加壓過濾機的改造實踐

王永琴

（太原煤炭氣化（集團）有限責任公司選煤分公司，山西 太原030024）

山西神州煤業有限責任公司選煤廠隸屬于太原煤炭氣化（集團)有限責任公司，2019年對選煤廠進行擴能改造，原煤采用0.75 mm振動篩脫泥，50～0.75 mm粒級原煤采用有壓三產品重介旋流器分選，0.75～0.25 mm粗煤泥由干擾床分選機(Teeter Bed Separator，TBS）分選，細煤泥采用浮選回收。浮選精礦由加壓過濾機+快開隔膜壓濾機回收，濾液濃縮后采用板框式壓濾機回收。2020年初投入運行后，改進后的加壓過濾機存在的一些問題逐步顯現出來，主要表現為：濾布破損頻繁以及密封排料裝置排料不及時，嚴重影響了工藝系統的連續穩定運行。

1 加壓過濾機設備概況

山西神州煤業有限責任公司選煤廠采用原山東煤礦萊蕪機械廠設計制造的GP J-60A型加壓過濾機作為浮選精礦回收設備，其主機機械部分由盤式過濾機、加壓倉、刮板輸送機、密封排料裝置4個部分組成。

1.1 盤式過濾機

盤式過濾機是加壓過濾機的核心，具有實現固液分離的功能。工作過程為：濾盤在裝有煤漿的礦漿槽中轉動，靠濾扇內外的壓力差使細粒物料吸附在濾盤表面形成濾餅，同時濾液經濾扇內腔、濾液管、分配閥排出加壓倉外。濾餅在刮刀和反吹的作用下落入卸料槽[1]。

1.1.1 濾盤

濾盤是盤式過濾機進行過濾工作的部件。濾盤由濾扇、濾布、穿條螺栓等組成。每塊濾扇呈18°，兩塊濾扇通過壓板相連，再由穿條螺栓將其固定在濾液管上，20塊濾扇形成一個整圓。濾布緊裹濾扇，濾扇根部有密封結構。

1.1.2 卸料裝置

卸料裝置由刮刀、刮刀支架等組成。刮刀支架由水平板和斜板組成，刮刀在濾盤兩側，用螺栓固定在刮刀支架上。刮刀卸料裝置與濾盤之間的相對位置見圖1。卸料裝置通過卸料槽上方的角板固定在卸料槽上。刮刀支架水平板和斜板上的孔為長孔，以便卸料裝置的水平和上下調節。

圖1 卸料裝置與濾盤相對位置示意圖

1.2 密封排料裝置

排料裝置采用密封排料閥。密封排料閥分上下兩倉，采用雙閘板交替工作，在使濾餅排出機外的同時，防止不必要的壓縮空氣逸出。具體工作原理為：物料（濾餅）先排到下倉，當達到一定料位時，上閘板關閉，上閘板密封圈充氣，打開下倉放氣閥放氣，下密封圈放氣，下閘板打開，物料排到大氣中，下閘板關閉，下密封圈充氣，下倉與加壓倉均壓，上密封圈放氣，上閘板打開，物料（濾餅）落入下倉，完成一個工作循環。上下兩個閘板采用液壓驅動，上下閥體均設有充氣密封圈[2]。

盤式過濾機的上濾液管、下濾液管以及排料裝置下倉放氣管路的排出物匯集到氣液分離器進口前的主管路時，進入氣液分離器進行氣液分離，然后分別從氣體出口、液體出口排出。

2 加壓過濾機在運行中存在的問題

加壓過濾機在運行過程中，由于盤式過濾機反吹卸料時濾扇內部壓力較大、卸料裝置與濾盤距離較近以及氣水分離器前主管路的物料對排料裝置下倉放氣的影響，造成加壓過濾機故障頻發，故障主要表現形式及原因分析主要有以下兩個方面。

2.1 盤式過濾機濾布被劃傷導致破損

盤式過濾機有5個圓形濾盤，每個濾盤的濾布在靠近濾盤邊緣處經常有劃痕出現。如果劃痕不能被及時發現和處置，會進一步造成濾布損壞。劃痕距濾液管直線距離約1 300 mm。

經過分析損壞濾布的劃痕表現及進行現場觀察發現：卸料裝置中刮刀與刮刀支架通過螺栓固定在一起，反吹卸料時濾扇內壓力增大，濾布膨脹，使得刮刀與刮刀支架最外側的固定螺栓與濾布接觸。經過比對，發現接觸位置與濾布劃痕出現的位置基本吻合，因此這是導致濾布在靠近濾盤邊緣處經常有劃痕出現的主要原因。隨著濾盤的不斷旋轉和反吹卸料的不斷進行，劃痕逐漸加劇，最后造成濾布破損。

2.2 密封排料裝置達到排料高度時閘板不能及時動作

盤式過濾機的上濾液管、下濾液管和密封排料裝置的下倉放氣管中的排出物全部匯聚到氣水分離器前的主管路，然后進入氣液分離器進行氣液分離，易使下倉放氣閥在開閥放氣時主管路中的氣液混合物倒流進入下倉放氣管路，這樣導致了兩種情況的發生：一是因密封排料裝置下倉放氣形成干擾，阻礙了下倉的排氣，下倉的壓力不能及時下降到與大氣壓力相等，使得下閘板不能開啟進行排料，進一步導致后續的循環過程不能進行；二是氣液混合物順下倉放氣管路進入下倉放氣閥的閥體，使下倉放氣閥動作受阻，從而使下倉排氣受阻，影響下閘板的及時動作。

3 改進的必要性

系統投入運行后，加壓過濾機平均每個月要更換濾布20多次，約60多塊濾布，超出了濾布的正常磨損、腐蝕、老化等的消耗量，工人勞動強度大，設備維護成本高；而因不能及時發現濾布破損引起的后續問題更為嚴重，會直接導致濾液濃度高，嚴重影響工藝系統的穩定；排料裝置的下閘板不能及時動作的故障頻發，影響了加壓過濾機的連續運行。

可見，濾布劃傷破損以及排料裝置的下閘板不能及時動作已經成為加壓過濾機亟待解決的問題。為保證浮選系統的正常運行，需要對加壓過濾機進行改造。

4 主要改造措施

4.1 改變刮刀與刮刀支架最外側固定螺栓的長度

將連接“刮刀與刮刀支架”的最外側固定螺栓的規格由M16 mm×40 mm更換改為M16 mm×30 mm（見圖2），使固定螺栓外露螺紋部分減小；同時磨圓固定螺栓端部，在不改變刮刀卸料裝置與濾盤距離、同時也不影響刮刀與刮刀支架固定牢靠的前提下，適當增加最外側固定螺栓與濾盤的距離，避免最外側固定螺栓對濾布的劃傷，從而減少其對濾布的損壞。

圖2 改造前后固定螺栓對比圖

4.2 調整刮刀卸料裝置與濾盤的距離

延長刮刀支架水平板上的長孔長度，將刮刀支架向遠離濾盤的方向移動一定距離，適當增大刮刀與濾盤之間的距離，減小卸料時刮刀與濾盤間的壓力，見圖3。圖中箭頭所示方向為刮刀支架的移動方向。

圖3 調整前后卸料裝置固定位置圖

4.3 改造下倉放氣管路

4.3.1 改變下倉放氣管路接入主管路的位置

下倉放氣管路接入主管路的位置由原來的在氣水分離器前接入主管路改為直接接入氣水分離器后的氣體出口管路，并接近氣體管路的出口。實施改造后，避免了主管路中的氣液混合物對下倉放氣的干擾和對下倉放氣閥的污染，保證密封排料裝置下倉放氣的順暢。

4.3.2 改變下倉放氣管路接入主管路的方式

改造前，下倉放氣管路與主管路采用正交連接方式，下倉放氣時主管路氣液混合物對下倉放氣管路中氣體的沖擊影響較大；改造后，下倉放氣管路與主管路的連接方式由正交連接改為側交連接，減小了主管路氣液混合物對下倉放氣支管的沖擊影響，便于密封排料閥下倉氣體的順利排出，見圖4~圖5。

圖4 改造前下倉放氣管路連接示意圖

圖5 改造后下倉放氣管路連接示意圖

5 結束語

通過3個月跟蹤觀察改造后的加壓過濾機的運行情況，發現其運行效果良好，觀察期間沒有發生因硬物劃傷造成的濾布破損，濾布消耗量明顯減少，平均每個月更換濾布26.5塊，一年可節約材料費用27.54萬元；也沒有發生因下倉放氣不暢而導致下閘板動作不及時的故障，達到了預定目標。同時，實施的改造措施沒有對加壓過濾機的工況產生影響，有力地保證了生產工藝系統的穩定運行，可以在同類設備中借鑒采用。