浅析煤泥脱水的高效设备的应用

摘要：介绍了国内外沉降过滤式离心机的状况，分析了在我国的使用情况，并提出了加快发展的建议。
　　关键词： 沉降过滤式离心机； 煤泥脱水；建议
　　中图分类号：TD946．2 文献标识码：A
　　1 前言
　　近些年，我国的煤炭洗选加工业随着煤炭工业的发展，取得了很大的进步。全国选煤厂的入选能力已接近6亿t，原煤的人选比例达到40％ 左右。按照煤炭工业发展规划的要求， 到2005年煤炭的入选比例将达到50％ 。与此同时，对选精煤的质量也提出了更高的要求，希望生产灰分和水分更低的精煤，以满足出口和国内市场的需求。降低炼焦精煤水分主要是降低浮选精煤的水分，这是当今选煤厂迫切要解决的问题。这几年国内先后成功地开发了用于浮选精煤脱水的加压过滤机和精煤压滤机，取得了较满意的效果。但也应该看到，这两种设备还存在善投资较大、系统较复杂、占地面积较大等缺点。沉降过滤式离心机在选煤厂应用于煤泥和浮选精煤脱水多年，它具有产品水分低、处理能力大、占地面积小、没有辅助设备、系统较简单和适于物料浓度变化范围大等优点。但由于种种原因，未能在我国选煤厂广泛地推广应用。
　　本文将就国内外沉降过滤式离心机的性能和应用状况、存在问题和发展进行研究，以促进沉降过滤式离心机的研究与应用。
    2 沉降过滤式离心机的结构特点和主要性能
    沉降过滤式离心机是一种连续生产的固液分离设备，广泛应用于化_丁、制药、食品、煤炭和污水处理等行业。其工作原理是：当物料进入离心机转鼓内。在离心力的作用下，物料中的固体颗粒沉降在转鼓的内壁上，而液体和少量难沉降的微细颗粒从溢流口排出，成为离心液。固体颗粒由螺旋送到过滤段。由于螺旋和转鼓之间有一定的转差，物料得以进一步脱水，最终产品从排料口排出。影响沉降过滤式离心机工作效果的主要因素是：
    (1)离心强度(离心因素、分离因素)，即物料所受离心力与重力的比值，主要取决于转鼓的转速。早期离心机转鼓的转速为700～1 000 r／min，离心强度为500～700。随着新材料和新技术的不断出现， 目前离心机的转鼓转速达到1 500 r／min，其离心强度可达到1400。小型离心机的转鼓转速达3 O00r／min，离心强度达到2 500以上。从而大大提高了固液分离效果并降低了产品的水分。
    (2)离心机的结构参数。如转鼓长度与直径的比例，即长径比(难分离的物料要求有大的长径比)；推料螺旋和转鼓之间的转速差；溢流堰的高度；过滤段锥角和螺旋螺距的大小以及筛孑L尺寸等。
    (3)被分离物料的性质。随着物料中细粒级含量的增加， 当物料中～0．045mm粒级含量超过40％ 时，产品水分和离心液浓度迅速增加，固体产率和脱水效率明显下降。
    沉降过滤式离心机在选煤厂可应用于浮选精煤和原生煤泥的回收与脱水。在同样物料条件下，其产品水分比加压过滤机、真空过滤机和压滤机均要低，相对处理能力要大，具有较满意的应用效果。
     沉降过滤式离心机在选煤设备中精度是比较高的，因此在制造过程中要求的精度也高，并要对转动部件做平衡试验，在使用中也要有较高的维护检修水平。由于沉降过滤式离心机离心液浓度比较高，因此，应在工艺流程中应予以认真考虑。
    2 国外沉降过滤式离心机的简况
    国外的沉降过滤式离心机广泛应用于各个行业的固液分离作业中，在选煤厂中主要用于浮选精煤和煤泥的脱水。
    国外生产煤用沉降过滤式离心机的厂家主要是美国的DMI公司和BIRD公司、德国的KHD公司。
    DMI公司的离心机有以下特点：①具有较大的离心强度和长径比，从而保证了脱水的效果；② 在结构和参数上确保了离心机的处理能力；③ 将多种新材料应用于离心机零部件，提高了制造精度，延长了离心机的使用寿命；④转鼓和筛篮的更换周期已达1 O00h。
    美国BIRD公司生产的沉降过滤式离心机，采用耐磨陶瓷筛网和螺旋，使用寿命可达15 O00h。在选煤厂应用的SB5700型(直径900mm、转鼓长度1 800mm)和SB6400型离心机(直径1 100mm、转鼓长度3 300mm)等机型，其处理能力根据煤质不同，据产品样本介绍，最大可达2O～40t／h和6O～ 100t／h，固体产率98％ ，产品水分13％ ～22％ 。兖州兴隆庄选煤厂应用的SB6400型离心机，其处理能力为35～45t／h，固体产率95％ ，产品水分18％ ～20％ ，而且产品的灰分降低了2．31％ ，与盘式真空过滤机相比，水分降低了7～9个百分点。
    德国KHD公司生产的沉降过滤式离心机型号为SVS型。我国曾引进了800×1 300型离心机，在开滦集团范各庄应用于粗煤泥脱水，其处理能力为10t／h。
4 我国沉降过滤式离心机的发展状况2O世纪8O年代以前，国内选煤厂只有从前苏
联引进的YRM一1型和国产WX一1型沉降式离 fl,机，在一些选煤厂应用于煤泥和尾煤的脱水， 取得较好的效果。但由于零部件寿命较短、检修维护工作量大等问题，未能得到很好的应用。
    为解决浮选精煤水分偏高的问题，上世纪8O年代初我国开始研究沉降过滤式离心机，首台WLG900型样机于1983年在灵山选煤厂投入使用，并通过了技术鉴定。以后在全国选煤厂推广应用了2O多台。但由于其结构上存在的一些问题，机械加工的精度不够，造成了差速器使用时间短，螺旋和筛网磨损快，检修又比较困难等，致使该离心机未能得到进一步推广应用。针对该机型存在的问题，1986年开始我国开发WLG一1100×2600型离心机，该机在株洲选煤厂用于浮选精煤脱水， 当入料平均浓度为21％ 、入料灰分平均为7．76％ 、入料中一0．045mm粒级物料平均为42．8％ 的条件下，处理能力为21．16t／h， 产品灰分为7．12％ ， 水分22．12％ ， 比58m 盘式真空过滤机低2个百分点，生产能力高了2．7倍。虽然该机使用效果不错，但由于受到WLG900机型的影响，也未能推广使用。20世纪80年代初，为提高我国的选煤机械的水平， 在引进设备的同时， 引进了一些设备的制造技术，沉降过滤式离心机就是其中的一种。我国引进了美国BIRD公司的图纸和技术，产品的型号定为TCL型沉降过滤式离心机，并在一些选煤厂应用，但使用的数量也不多。
    5 影响推广应用的原因及发展建议
    尽管沉降过滤式离心机在煤泥和浮选精煤脱水中有明显的优点，但近些年始终未能得到大范围的推广和应用，分析原因，主要有以下几个方面：
    (1)我国自行设计研究的WLG型离心机， 由于受到当时的技术水平、材料和制造工艺的限制，使其在生产应用中出现一些问题。离心机的结构参数、零部件使用寿命、处理能力和使用中的工艺参数等方面与国外同类离心机均有一定的差距。
    (2)在制造精度、加工工艺和材料等方面均达不到设计要求，不能保证制造质量，从而影响了离心机正常的使用和寿命。
    (3)研究制造单位不能根据出现的问题和用户的要求，不断地完善和改进产品的结构，提高产品的质量，有的制造厂售后服务跟不上， 出了问题不能很快解决，影响了离心机的推广使用。
    目前， 国产离心机和国外产品的差距主要是：
    ①总体技术不如国外的先进；② 制造精度和国外先进产品有一定差距；③ 离心强度较低；④ 螺旋和过滤网的使用寿命偏低，耐磨陶瓷片、碳化钨片及其粘接材料和工艺尚不能满足生产要求，差速器的精度与寿命较低等。
    为了在选煤厂推广应用高效的煤泥脱水设备，建议做好以下几方面的工作：
    (1)在充分调查研究当前国内外沉降过滤式离心机状况的基础上。充分肯定以往机型的优点，分析其缺点，找出原因，优化国产离心机的主要结构参数。
    (2)加强离心机前期试验研究工作。在有条件的研制单位，要应用现场煤样，进行充分试验，进一步优化有关的离心机结构参数；对于一些零部件也要做试验工作，如耐磨陶瓷片的寿命；同时还要加强粘接技术、自动控制技术等的研究工作。
    (3)在研究确定方案的过程中， 应以设备的可靠运转为基础，技术上的先进为前提。要加强研究、设计、工厂和选煤厂之间的结合，充分听取各方面的意见，并组织专家进行论证， 以确保方案的可靠性和可行性。
    (4)制造厂应提高机加工技术水平，确保离心机的制造精度，保证离心机的质量可靠，技术上应该达到国际先进水平。
    (5)进行工业性试验的选煤厂，要对离心机的主要参数进行考核，并对相关的工艺开展研究，如何进一步降低离心液的浓度和产品水分，并提高检修维护水平。应认真总结工业试验情况，为今后离心机的推广应用提供有益的经验。
    综上所述，沉降过滤式离心机是一种高效的脱水设备，在选煤厂有着很好的推广应用前景，我们应该加快开发研究进度，为选煤厂的煤泥脱水，降低选精煤水分提供新的装备，进一步缩小我国选煤设备与国际同类产品方面的差距。