穿流壓濾機工藝流程的優化設計

成建軍

（山西省西山煤電集團公司東曲選煤廠機電供應管理科， 山西 古交 030200）

引言

煤炭的開采僅是煤炭利用的其中一個環節，對于某些特定行業需要對綜采工作面的煤炭進行精煤處理、洗煤等操作。對于洗煤工序而言，壓濾機為其關鍵設備，主要對煤泥料漿進行脫水操作，從而得到可以利用的煤泥。隨著技術的不斷發展，我國的壓濾系統已經逐漸成熟，但在實際應用中仍然存在一定的問題。經分析，導致壓濾系統在應用中出現問題的主要原因有其工藝流程不合理、壓濾系統、控制系統以及機械結構存在問題[1]。因此，可從以上三個方面對當前壓濾系統進行優化設計。本文著重對壓濾系統的工藝流程進行優化設計。

1 工程概況

本文以東曲選煤廠的壓濾系統為研究對象。東曲選煤廠的具體情況總結如下：入洗原煤屬極難選煤種，泥化程度高，煤泥含量大，浮選尾礦處理技術難度高。浮選精礦由快開壓濾機壓濾脫水后形成浮精產品，浮選尾礦經801、802、807 一次濃縮機濃縮后，底流打入主洗車間通過濃縮旋流器+電磁振動篩+高頻篩（或離心機）組成的尾煤回收系統回收為末中煤，與脫水后的重介系統中煤、TBS 系統尾礦形成中煤產品進入地下中煤倉，在地下運煤通道與原煤摻配后供入電廠；一次濃縮機溢流由813、816 濃縮機二次濃縮，底流進入煤泥水壓濾車間脫水后形成煤泥產品。東曲選煤廠壓濾系統的設備連接情況如圖1 所示。

2 選煤廠壓濾系統存在問題

圖1 東曲選煤廠設備連接示意圖

1）煤泥堆存、運輸環節存在污染，制約生產。東曲選煤廠產生的煤泥在場地堆存，汽運銷售，各環節均會對周邊環境造成污染。隨著環保要求日益嚴格，兩級集團公司就提高煤泥灰分及固體廢棄物處置提出了明確要求[2]。因選再選難度大，東曲選煤廠幾經試驗，無論采取何種工藝，均無法有效解決煤泥灰分提升空間有限、煤泥發熱量較高的問題，無法達到固體物廢棄處置要求。傳統的儲裝運手段時常使該廠的生產組織處于被動局面。

2）煤泥及末中煤產品水分較高。受傳統舊型壓濾機脫水能力限制和煤泥產品特性等因素的影響，東曲選煤廠煤泥產品水分為26.0%左右，在場地堆存高度低，占地面積大。雖經多次工藝優化，東曲選煤廠一次濃縮后的浮選尾礦經濃縮旋流器+電磁高頻篩+高頻篩（或離心機）的脫水流程后，形成的末中煤產品水分仍高達23%～24%，受其影響東曲選煤廠中煤產品水分均值約12.5%，進入地下中煤倉后水分易在倉底析出，不經原煤混摻無法達到運煤通道拉運及電廠存儲使用要求[3]。

3）現用煤泥壓濾設備型號老舊，可靠性不足。東曲選煤廠煤泥產品由813、816 濃縮機底流經泵打入現壓濾車間909、910、911、912 四臺壓濾機壓濾脫水后，由917 刮板、轉載皮帶運輸至煤泥儲存場地。四臺壓濾機均為KX300/2000 型，過濾面積300 m2，濾室容積6 m3。因超期服役，主要結構件出現報廢性損壞，909、912 在本項目第一階段工程中更換為穿流式壓濾機。910、911 于2010 年投入使用，至今已使用9 年，電控及液壓系統老化嚴重，故障頻發。相關配件均已停產，如需采購需定制化生產，費用高昂。結合東曲選煤廠煤泥處理降水提效需求，909、911煤泥壓濾機已無法滿足當前規劃。

4）末中煤回收粒級下限不足，無法實現清水洗煤。現有尾礦回收工藝將>0.25 mm 顆粒作為末中煤回收，而大量<0.25 mm 顆粒通過電磁篩、高頻篩篩下水或離心液進入二次濃縮機被作為煤泥回收而低價銷售。這部分煤泥灰分低、熱值高，完全符合中煤的質量要求。原煤質較差時，未及時回收的細煤泥極易造成洗水濃度偏高，可達40 g/L 左右。這些細泥在洗水系統中形成惡性循環，嚴重影響整個系統的正常運行[4]。

3 選煤廠壓濾系統及其工藝流程的改造

針對東曲選煤廠所存在的上述問題，將通過兩個步驟分別對壓濾系統的設備及其工藝流程進行改造。第一步，將909、912 兩臺壓濾機更換為穿流壓濾機，配套壓濾機入料泵選型更換，對917 煤泥轉載刮板實施正反轉雙向改造，延伸329 皮帶機尾至6 號轉載點，安裝925 轉載皮帶用于連接917 刮板與329 皮帶。第二步，更換現壓濾系統中910、911 兩臺煤泥壓濾機及配套設施，建立新的末中煤壓濾回收系統，同步實現東曲選煤廠煤泥水系統智能化。

3.1 選煤廠壓濾系統的改造及效果分析

將當前選煤廠所選用的912 壓濾機更換為景津公司的穿流式壓濾機，并對與穿流式壓濾相配套的入料泵、管路、溜槽、供水、供風等設施以及一次濃縮機、二次濃縮機底流泵至壓濾車間供料管路等進行改造[5]。

為了驗證穿流式壓濾機的應用效果，分別將穿流式壓濾機和912 壓濾機的工業實驗進行對比。對比結果如表1 所示。

分析表1 可知，穿流式壓濾機產品水分低，對物料濃度及性質適應性強，且處理能力有大幅提升，應用于末中煤及煤泥脫水優勢明顯。

3.2 選煤廠壓濾系統工藝流程的優化設計

針對選煤廠穿流式壓濾機的工藝流程，對其尾煤回收系統和尾煤壓濾系統進行改造。

1）將尾煤回收系統改造為截粗系統。具體步驟如下：新增設一趟管路，將801、802 一次濃縮機底流直接泵入新建壓濾車間處理。807 濃縮機可兼作截粗緩沖池，其底流通過現有管路打入改造后的由濃縮旋流器+電磁篩+高頻篩（或離心機）組成的558、559、574 三套系統進行截粗。濃縮旋流器溢流、電磁篩篩下水標高較高，可通過管路自流至新建壓濾廠房；高頻篩篩下水標高較低，且仍通過原有管路收集至主廠房離心液池，由原轉排泵打入801、802一次濃縮池處理。

表1 912 壓濾機和穿流式壓濾機的應用效果對比

2）新建壓濾系統的工藝起點為801、802 一次濃縮機和813、816 二次濃縮機。兩級濃縮機底流由泵分別打入新建壓濾廠房及原壓濾車間廠房。在新建壓濾廠房，兩級濃縮機底流先進入物料緩沖混合桶，由壓濾機入料泵供入穿流壓濾機進行脫水。濾液水經濾液池收集后轉排至高壓循環水池供洗選系統使用。經優化設計后的工藝流程如圖2 所示。

圖2 優化設計后的工藝流程示意圖

4 結語

洗煤廠是對從工作面運送出的煤炭進行進一步洗煤處理的場所，壓濾機作為洗煤廠的關鍵設備，其主要功能是實現對煤泥料漿的脫水，該設備的性能將直接決定最終獲得煤炭的質量。因此，在實際生產中應實時對選煤設備及其工藝流程進行優化設計，在滿足其生產功能的基礎上達到節能、高效生產的目的。