GPJ140/3-C型加壓過濾機在永寧選煤廠的應用實踐

于騰飛，郭 鵬，張 爽

(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.黑龍江科技大學 礦業(yè)工程學院，黑龍江 哈爾濱 150022)

永寧煤業(yè)有限公司選煤廠(以下簡稱“永寧選煤廠”)是一座設計能力為2.00 Mt/a的礦井型選煤廠，經(jīng)過多次技術改造后處理能力達到3.00 Mt/a，原煤小時處理量為568 t。原煤以不脫泥方式入選，選煤工藝為無壓三產(chǎn)品重介質旋流器分選、浮選機浮選的聯(lián)合工藝。入選原煤為主焦煤，具有低中灰、低中硫、低揮發(fā)份、強粘結性的特點，其可選性為易選或中等可選。

在實際生產(chǎn)過程中，浮選精礦采用四臺壓濾面積為400 m2的快開壓濾機進行脫水處理，浮選精煤通過刮板輸送機、精煤帶式輸送機運到精煤倉儲存。浮選精礦采用快開壓濾機脫水后，產(chǎn)品水分在25%以上，加之其排料方式為間斷式，濾餅呈團塊狀，導致浮選精煤與重介精煤摻配不勻，精煤水分超標，嚴重影響精煤質量；特別是冬季，商品煤裝車難度大，售價難以保持在較高水平。

為此，在該選煤廠技術人員多方調研的基礎上，根據(jù)現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況，決定采用GPJ140/3-C型加壓過濾機代替快開壓濾機，對浮選精煤進行脫水處理，以達到降低精煤水分，提高并穩(wěn)定精煤質量的目的。

1 GPJ140/3-C型加壓過濾機

1.1 結構組成

GPJ140/3-C型加壓過濾機是將一臺經(jīng)過特殊設計制造的盤式過濾機安裝在壓力容器內的脫水設備，主機由加壓倉、盤式過濾機、刮板輸送機、電控系統(tǒng)、密封排料裝置等組成；除主機外，還包括低壓風系統(tǒng)、高壓風系統(tǒng)、給料系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、清水系統(tǒng)、物料轉載系統(tǒng)、濾液排放系統(tǒng)等[1]。GPJ140/3-C型加壓過濾機主機結構如圖1所示。

圖1 GPJ140/3-C型加壓過濾機主機結構示意圖

1.2 工作原理

在加壓過濾機工作時，倉內充入壓縮空氣，盤式過濾機的濾扇內部通過分配閥與大氣相通，進而在濾扇兩側形成壓差(P1>Pa，P1為倉內壓力，Pa為大氣壓力)；濾盤在礦漿槽內轉動，煤泥水通過入料泵進入礦漿槽，采用壓差作為動力進行過濾，并形成濾餅；濾餅經(jīng)干燥降水(P1>Pa)后，在刮刀與反吹(P2>P1>Pa，P2為反吹壓力)作用下進入卸料槽，并通過專用刮板輸送機輸送至密封排料裝置，然后排出機體，一個工作過程完成。GPJ140/3-C型加壓過濾機工作原理如圖2所示。

圖2 GPJ140/3-C型加壓過濾機工作原理圖

1.3 技術特點

GPJ140/3-C型加壓過濾機適用于0～0.5 mm粒級浮選精礦和細煤泥脫水，近些年在污水處理、金屬礦選礦、化工等領域也有應用[2-4]，其技術特點如下：

(1)設備處理能力大。在處理浮選精煤時，處理能力在500～800 kg/(m2·h)之間；在處理原生煤泥時，處理能力在260～500 kg/(m2·h)之間，完全能夠滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要。

(2)產(chǎn)品水分低。用于浮選精煤脫水時，在工作壓力為0.30 MPa的條件下，濾餅水分可以保持在16%～18%之間。

(3)能耗低。在工作壓力為0.30 MPa的條件下，設備能耗僅為真空過濾機的1/3左右，可以節(jié)省大量電能。

部分領導干部還停留在過去的傳統(tǒng)和慣性思維上，生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的意識和能力還適應不了新時代的新要求，“本領恐慌”問題較為明顯。基層工作人員不足，能力偏弱，小馬拉大車的問題嚴重，難以適應日趨繁重的工作任務和要求。先進適用技術研發(fā)與示范推廣不夠，可靠的管理經(jīng)驗少，地方政府、企業(yè)難以抉擇。同時，跨流域、跨省域、跨部門綜合治理還存在不協(xié)調、不統(tǒng)一的地方。

(4)自動化程度高。整機實現(xiàn)運行參數(shù)的自動調節(jié)，運行、停止及特殊情況下的短暫等待均能實現(xiàn)自動操作，具有報警、停止運轉等功能。

(5)濾液濃度低。用于處理浮選精煤時，濾液濃度在5～7 g/L之間，其濃度保持在低水平。

1.4 技術參數(shù)

GPJ140/3-C型加壓過濾機主要技術參數(shù)為：

參數(shù)

數(shù)值

處理能力/(t·h-1)

70～112

入料粒級/mm

<0.5

過濾面積/m2

140

產(chǎn)品水分/%

<19

濾液濃度/(g·L-1)

5～10

工作壓力/MPa

0.20～0.50

裝機功率/kW

58.24

2 浮選工藝優(yōu)化

2.1 優(yōu)化方案

為了滿足GPJ140/3-C型加壓過濾機的布置要求，對浮選工藝進行完善和優(yōu)化。在這個過程中盡量不影響生產(chǎn)，且要因地制宜，進而實現(xiàn)設備的合理布置。參考原浮選系統(tǒng)原則流程，考慮廠房布置等因素，在多次測繪與研究的基礎上，決定拆除一臺精煤快開壓濾機，并在相應位置布置一臺GPJ140/3-C型加壓過濾機。加壓過濾機的入料來自浮選精礦池，通過一臺變頻給料泵進入加壓過濾機的礦漿槽；低壓風來自新增的壓風機，浮選精煤經(jīng)圓盤給煤機和倉外刮板輸送機給入精煤帶式輸送機。優(yōu)化后的浮選系統(tǒng)原則流程如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后的浮選系統(tǒng)原則流程

浮選工藝優(yōu)化后，采用加壓過濾機處理浮選精礦，當生產(chǎn)任務重時，可以根據(jù)需要開啟一臺或兩臺快開壓濾機。由于原浮選精礦池存在問題且有兩臺入料泵基礎影響新設備布置，因此建設新的浮選精礦池和四臺泵基礎。由于廠房經(jīng)過改造，加之加壓過濾機質量較重，因此單獨從地面設計基礎，既經(jīng)濟簡便，又能避免廠房結構改變帶來的風險。

2.2 方案實施

方案實施的基本步驟如下：

(1)建設新的浮選精礦池和入料泵基礎，入料泵安裝在新位置，并優(yōu)化相應的管路，三臺精煤快開壓濾機的入料來自新的浮選精礦池。

(2)原來一臺快開壓濾機、對應的刮板輸送機、非標等拆除。建設新的加壓過濾機基礎，布置加壓過濾機和圓盤給料機等；拆除的刮板輸送機改造后用于運輸浮選精煤，將其運輸給精煤帶式輸送機；改造壓風機機房，安裝新配備的壓風機。

(3)改造配電室，安裝變壓器、配電柜等，同時改造相應的線路。

(4)在新設備、新設施布置完成后進行調試，確保生產(chǎn)系統(tǒng)運行正常。

3 應用效果

3.1 生產(chǎn)效果

GPJ140/3-C型加壓過濾機于2016年11月完成安裝和調試，并投入生產(chǎn)運行，其控制系統(tǒng)畫面如圖4所示。

圖4 GPJ140/3-C型加壓過濾機控制系統(tǒng)畫面

在實際生產(chǎn)過程中，日常生產(chǎn)記錄結果能夠客觀地反映加壓過濾機的運行效果，日常生產(chǎn)指標統(tǒng)計結果見表1。由表1可知：當工作壓力在0.20～0.30 MPa之間，主軸轉速在0.70～1.12 r/min之間時，其處理能力在82～100 t/h之間，濾液濃度在5～7 g/L之間；浮選精煤水分在16%～19%之間，與原來相比，浮選精煤水分下降約7%，此外，加壓過濾機能夠實現(xiàn)連續(xù)排料，濾餅干燥且呈松散狀，可以均勻地摻入其他產(chǎn)品。

3.2 效益分析

精煤質量提高后，銷售渠道和銷售價格均有所改善和提高。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計結果，該選煤廠的精煤產(chǎn)量約為250 t/h；其中，浮選精煤產(chǎn)量約為75 t/h，占精煤產(chǎn)量的30%。浮選精煤水分比原來下降約7%，每年可減少無效運輸2.77萬t。按照平均運費40元/t(選煤廠至火車站)計算，每年至少可節(jié)省運費110萬元，且鐵路運輸壓力和列車裝車強度均減輕，能夠節(jié)約一定的裝卸車時間。同時，精煤水分對煉焦的不良影響降低，一般煉焦精煤水分每降低2%，其發(fā)熱量增加0.42 MJ/kg，結焦時間縮短5～10 min[5]。

此外，濾液濃度降低，煤泥水處理系統(tǒng)負荷減小；原來由四臺400 m2快開壓濾機處理的浮選精煤現(xiàn)在采用一臺GPJ140/3-C型加壓過濾機即可處理，能夠節(jié)省大量人力、物力、財力。加壓過濾系統(tǒng)運行平穩(wěn)，自動操作程序和自動調節(jié)系統(tǒng)可靠而實用，設備運行故障大幅減少，企業(yè)管理水平得到顯著提高。

表1 生產(chǎn)指標統(tǒng)計結果

4 注意事項

GPJ140/3-C型加壓過濾機的生產(chǎn)效果與入料(浮選精礦)性質密切相關，影響浮選精礦性質的因素較多，包括浮選粒度上限、浮選藥劑制度、操作水平和循環(huán)水濃度等，因此生產(chǎn)管理中要將入料濃度、入料粒度等控制在適宜的范圍內[6]。此外，設備的操作參數(shù)和零部件性能也對生產(chǎn)效果有影響，在生產(chǎn)過程中要及時調整操作參數(shù)，更換損壞的零部件。

(1)加壓過濾機的濾盤轉速是可調的，在實際使用中要選擇最佳的濾盤轉速，避免因其轉速過高導致濾餅水分偏高，或者因其轉速過低導致設備處理能力偏低，以保證加壓過濾機的處理能力和濾餅水分都能滿足要求[7]。

(2)在設備運行過程中，液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)高壓油管故障、密封圈故障等，因此要定期清理滑道內的積煤和雜物，以保證滑道暢通[8]。此外，要及時檢查氣路、壓力傳感器、充放氣電磁閥等，如果這些零部件存在問題，則要及時更換[9]。

(3)濾布是加壓過濾機的重要組成部分，決定著壓濾效率和產(chǎn)品質量，且其屬于易損件，所需數(shù)量多。現(xiàn)場工作人員要定期對濾布進行檢查，及時更換破損濾布。如果破損濾布得不到及時更換，則濾液濃度升高，導致其他零部件磨損加劇。

(4)潤滑系統(tǒng)對設備的正常運行有著重要影響，在日常維護過程中，要高度重視潤滑系統(tǒng)的維護，定期對其進行檢查，確保潤滑系統(tǒng)完好而可靠，防止?jié)櫥Щ驖櫥蛔愕那闆r出現(xiàn)。

(5)電控系統(tǒng)是實現(xiàn)加壓過濾機自動控制的核心，電控系統(tǒng)的維護對保證設備正常運行有著重要意義。操作人員上崗前要進行系統(tǒng)性地培訓，操作過程中要嚴格按照規(guī)程操作，確保電控系統(tǒng)能夠正常運行[10]。

5 結語

永寧選煤廠在采用GPJ140/3-C型加壓過濾機代替快開壓濾機對浮選精煤脫水的同時，對浮選工藝進行完善和優(yōu)化。此后，浮選精煤水分降低，節(jié)約了大量運力資源和運輸費用，工人作業(yè)環(huán)境得到改善，工作崗位所需人數(shù)減少，節(jié)省了一定人力資源和人工成本，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。與其他同類設備相比，GPJ140/3-C型加壓過濾機的工藝效果和自動操作水平顯著，隨著加壓過濾機智能化、大型化、高效化等技術的進步，其使用范圍將會越來越廣。