洗煤廠沉降離心機的實際應用效果分析研究

單 軍

（山西晉煤集團煤炭加工利用分公司趙莊選煤廠， 山西 長治 046600）

引言

為了提升采煤效率，現代采煤過程全部采用機械化處理。與人工采煤相比較，機械化采煤的劣勢在于采集得到的原煤含有大量的泥沙，這給洗煤廠后續處理增加了一定難度[1]。很長一段時間以來，我國生產的精煤具有較高的水分，質量得不到有效提升。如果精煤水分太高，質量得不到保證，就會對下游設備造成一定程度影響，同時給環保造成了很大壓力，造成了能源的浪費[2-3]。為了盡可能降低精煤產品水分，最近十幾年以來我國從國外采購了很多型號的干燥機[4]。通過干燥機處理雖然能夠在一定程度上降低精煤產品水分，但是成本較高，需要投入的資金較多，且整個工藝過程復雜，對環境有一定污染。煤泥沉降離心機在洗煤廠中的應用具有較大的優勢，占地面積小、單機處理能力強、整個工藝比較簡單、且具有較好的脫水效果[5-6]。本文對某洗煤廠的DVM-44×132型篩網沉降離心機的工藝和結構進行了詳細介紹，闡述了其在實際中的應用效果。

1 洗煤廠基本情況及其煤泥水系統工藝流程

1.1 洗煤廠基本情況介紹

洗煤廠的作用就是對礦井生產的原煤進行進一步加工處理，提升原煤質量。對原煤劃分不同等級，然后對不同等級煤泥，利用煤泥水處理系統進行分級脫水。某洗煤廠設計處理原煤的能力為1 000萬t/a，對于粗粒煤泥，首先利用旋流器組進行分級濃縮，再先后利用粗煤泥離心機以及篩網沉降離心機進行處理。對于細粒煤泥，首先利用濃縮機進行濃縮處理，再通過快開壓濾機進行回收，上述兩個設備的溢流和濾液可通過循環系統進行循環再利用，可以達到環保的目的。洗煤廠建設時使用的是LWZ1200×1800臥式沉降離心機，該設備經過多年的使用逐漸被淘汰。經過技術改造全部換成DVM-44×132型篩網沉降離心機。技術改造后篩網沉降離心機工作過程穩定，在很大程度上降低了壓濾機和濃縮機的負擔，使混煤產率得到很大提升，篩網沉降離心機的使用使得整個煤泥水系統運行效率更高、穩定性更好。

1.2 煤泥水系統工藝流程

洗煤廠煤泥水系統中，經過脫泥篩處理以后的篩下水，粒級不超過1.5 mm，將其置于煤泥水桶中，同時置于煤泥水桶的還有末煤系統磁選尾礦。然后通過水泵將煤泥抽到分級旋流器中，粒級不超過0.25 mm的進入溢流煤泥水桶，粒級超過0.25 mm的底流先經過弧形篩進行脫水處理，再通過煤泥離心機進行脫水處理，最后摻入洗混煤。其中粒級不超過0.25 mm的篩下水和離心液進入溢流煤泥水桶。通過水泵將水桶中的煤泥輸送到濃縮旋流器組中進行濃縮處理，再通過篩網沉降離心機對底流進行脫水處理，最后將其摻入洗混煤。溢流和離心液通過濃縮機進行進一步濃縮，通過快開壓濾機對底流進行脫水處理后同樣可以摻入洗混煤。本系統建設有水循環系統，可以對水進行循環利用，達到節約水資源的目的。另外，為了盡可能提升細煤泥濃縮質量，洗煤廠在處理過程中添加了絮凝劑，可通過自動裝置進行添加。

2 篩網沉降離心脫水機的技術結構及原理

2.1 離心機的技術參數

本文所述的DVM-44×132型篩網沉降離心機入料的粒級最大值為3 mm，入料濃度為35%，可以有效回收的最小值為0.045 mm，每臺設備每小時可以處理的量為85 t。經過該型號離心機處理后的產品，外在水分不超過18%。所使用的篩網規格為3 354 mm×1 120 mm。所配備的電動機額定電壓值和功率值分別為10 kV和380 kW。該離心機不管是在結構參數上還是在工藝參數上，都能夠顯著降低設備的功率消耗，工作時的扭矩值相對較小，能夠提升設備運行可靠性和使用壽命，并降低能源消耗。利用沉降離心機進行處理時，由于供料粒度存在一定差異導致得到的產品水分也存在不同，但一般能將水分控制在18%以內。而壓濾煤泥水分為24%，產品的水分遠低于該數值。因此，將煤泥摻入洗混煤中是完全可行的，能夠保證混煤的發熱量。通過技術改造，使用DVM-44×132型篩網沉降離心機有效解決了其他沉降離心機所得產品水分過高的問題，同時該設備每小時的處理量也有顯著的提升。

2.2 離心機的結構與工作原理

圖1所示為DVM-44×132型篩網沉降離心機總體結構圖。

圖1 篩網沉降離心機內部構造

設備轉鼓部分主要由三部分構成，分別為圓柱體、圓錐、圓柱，設備的大端和小端分別為溢流端和脫水產物排出端。大端面上設置了很多孔，以達到溢流的目的，且這些孔口高度可通過機構進行調節，實現工藝調整。在電動機驅動下，轉鼓整體上可以進行高速運轉，使位于內部的煤泥產生較大的離心力，使其在沉降脫水段就實現固液分離的目的，不同類型的固體顆粒在沉降過程中會呈現出不同的沉降速度，這樣在沉降過程中就會逐漸分層累積，固體物料會沉淀到最底部與機體內壁緊密結合，而一些細小的顆粒或清澈的液體會與機體內壁保持一定距離，這些細小顆粒和清澈液體就可通過溢流孔排出。通過對滾筒和螺旋轉子的速度進行精確控制，使兩者間產生一定速度差值，這樣螺旋轉子就可以將黏附在滾筒內壁上的顆粒物料刮下來并排出料漿池。從料漿池中出來的固體物料會進入篩網脫水段，在這個環節中，固體物料會受到兩個方面的力，第一為篩網與螺旋轉子之間的擠壓力，第二為離心力。在這兩個力的作用下，固體物料內部含有的水分進一步分離，達到脫水干燥的目的后將固體物料排出。從固體物料中分離出的水分通過篩網直接排走。通過調節溢流口高度可以對脫水段料漿液位進行有效控制。設備結構的可調整為工藝調整創造了很好的空間，通過對溢流口高度的調整，能夠在最大限度上干燥固體物料，并實現固體物料的分級。

3 篩網沉降離心脫水機使用效果分析

3.1 兩種型號沉降離心機的對比

本文所述洗煤廠進行技術改造前使用的是LWZ1200×1800臥式沉降離心機，改造后使用的是DVM-44×132篩網沉降離心機。針對兩種設備的質量指標進行了分析和對比，表1所示為兩種設備的對比結果。

表1 加壓過濾機和沉降離心機質量指標對比分析 %

在對細黏煤泥進行處理時，如果采用LWZ1200×1800臥式沉降離心機，效果不是非常好，特別是在對巖石泥化現象比較嚴重的煤泥進行處理時，效果更差。從表1中的數據可以看出，利用篩網沉降離心機進行處理時，不管是灰分還是水分都較以前低。可見，通過篩網沉降離心機進行處理能夠得到更好的結果。

3.2 篩網沉降離心機處理效果分析

在采用篩網沉降離心機進行處理時，為進一步分析不同入料濃度對處理結果的影響。本文對比研究了三種入料濃度（質量濃度），分別為195.12 g/L、189.51 g/L、174.32 g/L，表2所示為篩網沉降離心機在不同入料濃度下的效果對比分析。

表2 篩網沉降離心機在不同入料濃度下的效果對比分析

從表2中的數據可以看出，不管是何種入料濃度，經過篩網沉降離心機進行處理后，產品的水分都控制在了18%以內，完全能夠滿足相關的規范標準要求。設備運行扭矩只有500～550 N·m，扭矩降低說明設備的運行損耗以及功率消耗都有所降低。經過一段時間的現場實踐表明，DVM-44×132篩網沉降離心機的處理能力基本上能夠達到精礦濃縮機底流供料時的處理能力。

4 結論

沉降離心機是煤泥水系統中的重要構成部分，其脫水處理效率直接決定了洗煤廠的生產效率，脫水效果直接決定了產品質量。某洗煤廠建設初期使用的是LWZ1200×1800臥式沉降離心機，后經過技術改造全部換成DVM-44×132型篩網沉降離心機。該型號的沉降離心機在功率消耗、設備的可靠性、產品的水分以及生產效率方面都表現出了極大的優勢。單臺設備每小時可以處理的量為85 t，產品的水分可以控制在18%以下。