餅風(fēng)干出液排放口;13—壓榨連接口;14—翻板出液口;15—翻板;16—進(jìn)料防腐板;17—隔膜密封B板;18—進(jìn)料A板;19—濾布

        濾板配置是穿流壓濾機(jī)的核心部件,每個濾室由進(jìn)料A板和密封B板組合成的獨立密閉空間,隔膜密封B板是洗滌和濾餅風(fēng)干的進(jìn)水進(jìn)氣板,進(jìn)料A板是洗滌和濾餅風(fēng)干的排水排氣板。入料方式為A板邊角入料,相比快開壓濾機(jī)中心兩端入料,過濾面積增大約6%~10%,有效保證濾餅厚度均勻。濾餅風(fēng)干功能有助于卸料時濾餅與濾布分離,濾餅自動脫落,降低了安全風(fēng)險隱患。

        3 穿流壓濾機(jī)半工業(yè)試驗

        為驗證壓濾煤泥降水效果,該廠使用穿流壓濾機(jī)試驗機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場半工業(yè)試驗,與原有快開壓濾機(jī)對濃縮機(jī)底流進(jìn)行脫水效果對比。為確保2種機(jī)型入料性質(zhì)一致,各組試驗均選擇在同一時間點進(jìn)行,試驗結(jié)果見表2。

        表2 穿流式壓濾機(jī)現(xiàn)場半工業(yè)試驗水分結(jié)果

        從表2試驗結(jié)果來看,穿流壓濾機(jī)的水分明顯降低,最高20.0%,最低18.2%,平均在19.3%,濾餅水分較現(xiàn)有的快開壓濾機(jī)濾餅水分降低了7.0%,降水效果顯著,表明了穿流式壓濾機(jī)對該廠物料濃度及性質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng),并隨著水壓榨壓力的升高而濾餅水分呈下降趨勢。

        4 技術(shù)改造方案設(shè)計

        針對斜溝煤礦選煤廠現(xiàn)有設(shè)備布置情況及廠房空間條件,將原有12臺快開式壓濾機(jī)一對一替換為12臺同廠家穿流式壓濾機(jī),單臺過濾面積不低于560 m2,地腳尺寸長/寬為10 630 mm ×1 690 mm,與原設(shè)備地腳位置一致。原壓濾機(jī)入料泵可滿足新穿流式壓濾機(jī)入料要求,無須更換。需要另外購置與壓濾機(jī)一一配套的壓榨清水箱和壓榨管道泵,水箱容積為38 m3,采用多級泵,流量65 m3/h,揚(yáng)程140~160 m。

        空壓機(jī)臺數(shù)確定:穿流式壓濾機(jī)單臺循環(huán)用風(fēng)量為40~50 m3/min,為保證煤泥均勻入摻洗混煤,單期系統(tǒng)只允許2臺壓濾機(jī)同時卸料,而各壓濾機(jī)角吹與反吹工序可通過智能化控制程序交錯執(zhí)行,2臺壓濾機(jī)同時進(jìn)入濾餅風(fēng)干與反吹環(huán)節(jié)需壓力穩(wěn)定的壓縮空氣約100 m3/min,那么3臺排氣量為40 m3/min、排氣壓力1.0 MPa的空壓機(jī)供風(fēng)可能滿足單期系統(tǒng)日常生產(chǎn)需求。

        儲氣罐數(shù)量確定:根據(jù)壓濾機(jī)推薦儲氣罐搭配方案,穿流式空壓機(jī)其濾餅風(fēng)干、反吹用風(fēng)均須相對獨立,反吹風(fēng)使用原系統(tǒng)儲氣罐即可滿足。另外每期系統(tǒng)各配備3臺容積為40 m3儲氣罐為壓濾機(jī)濾餅風(fēng)干流程供風(fēng)。穿流壓濾機(jī)改造方案增加設(shè)備明細(xì)見表3所示。

        表3 每期穿流壓濾機(jī)改造方案增加設(shè)備明細(xì)

        5 投資估算及效益分析

        5.1 經(jīng)濟(jì)效益

        本項工程估算總投資為3 520萬元,其中土建工程投資為200萬元,設(shè)備及工器具購置投資為2 720.0萬元,安裝工程投資為500萬元,工程建設(shè)其他費用投資100萬元。

        根據(jù)近期的產(chǎn)品銷售價格,氣精煤售價745元/t,洗混煤售價370元/t,煤泥售價130元/t,矸石治理費按23.38元/t計。壓濾煤泥水分降低后可全部入摻洗混煤,并使洗混煤水分從9.9%降低至9.4%,發(fā)熱量提高了167.2 kJ/kg左右,進(jìn)而減少精煤回?fù)搅?,精煤產(chǎn)率可提高1.54%,效益對比見表4。

        表4 穿流壓濾機(jī)改造方案與原方案效益比較

        由表4可知,穿流壓濾機(jī)改造后噸原煤銷售收入增加7.69元,按年入洗量15.00 Mt計算,年增加效益11 542.50萬元。投資回收期為:3520/11542.50≈0.305a,4個月可收回成本。

        5.2 社會效益

        壓濾煤泥入摻洗混煤后全部通過火車銷售,杜絕煤泥落地晾干地銷,避免了因煤泥堆存、運輸而引起的環(huán)境污染問題。

        6 結(jié) 語

        穿流式壓濾機(jī)改造方案技術(shù)上可行,經(jīng)濟(jì)上合理,而且在不影響選煤廠正常生產(chǎn)的情況下即可實施,不僅增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,更是保護(hù)了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

        穿流式壓濾機(jī)為國內(nèi)先進(jìn)的細(xì)粒煤脫水設(shè)備,采用先進(jìn)的濾餅風(fēng)干和高壓水壓榨技術(shù),細(xì)粒煤濾餅含水率遠(yuǎn)低于其他脫水設(shè)備,解決了選煤行業(yè)煤泥處置這個“老大難”問題,是細(xì)粒煤壓濾脫水的一次技術(shù)革命。

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