ITT—Z高效斜管濃縮機在選煤廠的應用

摘要：針對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的空地狹小，2010年，選煤廠技術改造時，設計布置深錐高效斜管濃縮機。闡述了斜管濃縮機安裝、使用中存在的問題，解決辦法以及改造方法。

關鍵詞：斜管濃縮機；存在問題；傾斜板；底流濃度；溢流濃度

一、概述

朱仙莊礦選煤廠近年來入選原煤煤質變差，矸石和細粒級煤含量增加，灰分由原來的接近40%變化到現在的53%，并有逐漸增加到60%的趨勢。原煤二次篩分效果變差，洗選系統細粒級的高灰細泥含量增加，改造前普通耙式濃縮機使用效果不理想，底流排料濃度通常小于300g/l，后續壓濾系統壓力大，壓濾時間較長，壓濾煤泥水分較高，單臺設備壓濾時間達1.5小時至3小時。礦井原煤產量增加，礦井日平均最大提升原煤能力達8000至9000噸，并有增大的趨勢，原煤倉緩沖能力小，改造前選煤廠處理原煤能力不足。

朱仙莊礦選煤廠技術改造時，可用于增加濃縮機的空地狹小，須布置深錐高效斜管濃縮機。2010年，選煤廠技術改造時，設計布置了一臺ITT—1212Z和三臺ITT—1111Z高效斜管濃縮機。于2010年12月26日投入使用。

（一）ITT-Z高效斜管濃縮機投入使用后，存在以下問題：

1、二段濃縮機如果連續排料，底流濃度低，壓濾機壓濾時間長，需要3～5小時/循環；如果斷續排料，則容易堵泵。

2、濾液回水少，造成生產系統缺水，只有用生產泵向系統補水。又造成壓濾沉淀池漲肚子，洗水不能閉路循環。

3、由于ITT-Z高效斜管濃縮機是從中心入料，一段濃縮機溢流水通過溢流管分別向三個濃縮機垂直入料管入料，當溢流管內有空氣時，進入濃縮機的煤泥水有氣泡冒出，把已沉淀的煤泥水攪渾，使ITT-Z高效斜管濃縮機效果變差，溢流水濃度升高，滿足不了洗煤生產的需要。

4、濃縮機底部容易堆積煤泥，當堆積一定高度或數量后突然垮塌，造成底流泵不上料或堵泵。

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

針對以上問題，朱仙莊礦選煤廠成立課題研究小組，對以上問題專門研究，逐項研究解決，并申報2011年集團公司過程研修課題。

二、ITT-Z高效斜管濃縮機的用途、結構和工作原理

（一）用途

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

（二）結構

ITT-Z高效斜管濃縮機濃縮池為混凝土結構，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、設備工作原理

煤泥水從入料管均勻進入濃縮機，在通過斜管時被高效濃縮、結團，結成大顆粒后依靠自身重力快速沉降至濃縮機錐底，再由煤泥底流泵輸送到下一煤泥分選（脫水和回收）設備，同時澄清水不斷上浮并收集到溢流水槽內，然后集中流入循環水池，再進行循環利用。

2、斜管高效原理

斜管主要通過縮短沉降時間來提高沉降效率。斜管片材料為玻璃鋼瓦，使用高強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，在靠近上側管壁部分的煤泥顆粒由于重力作用也同時下沉，因上下側壁距離較短，所以煤泥較為迅速沉淀到下側壁上，然后沉淀的煤泥靠自重下滑，從而縮短了沉降時間。

在斜管濃縮機中，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，傾斜板的空格數為N，溢流量為Q。

當煤泥水從兩斜板之間流過時，上層傾斜板的長度應足以能保證使臨界顆粒沿傾斜板長度方向運行時沉降到下層板面上，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計算出的煤泥水處理體積為：

Q=NB（lv cosα+sv sinα）

在對斜管塊體傾斜板間垂直距離S、傾斜板長度l及傾斜板與水平夾角α作進一步綜合優化后，在斜管高度（豎直長度距離l sinα）內安裝斜管是不安裝斜管同等面積下處理量的13倍。

ITT-Z高效斜管濃縮機的煤泥沉淀過程是由在斜管高度內的高效濃縮和其后一段很長距離的自然沉降共同完成的。實踐表明：ITT-Z高效斜管濃縮機處理量是同等面積、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、一般在主洗系統運行20～30分鐘后開啟煤泥底流泵。

2、生產過程中應保持穩定的底流排放量。

3、主洗系統停車后，由于濃縮池內仍有大量煤泥繼續沉淀，一般需在主洗系統停車后30～40分鐘后再停煤泥底流泵，嚴禁主洗系統停車后濃縮系統立即停車，以確保排凈濃縮池內的煤泥。

三、生產過程中解決的問題

針對生產過程中存在的問題，研修人員認真研究、分析產生這些問題的原因，咨詢了設備生產廠家的技術人員，結合朱仙莊礦選煤廠的實際情況，逐項處理、解決了以下問題：

（一）由于朱仙莊礦選煤廠洗出產品為動力煤，原煤不全部入洗，只洗篩上物大塊或部分入洗，煤泥量相對較少。所以，二段濃縮機采取連續排料方式，底流泵揚水閘閥關閉2/3，以保證有連續、穩定的底流排放，即提高了底流濃度，又不會賭泵。

（二）排放到壓濾車間的煤泥水先進入沉淀池，經過二次沉淀、濃縮后再打到壓濾機壓濾，縮短了壓濾時間，一般一個小時左右即可壓好一個循環，壓濾機壓出的濾液水可即時回到循環水箱，供洗煤循環使用。

（三）由于ITT-Z高效斜管濃縮機是從中心入料，一段濃縮機溢流水通過溢流管分別向三個濃縮機垂直入料管入料，當溢流管內有空氣時，進入濃縮機的煤泥水有氣泡冒出，把已沉淀的煤泥水攪渾，使ITT-Z高效斜管濃縮機效果變差，溢流水濃度升高，滿足不了洗煤生產的需要。

在三個二段濃縮機的總入料管上垂直安裝一根DN159管道，用以排放總入料管內的空氣，避免了濃縮機的煤泥水有氣泡冒出，提高了ITT-Z高效斜管濃縮機效果。

（四）濃縮機底部容易堆積煤泥，檢查了三個二段濃縮機的錐底，發現錐底尺寸偏大，而底流泵設計采用吸入式進水管道，煤泥泵只能吸掉管口300×300mm內的煤泥，否則容易堆積煤泥，當堆積一定高度或數量后突然垮塌，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。將底流泵入料口調整至錐底中心。

（五）安排安裝單位對一段斜管濃縮機、3個二段斜管濃縮機的集水槽調整，使斜管濃縮機的溢流能夠均勻溢流，充分發揮斜管濃縮機的作用。

四、取得的效果

（一）通過以上問題的解決，取得了良好的效果。朱仙莊礦選煤廠煤泥水系統運行正常。在礦紀委的監察下，從2011年6月至今，選煤廠斜管濃縮機的溢流水濃度在5g/l以下，實現了清水洗煤，杜絕了煤泥水外排，達到了一級洗水閉路循環。取得了較好的經濟效益和社會效益。

（二）從2011年4月至2012年3月份，生產煤泥數量：（三）經濟效益估算：

1、在正常生產過程中，杜絕了煤泥水外排，實現煤泥廠內回收，每天比過去多回收干煤泥6噸，每年多回收干煤泥1980噸，創造直接經濟效益：1980噸*330元/噸=65.34萬元。

2、工藝改造和設備改造投入0.8萬元；

3、增加電費成本：37KW×6H×330天=73260KW.H

73260×0.78=5.7142萬元

4、水費成本：全年節約用水45000m3

45000 m3×0.5元/ m3 =2.25萬元

5、環境成本：每年可節約環境治理費用：20萬元

6、新增藥劑費用：60噸×2040元/噸=12.24萬元

7、節約介質費用：全年節約介質：100噸

100噸×680元/噸=6.8萬元

合計：65.34-0.8-5.7142+2.25+20-12.24+6.8=75.63萬元。

參考文獻：

[1]ITT高效斜管濃縮機使用說明書。

作者簡介：

彭繼承（1963年2月），男，民族：漢；籍貫：安徽省濉溪縣；職務：朱仙莊礦選煤廠副廠長 職稱：工程師 工作內容：機電設備的安裝、維修；選煤生產控制。