離心機(jī)脫水效果影響因素分析及運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

魏偉

【摘 要】在對選煤廠離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理進(jìn)行闡述的基礎(chǔ)上，對影響離心機(jī)運(yùn)行效果的因素（包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)煤泥濃度、速差、處理量等）進(jìn)行分析，并具體給出了離心機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】選煤廠;離心機(jī);脫水;運(yùn)行參數(shù);影響因素

【中圖分類號】TD946.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）01-0101-02

眾泰煤焦化選煤廠采用的離心脫水設(shè)備是將1～10 mm以內(nèi)細(xì)精煤脫水和精煤泥進(jìn)行脫水[1]。通常采用離心機(jī)脫水后產(chǎn)品的粗精煤回收率在80%以上，產(chǎn)品含水量在20%以內(nèi)，煤泥回收率在70%以上[2]。精煤泥的脫水效果與脫水設(shè)備參數(shù)、類型及煤泥性質(zhì)等有較大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)煤泥粒徑、煤泥沉降特點(diǎn)及現(xiàn)場條件等，綜合考量運(yùn)行環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及管理等方面的因素，判斷后做出恰當(dāng)?shù)倪x擇[3-4]。

眾泰煤焦化選煤廠在生產(chǎn)過程中排出的煤泥水經(jīng)由旋流器進(jìn)行初步濃縮之后，進(jìn)入離心機(jī)。通過測定，煤泥內(nèi)部的水分無顯著親水性，水分含量低，脫水容易，采用離心脫水機(jī)可以起到顯著的應(yīng)用效果。因此，選用離心脫水機(jī)型號為LLL1200×650B，入料濃度在30%時(shí)的處理能力在40 t/g，篩籃上端直徑為1 200 mm，篩網(wǎng)孔隙有0.25 mm、0.35 mm兩種類型，篩籃堆角為30°，轉(zhuǎn)速在482 r/min。

1 離心機(jī)結(jié)構(gòu)組成及工作原理

采用的離心機(jī)（型號LLL1200×650B）由機(jī)座、齒輪系、篩籃、鐘型罩、轉(zhuǎn)子、控制箱、潤滑系統(tǒng)及進(jìn)料管等構(gòu)成。工作原理如下[5-6]：當(dāng)選煤廠的濃縮煤泥輸入至高速旋轉(zhuǎn)離心機(jī)內(nèi)部時(shí)，煤泥中粒徑較大的部分在重力作用下快速沉降，在螺旋刮刀子間及篩籃外壁聚集，粒徑較小的煤泥及液體等則通過篩籃孔隙匯聚至集水槽內(nèi)并排出。在離心機(jī)內(nèi)部，高速旋轉(zhuǎn)的篩籃與宣螺旋刮刀轉(zhuǎn)子間會(huì)有一定的轉(zhuǎn)速差，基本在5～12 r/min，在螺旋刮刀子間及篩籃外壁聚集的大粒徑煤泥在螺旋刮刀子的作用下推移至篩籃底部位置，并經(jīng)過收料斗收集排出。濃度較高的煤泥水持續(xù)不斷地流入至離心機(jī)內(nèi)部，較大比重及粒徑的煤泥會(huì)持續(xù)沉降、集聚，實(shí)現(xiàn)對煤泥的有效處理，從而實(shí)現(xiàn)煤泥的固液分離。

2 離心力脫水影響因素分析

對離心機(jī)脫水效果有影響的因素可以歸結(jié)為設(shè)備結(jié)構(gòu)組成、可調(diào)整設(shè)備參數(shù)及工藝因素三大部分，具體如下：①設(shè)備固定機(jī)構(gòu)組成包括篩籃直徑、長度，螺旋距離，篩籃下堆角度，等等。②可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的設(shè)備參數(shù)包括篩籃運(yùn)行速度、螺旋刮刀子運(yùn)行速度及兩者運(yùn)轉(zhuǎn)速度之差。③工藝因素包括煤泥進(jìn)料速度、性質(zhì)、絮凝劑添加量及煤泥濃度等。

在離心機(jī)型號確定的情況下，若要充分發(fā)揮離心機(jī)的脫水效果，實(shí)現(xiàn)固液分離目標(biāo)，可以對一些可調(diào)設(shè)備參數(shù)及工藝因素等進(jìn)行調(diào)整。例如，改變篩籃運(yùn)轉(zhuǎn)速度、對離心速度進(jìn)行調(diào)節(jié)等，使得離心機(jī)內(nèi)的固液分離因數(shù)增加，便于固液間的分離;反之，降低篩籃運(yùn)轉(zhuǎn)速度，會(huì)降低分離因數(shù)，不利于煤泥的固液分離。但是，若過分增加篩籃運(yùn)轉(zhuǎn)速度，必定會(huì)增大設(shè)備的磨耗程度，同時(shí)產(chǎn)生的噪音較高。根據(jù)選用的離心機(jī)型號，對比兩種分離因數(shù)，具體如下。

分離因數(shù)Fr計(jì)算公式如下：

Fr=ω2r/9.8

其中：ω表示轉(zhuǎn)速角速度（rad/s）;r表示半徑（m）。

對于選煤廠前期用于1～10 mm精煤脫水離心機(jī)而言，轉(zhuǎn)速n為534 r/min，r為0.5 m，計(jì)算得出的分離因數(shù)Fr為159.7;針對精煤泥離心機(jī)而言，轉(zhuǎn)速n為482 r/min，r為0.5 m，計(jì)算得出的分離因數(shù)Fr為130.1。在離心機(jī)的實(shí)際使用過程中，前期離心機(jī)的脫水效果要明顯好于后者。

篩籃間隙也會(huì)影響離心機(jī)的運(yùn)行效果，選擇合適的篩籃間隙可以使煤泥分離濃度及產(chǎn)品水分間達(dá)成較好的平衡。當(dāng)篩籃間隙過小時(shí)，則會(huì)使分離水濃度變低，分離產(chǎn)品中的含水率增加。

篩籃轉(zhuǎn)速與螺旋刮刀子間的轉(zhuǎn)速差越大，煤泥在離心機(jī)內(nèi)的存留時(shí)間越短，產(chǎn)品的含水率越高，分離水中的含固率越大;反之，當(dāng)篩籃轉(zhuǎn)速與螺旋刮刀子間的轉(zhuǎn)速差越小時(shí)，煤泥在離心機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間越短，固液分離也越徹底，但是需要注意避免出現(xiàn)煤泥封堵現(xiàn)象。

輸入到離心機(jī)內(nèi)的煤泥性質(zhì)一定的情況下，可以通過改變進(jìn)料過程中的配速率，減少投配量來提高固液分離效果。

3 離心脫水機(jī)運(yùn)行效果分析

采用離心分離機(jī)對固液分離最佳參數(shù)工藝參數(shù)進(jìn)行分析，針對煤泥濃度、離心機(jī)轉(zhuǎn)速、差速、處理量等參數(shù)對離心機(jī)脫水后的產(chǎn)品含水量、煤泥回收率及分離液濃度的影響等進(jìn)行分析。

3.1 處理量

離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速為600 r/min，差速為8 r/min，進(jìn)煤泥濃度為25%，煤泥回收率與處理量關(guān)系如圖1所示。從試驗(yàn)中得到的結(jié)論如下。

（1）隨著離心機(jī)處理量的不斷增加，離心機(jī)產(chǎn)品中的水分含量也不斷提升，在處理量達(dá)到180 m3/h時(shí)，離心機(jī)仍能取得較好的處理效果，一般情況下，離心機(jī)的處理量保持在140～160 m3/h時(shí)，離心機(jī)處理效果最佳。

（2）離心機(jī)的處理量保持在140～160 m3/h時(shí)，粗煤泥回收率在80%以上。

（3）離心機(jī)的處理量保持在140～160 m3/h時(shí)，產(chǎn)品含水率控制在20%以內(nèi)。

3.2 入料濃度

離心機(jī)的運(yùn)行工況：進(jìn)煤泥速度為180 m3/h，轉(zhuǎn)速為600 r/min，離心機(jī)差速為8 r/min。入料濃度與離心機(jī)產(chǎn)品水分之間關(guān)系如圖2所示。主要結(jié)論如下。

離心機(jī)脫水效果與入料煤泥濃度的關(guān)系不明顯，當(dāng)入料濃度控制在24%以上時(shí)，煤泥可以取得較高的回收率（70%以上），產(chǎn)品水分含量保持在20%以內(nèi)。

3.3 速差

離心機(jī)運(yùn)行工況：進(jìn)煤泥速度為180 m3/h，轉(zhuǎn)速為600 r/min，進(jìn)煤泥濃度為25%。

試驗(yàn)主要結(jié)論：①離心機(jī)差速為5～10 r/min時(shí)，產(chǎn)品的含水率為15%～17%，含水率小于20%;當(dāng)差速為12 r/min時(shí)，產(chǎn)品水分含量有所增加，達(dá)到28%，分離液濃度值也有所提升;②差速對產(chǎn)品水分的影響不是很明顯，但是實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)入料濃度及處理量合理確定，處理量較大時(shí)，差速過低容易以引起離心機(jī)出現(xiàn)堵塞情況，差速過大則會(huì)引起產(chǎn)品水分過大。

4 離心機(jī)最佳運(yùn)行參數(shù)確定

根據(jù)前文分析結(jié)果及選煤廠運(yùn)行實(shí)際情況，對離心機(jī)最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行確定，具體為轉(zhuǎn)速控制在600 r/min，速差控制在5～10 r/min。

采用上述參數(shù)對煤泥水進(jìn)行脫水處理，具體效果為粗精煤泥回收率在80%以上，煤泥回收率在60%以上，產(chǎn)品中的水分含量在20%以內(nèi);選用離心機(jī)對濃縮煤泥進(jìn)行分離，設(shè)備管理難度不大，固液分離效果明顯，產(chǎn)品水分及分離液濃度均較小，應(yīng)用效果明顯。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]么雷，魏松陽，徐英芳，等.影響HSG系列臥式振動(dòng)卸料離心機(jī)脫水效果的因素分析[J].煤質(zhì)技術(shù)，2018（5）：64-67.

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