臥式振動卸料離心脫水機與立式刮刀卸料離心脫水機對比分析

董曉磊，白思思，徐建修，張雙江

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012；3.河北能源職業技術學院，河北 唐山 063000)

離心脫水機是一種固液分離設備，由于具有入料粒級寬、適應性強、能耗低、脫水效果好等優勢，已在煤炭、化工、制藥、食品等行業得到廣泛應用[1]。臥式振動卸料離心脫水機和立式刮刀卸料離心脫水機是兩種典型的離心脫水設備，由于有著良好的脫水性能，各生產廠家在原技術基礎上對其進行了改進，主要是加大篩籃直徑、增加單機處理能力、提高自動控制水平[1]，目前兩者在煤炭脫水作業中應用廣泛。就現場應用情況來看，臥式振動卸料離心脫水機在大型選煤廠應用居多，尤其在動力煤選煤廠[2]；立式刮刀卸料離心脫水機在小型選煤廠廣泛應用，對不易脫水或水分指標要求高的煤炭脫水效果良好。為了提高離心脫水機選擇的合理性，對臥式振動卸料離心脫水機和立式刮刀卸料離心脫水機的性能進行對比分析。

1 結構組成對比

1.1 臥式振動卸料離心脫水機結構組成

一般臥式振動卸料離心脫水機由旋轉系統、振動系統、機架和潤滑系統等組成，結構如圖1所示[3]。旋轉系統的主電機通過帶傳動帶動主軸和篩籃旋轉，主軸由一對軸承支承在振動質體上，并通過螺母維持一定的預緊力，整個振動質體通過隔振橡膠彈簧支撐在機架上[4]。振動系統采用振動電機作為激振源，振動電機產生水平方向的激振力，使篩籃、振動質體、主軸等一起產生水平方向的振動。機架是設備整體的支撐基礎和與地面連接的裝置。潤滑系統的油泵將潤滑油從油箱內吸出，經過過濾后進入振動質體，在潤滑軸承并使其降溫后返回油箱[5]。

圖1 臥式振動卸料離心脫水機結構示意圖

1.2 立式刮刀卸料離心脫水機結構組成

立式刮刀卸料離心脫水機主要由傳動系統、潤滑系統、脫水系統及機座等組成[6]，結構如圖2所示。傳動系統由三角皮帶和兩對齒輪組成，電動機通過三角皮帶帶動中間軸上的齒輪轉動，從而使篩籃和螺旋保持同向旋轉，并有適當轉差[7]。潤滑系統的潤滑油通過濾油器進入齒輪油泵，再經主壓油管進入多支油管(分油器)，然后通過分支油管進入各潤滑點，各潤滑點的潤滑油經齒輪箱底部的回油管返回油箱。脫水系統部件主要包括布料錐、篩籃、螺旋刮刀、鐘型罩及出口保護環等[8]，布料錐的主要作用是使物料快速、均勻地分布到篩籃上，篩籃將水與物料分離，螺旋刮刀將篩籃上的物料強制刮下，鐘型罩和出口保護環將刮下的物料均勻分布到運輸膠帶上。

1.3 對比分析

(1)主要共同點。兩種離心脫水機都采用稀油強制潤滑方式，通過齒輪油泵供油來潤滑軸承和齒輪(僅立式有這種結構)，并帶走軸承和齒輪嚙合過程中產生的部分熱量，以延長軸承和齒輪的使用壽命；同時，通過潤滑油的壓力、流量和溫度等，可以判斷傳動部分工作狀態是否正常。此外，通過接入控制系統的電接點壓力表或流量開關，可以對設備工作時的潤滑油壓力或流量進行監控和反饋，以保證設備潤滑正常，進而提高其使用壽命。

圖2 立式刮刀卸料離心脫水機結構示意圖

(2)主要不同點。兩者的主要區別是結構形式和卸料方式不同，立式刮刀卸料離心脫水機采用豎直結構設計，包括拆裝都是在垂直方向進行的，其是在重力作用下利用刮刀強制將物料刮下并排到膠帶上，然后物料沿垂直方向運動；臥式振動卸料離心脫水機采用水平結構設計，包括拆裝都在水平方向進行，物料由入料管進入篩籃小端，再通過振動電機的往復激振力排到膠帶上，然后沿水平方向運動。

2 工作原理對比

2.1 臥式振動卸料離心脫水機工作原理

物料通過入料管沿篩座進入篩籃小端，篩籃內的物料在離心力作用下脫水，在激振力作用下，篩面上的物料向篩籃大端移動，直至排出機外，水和小顆粒則透過篩縫，并沿濾液口排出[9]。臥式振動卸料離心脫水機工作原理如圖3所示。

2.2 立式刮刀卸料離心脫水機工作原理

物料通過入料口進入離心脫水機，經過分料盤分料、緩沖后進入螺旋刮刀和篩籃的縫隙，水和小顆粒透過篩籃的縫隙，經濾液管排出，篩籃內側粘附的物料在刮刀作用下脫落[10]。立式刮刀卸料離心脫水機工作原理如圖4所示。

2.3 對比分析

這兩種離心脫水機都是在離心力作用下利用篩籃的篩縫將煤粒與水分開，但工作原理存在差異，這就決定兩者的結構組成和入料粒級不同。受刮刀與篩籃之間的縫隙及刮刀、篩籃的耐磨性能等因素影響，一般立式刮刀卸料離心脫水機用于13～0 mm粒級煤炭脫水，最大入料粒度為35 mm；而臥式振動卸料離心脫水機只需考慮篩籃的質量和耐磨性能，入料粒級更寬，一般用于50～0 mm粒級煤炭脫水。

圖3 臥式振動卸料離心脫水機工作原理圖

圖4 立式刮刀卸料離心脫水機工作原理圖

3 技術特點對比

3.1 臥式振動卸料離心脫水機技術特點

(1)優點。①對廠房結構要求低，可以節約基建成本；②主要易損件只有篩籃和皮帶，后期所需的維護量小；③由于篩籃轉速較低，煤炭粉碎率低，約為立式刮刀卸料離心脫水機的50%；④容易調節，可通過改變振動電機的偏心塊來調節離心脫水機的振幅；⑤處理能力大，可以達到350 t/h；⑥入料上限高，可以達到50 mm。

(2)缺點。①初期投資大，是立式刮刀卸料離心脫水機的2～3倍；②細粒煤處理效果差，<0.5 mm粒級含量越高，處理效果越差，主要表現在振動穩定性和水分指標上，容易出現卸料不及時和壓料的現象。

3.2 立式刮刀卸料離心脫水機技術特點

(1)優點。①與臥式振動卸料離心脫水機相比，初期投資少；②細粒煤處理效果好，與臥式振動卸料離心脫水機相比，產品水分更低；③采用刮刀強制卸料，不存在卸料不及時和不卸料的情況；④電機振動小，設備運轉平穩；⑤在煤質相同時，脫水效果好，產品水分更低。

(2)缺點。①易損件較多，包括篩籃、布料錐、刮刀、鐘形罩及出口保護環等，后期維護維修費用較高；②入料粒度越大，易損件磨損越快，易損件的更換頻率和維修費用越高；③要求廠房高度高，需要預留的高度在1 m以上，以方便拆卸易損件；④設備處理能力較小，小時最大處理能力約為200 t。

3.3 對比分析

在選擇離心脫水機時，應該結合選煤工藝、煤質特征、入料粒度、入料水分、出料水分、廠房高度、項目投資等綜合考慮，兩種離心脫水機的技術經濟效益對比結果見表1。

表1 兩種離心脫水機的技術經濟效益對比結果

4 結語

臥式振動卸料離心脫水機、立式刮刀卸料離心脫水機在煤炭脫水中各具優勢，但由于兩者結構形式、工作方式和產品指標存在差異，在實際選擇中需要根據現場工藝布置、煤質特征、入料粒度、入料水分、出料水分、廠房高度、資金安排等條件綜合考慮，進而保證良好的脫水效果。