楊宇熙

(同煤集團永定莊煤業(yè)公司環(huán)保中心，山西 大同 037024)

引 言

在礦井中開采得到的煤礦資源需要經(jīng)過選煤廠生產(chǎn)加工后才能夠投入使用[1]。煤炭資源作為我國能源結(jié)構(gòu)體系中的重要構(gòu)成部分，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對煤炭資源的數(shù)量以及質(zhì)量要求越來越高[2]。這給選煤廠的生產(chǎn)加工工藝提出了更高的要求。選煤廠中的煤泥水系統(tǒng)是選煤過程中的重要環(huán)節(jié)，對煤炭產(chǎn)品質(zhì)量有重要的影響[3]。如果煤泥水系統(tǒng)處理效果不好，不僅會造成大量的資源浪費，同時還會對環(huán)境造成不同程度的污染[4]。如何提高選煤廠煤泥水系統(tǒng)的運行質(zhì)量和效率，以提升資源利用率、保護周圍環(huán)境，是所有選煤廠面臨的關(guān)鍵問題[5-6]。本文結(jié)合某選煤廠煤泥水系統(tǒng)在運行過程中存在的缺陷問題，結(jié)合實際情況提出技術(shù)改造方案，將LD5-2A型離心機運用到煤泥水系統(tǒng)中，取得了很好的應(yīng)用效果。

1 選煤廠煤泥水系統(tǒng)概述

某選煤廠設(shè)計生產(chǎn)能力為250萬t/a左右，就生產(chǎn)能力而言屬于中型選煤廠。選煤廠與附近的礦井配套建設(shè)，其原煤主要就是該礦井生產(chǎn)得到的煤礦。眾所周知，選煤廠在生產(chǎn)加工時會產(chǎn)生大量的煤泥，具體產(chǎn)生煤泥的環(huán)節(jié)主要包括浮選機尾礦、高頻篩篩下水、重介質(zhì)旋流器溢流等。這些煤泥中包含有很多煤炭資源，如果直接丟棄，不僅會造成大量的資源浪費，也會對環(huán)境造成很大的污染。選煤廠設(shè)計之初的煤泥水系統(tǒng)主要是通過兩臺直徑為35 m的周邊傳動耙式濃縮機對煤泥進行處理。兩臺濃縮機中，一臺作為正常使用，一臺作為備用機使用。選煤廠煤泥水系統(tǒng)原有的流程圖,如圖1所示。但是在處理煤泥時，需要往其中添加大量的絮凝劑，導(dǎo)致煤泥水濃度增加、黏度也有一定的提升，使得離心機不能有效運行。在實際運行時濃縮底流直接跳過離心機，送至尾煤壓縮機進行處理。這種操作流程使得洗水濃度嚴(yán)重超標(biāo)，無法達到排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，煤泥也出現(xiàn)了積聚的現(xiàn)象，制約著選煤廠的穩(wěn)定運行。

圖1 選煤廠煤泥水系統(tǒng)原有流程圖

2 煤泥水系統(tǒng)的工藝優(yōu)化改造

根據(jù)選煤廠煤泥水系統(tǒng)原有流程圖中存在的缺陷問題，結(jié)合實際情況對其進行改造優(yōu)化。主要的優(yōu)化措施就是在之前的周邊傳動耙式濃縮機前設(shè)置一臺離心機，利用離心機可以加速煤泥水系統(tǒng)中煤泥和水之間的分離，從而加速煤泥下沉，提升煤泥水系統(tǒng)的處理效果。為選煤廠煤泥水系統(tǒng)優(yōu)化后的流程圖，如圖2所示。同時，為了降低煤泥水系統(tǒng)的壓力，對于高頻篩篩下水需要通過旋流器進行處理，底流部分才進入一段高效濃縮機。此舉的目的是為了防止高頻篩在長期使用過程中，篩網(wǎng)發(fā)生磨損使得網(wǎng)孔粗大，導(dǎo)致徑粒過大的物質(zhì)進入到煤泥水系統(tǒng)中。針對高頻篩塞下水再增加一道處理工序可以顯著降低煤泥水中的煤泥量。離心機投入使用后，為了防止煤泥水中徑粒過大的煤泥對設(shè)備造成不必要的損傷。煤泥水在進入離心機進行處理前，首先需要通過振動弧形篩對其進行初步處理，以去除徑粒較大的煤泥。

圖2 選煤廠煤泥水系統(tǒng)優(yōu)化后的流程圖

3 LD5-2A型離心機的應(yīng)用

基于以上分析可以看出，優(yōu)化改造后的煤泥水系統(tǒng)中，主要是將原有但未使用的離心機投入使用，離心機在煤泥水系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用。以下主要對煤泥水系統(tǒng)中離心機的工作原理及使用的LD5-2A型離心機的主要性能參數(shù)進行詳細介紹。

3.1 離心機的工作原理

離心機由電機驅(qū)動，工作過程中離心機內(nèi)部轉(zhuǎn)子發(fā)生高速旋轉(zhuǎn)運動，進而帶動設(shè)備內(nèi)部懸浮液做高速旋轉(zhuǎn)運動。懸浮液旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生很大的離心力，在離心力作用下懸浮液內(nèi)部包含的顆粒較大、重量較重的物質(zhì)會快速下沉。而體積小、密度小的物質(zhì)則下沉速度較慢，當(dāng)密度小到一定程度時，在高速旋轉(zhuǎn)過程中物質(zhì)會懸浮不動，甚至?xí)l(fā)生上浮運動?；诖嗽砜梢詫⒚耗嗨械拿耗嗪鸵后w進行有效分離，加快煤泥沉降速度，提升煤泥水處理的效率和質(zhì)量。

3.2 LD5-2A型離心機性能參數(shù)

LD5-2A型離心機配套使用的電機型號為YR315M2-4，功率大小為200 kW。離心機運行過程中，內(nèi)部轉(zhuǎn)子的最高運行速度可以達到5 000 r/min，使內(nèi)部物質(zhì)產(chǎn)生的離心力大小為4 400 g。按照干煤重量計算，離心機處理能力大小為40 t/h～50 t/h。允許的入料濃度大小為20 g/L～100 g/L，但入料濃度越大，對離心機的損耗越大，宜將入料濃度控制在較小的濃度范圍內(nèi)。

4 實踐效果分析

將優(yōu)化改進后的煤泥水系統(tǒng)應(yīng)用到選煤廠工程實踐中，為了驗證運行效果，對其實際運行情況進行連續(xù)1年時間的測試和檢驗。以下對LD5-2A型離心機在煤泥水系統(tǒng)中的實踐應(yīng)用效果進行分析與評價。

4.1 經(jīng)濟效益分析

如第162頁表1所示為煤泥水經(jīng)過離心機處理前后濃度大小的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。由表中數(shù)據(jù)可以明顯看出，煤泥水在進入離心機前其濃度大小范圍在63 g/L～84 g/L，經(jīng)過離心機處理后得到的煤泥水濃度大小范圍為18 g/L～40 g/L。與處理前相比較，煤泥水濃度值降低了38 g/L～59 g/L左右。經(jīng)過連續(xù)1年時間的測試后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)離心機處理后，煤泥水的濃度降低值平均值為47.12 g/L。基于底流泵工作時的流量及其工作時長計算可知，每小時可以回收得到的粗煤泥重量為11 t左右。在連續(xù)一年時間的測試階段，共回收得到粗煤泥8.74萬t。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，對煤泥進行烘干處理時的成本大約為20元/t，此處不計算人工工資，那么在煤泥烘干層面每年可以節(jié)約成本174萬元。

表1 煤泥水經(jīng)過離心機處理前后濃度大小統(tǒng)計數(shù)據(jù)

對選煤廠煤泥水系統(tǒng)進行技術(shù)優(yōu)化改進后，煤泥水系統(tǒng)能夠長時間滿負(fù)荷運行，煤泥水的處理效果得到顯著提升，循環(huán)水質(zhì)量得到很好的保障，投入的藥劑數(shù)量有了明顯減少。按原煤重量計算，優(yōu)化改進前煤泥水系統(tǒng)需要消耗的藥劑重量為0.02 kg/t，優(yōu)化改進后煤泥水系統(tǒng)消耗的藥劑數(shù)量為0.014 kg/d，即每噸原煤減少使用0.006 kg藥劑。經(jīng)過初步估計，每年在藥劑成本方面可以節(jié)約24萬元左右。

4.2 煤炭產(chǎn)品質(zhì)量分析

將LD5-2A型離心機投入使用后，煤泥水系統(tǒng)回收得到的粗煤泥，其水分有了明顯降低，整體上呈現(xiàn)出松散的狀態(tài)。經(jīng)過實際測試發(fā)現(xiàn)，煤炭產(chǎn)品的水分控制在了14%～16%范圍內(nèi)。完全達到了國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中對粗煤泥水分的基本要求，顯著提升了選煤廠的中煤產(chǎn)率。綜上所述，通過對煤泥水系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，將原有的LD5-2A型離心機正式投入使用，使得煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量有了一定程度的提升，煤泥水處理效果得到了有效保障，不僅節(jié)省了大量的經(jīng)濟成本，還可以起到保護環(huán)境的效果。

5 結(jié)語

本文主要分析了選煤廠中的煤泥水系統(tǒng)運行情況，所得結(jié)論主要包括以下幾點：第一，原有的煤泥水系統(tǒng)運行時存在很多缺陷問題，無法滿足選煤廠實際使用需要，制約著選煤廠生產(chǎn)效率的提升；第二，在分析原有煤泥水系統(tǒng)處理工藝缺陷的基礎(chǔ)上，將原本空置的LD5-2A型離心機投入使用，通過離心機來提升煤泥下沉速度，顯著提升了煤泥水系統(tǒng)的處理效果和能力；第三，將優(yōu)化改進后的煤泥水系統(tǒng)應(yīng)用到選煤廠工程實踐中，經(jīng)過連續(xù)1年時間的測試，發(fā)現(xiàn)取得了很好的應(yīng)用效果。不僅在一定程度上提升了煤炭產(chǎn)品質(zhì)量，還提升了煤泥水系統(tǒng)的處理能力，完全能夠滿足選煤廠的實際需要。