LWZ系列卧式沉降过滤离心机脱水机的考察报告
为了大力发展煤炭洗选产业，提高产品质量，满足客户需求，扩大市场占有率，实现煤炭主业效益最大化。按照集团公司领导的有关指示和要求，鹤煤公司决定对选煤工艺流程和选煤设备进行创新，优化产品结构，提高经济效益。
目前，鹤煤公司随着原料煤入选量增大，煤泥水系统负荷日渐加重，各选煤厂均存在煤泥产量大，水分高，售价低的现象，经常出现因煤泥销售不畅影响选煤生产。传统的处理煤泥工艺有干燥、压滤及加压过滤，由于煤泥干燥法成本偏高，一般都采用压滤或者加压过滤，但产品水分较高，给产品运输和扩展用途都带来影响。如何寻找一种更为合适的处理煤泥生产工艺和设备，大幅度增加煤泥价值的方法已迫在眉睫。
近年来，许多选煤厂采用卧式沉降过滤离心脱水机（以下简称卧脱机）对浓缩后的煤泥进行脱水，产品直接掺入中煤的工艺，效果很好，值得借鉴。鹤煤公司决定对卧式沉降过滤离心脱水机进行考察研究，是否适合鹤煤各选煤厂煤泥水工艺系统，能否真正达到产品结构优化，以提高产品附加值。
为了准确了解卧式沉降过滤离心脱水机的工艺流程、设备性能、产品质量及销售状况，煤质处黄宪平、八矿选煤厂李建强等一行四人于2010年11月11日—12日，先后对冀中金牛能源集团邢台矿选煤厂、东庞选煤厂、以及焦煤公司古汉山选煤厂、赵固二矿选煤厂进行实地考察。各厂应用卧脱情况大致相同,现在以邢台矿选煤厂卧脱使用情况为例,具体考察情况如下：
1、邢台矿选煤厂概况
1.1邢台矿选煤厂隶属河北金牛能源股份有限公司邢台煤矿，厂址位于邢台矿工业广场
内，为矿井型炼焦煤选煤厂，煤种以1/3焦煤为主。邢台矿选煤厂于1973年12月投产，原设计原煤处理能力0.6Mt/a，后经改造能力提高至1.2Mt/a，1992年选煤厂进行了压滤系统改造；1998年选煤厂进行了产品储运系统改造；2000年选煤厂补建了重介分选系统；2004年选煤厂补建了加压过滤系统。2009年增加一套重介生产系统,改有压三产品重介。经过多次改造现有系统的实际生产能力为3.45Mt/a。目前邢台矿选煤厂选煤方法为：脱泥有压三产品重介旋流器分选/煤泥重介旋流器CSS分选/浮选+加压过滤回收/一次浓缩+筛网沉降过滤离心机回收/二次浓缩+压滤机回收工艺。
1.2原工艺存在问题为高频筛（筛孔为0.375mm）筛下跑粗严重，粗煤泥回收率低。该选煤厂2007年底引入两台唐山森普LWZ1200*1800卧式沉降过滤离心脱水机，2008年3月投入使用。同时煤泥水处理系统改为两段浓缩，一段浓缩底流进入振动弧形筛截粗除杂，筛下进入卧脱机，筛上物与卧脱机产品一起掺入中煤，因为卧脱机入料中要求不能加入絮凝剂，所以一段浓缩溢流浓度较高，不能作为循环水使用，只能进入二段浓缩，其底流进入压滤机进行压滤，二段溢流进入循环水系统。
2、LWZ型离心机工作原理和技术特点
LWZ型离心机是在总结国内外沉降过滤式离心脱水机使用的正反两方面经验的基础上重新设计的新机型。该设备的技术特征见表1。
2.1 工作原理
LWZ型离心机构造示意图见图1。转鼓由 圆柱—圆锥—圆柱体三段组成，其大端为溢流端，端面上开有溢流口，并设有调节溢流口高度的挡板，其小端为脱水产物排出口。由电动机通过V型胶带轮带动转鼓旋转时，借助行星齿轮差速器带动转鼓内的螺旋旋转，转鼓与螺旋旋转方向相同，螺旋转速比转鼓慢2.1%。煤浆经三通蝶阀通过入料管进入螺旋体内，再经螺旋体的出料口进入转鼓内腔，在比重力大上百倍的离心力作用下，煤浆形成环状沉降区，固体颗粒迅速沉淀在转鼓内壁上，水携带微细颗粒从转鼓大端溢流口排 出，即为离心液。利用螺旋与转鼓的差速运动，沉淀在转鼓内壁上的颗粒被输送到过滤段，水与少量煤泥经筛缝排出，即为滤液。物料再次脱水后由转鼓小端排料口排出，即为脱水产物。
2.2 技术特点
(1)该设备定位于脱水回收>0.045 mm粒级的物料,而不是包括 <0.045 mm粒级细泥在内的所有物料。为此采用了较低转速的工作参数和短转鼓体的结构参数。这样就减小了电力消耗和设备体积，延长了部件的使用寿命，增加了设备 的可靠性，降低了机械的价格。
(2)采用由专业厂家制造的大扭矩行星齿轮差速器，其工作可靠、稳定，对于因入料量变化所 产生的负荷波动适应力强。
(3)使用了高铝陶瓷筛网，在螺旋叶片推料侧、螺旋出料口和给料腔内均粘接了高铝陶瓷块， 提高了易磨损部件的使用寿命。
(4)排料部件采用异形硬质合金刮刀,既解决了易磨损问题,又克服了粘性物料堵塞溜槽的难题。
(5)自动控制系统可靠、实用,它备有螺旋推料超量、润滑油压超限、主电动机过载和保险销切断等项声光报警设施。并采用螺旋推料力矩控制来调节入料量,比传统的根据主电动机电流调节入料量更为合理。
(6)专门设计的密封结构杜绝了各润滑点的渗漏油现象,采用特殊方法解决了离心机漏煤泥水问题,做到了机械设备无渗漏。
3、LWZ型离心机工艺效果
3.1为了考核LWZ型离心机的工艺效果,曾于 2008年11月24日进行了工业性测试,该脱水设备的工艺效果见表2。
这次测试效果
正确反映出LWZ型离心机的工艺性能:
(1)脱水产物的水分低,为15.70%,液体混杂率仅为8.53%,即占入料91.47%的液体已随离心液和滤液排出,可见其脱水效果良好。
(2)该离心机是用于回收>0·045 mm的物料, 对于<0·045 mm的细泥起“脱泥”作用,所以脱水产物的固体回收率指标并不是越大越好,而是随着入料中>0·045mm粒级的产率波动而变动,此次试验的固体回收率为70·54%,属正常现象。
(3)依据相关的行业标准,选煤厂脱水设备的工艺效果可从二个方面进行评定,一是脱水产物的固体回收率,二是脱水产物的液体混杂率,二者综合指标即是脱水效率。在该测验
中,LWZ型离心机的脱水效率为70·54%-8·53%=62·01%,如实地表征出该设备既能脱水又能脱泥的实际情况。
3.2 回收粒度和脱泥情况
LWZ型沉降过滤式离心脱水机有效回收粒度有多小,脱除细泥数量又有多少,也是我们所关注的问题。根据脱水产物及离心液、滤液的粒度组成和脱水产物的固体回收率,可以计算出各粒级的分配率(见表3)。
根据表3可以直观地看出各粒级的分配情况。>0·074 mm的各粒级在脱水产物中均有较高的分配率,据计算,综合分配率为87·54%。>0·045 mm的各粒级综合分配率为79·74%,也就是说,>0·045 mm粒径的颗粒有将80%的概率被有效回收到脱水产物中,做到了物尽其用。与此同时也相应减轻了煤泥水流程中第二段浓缩作业和脱水回收作业的负荷量。从表3中还可看出,接近2/3的<0·045 mm 粒径的高灰分细泥随离心液、滤液排出,脱泥情况是良好的。从表3中还看到,脱水产物中的各粒级灰分比计算入料中相应粒级的低。随着粒径变小,降灰趋势越显著。基于以上二个原因,脱水产物灰分比计算入料灰分低了3·57%。
4、经济
效益
4.1用压滤机脱水回收的低热值煤泥(滤饼)水分高、粘结成团,不能均匀掺入混煤中,对用户的使用增添了许多困难。而用沉降过滤式离心脱水机回收的粗煤泥水分低、呈松散状,能均匀掺入中煤中。该选煤厂采用卧脱后,产品水分在16%—20%,综合水分<12%,中煤灰分40%左右,发热值为3500—3700千卡/千克, 符合用户需求。细颗粒回收率大大提高,0.045mm以下回收率达到70%,0.3mm以上的粗颗粒回收率几乎达到100%。由于将大量灰分适中的煤泥以散状物料回收进中煤,该厂每年中煤产量增加20万吨,创造了可观的经济效益。
4.2LWZ型离心机投产以后,缓解了煤泥水生产系统的瓶颈问题,原先全天24h开动5台压滤机处理尾煤,生产能力仍感不足的问题得以解决。
4.3第二段浓缩作业(高效浓缩机)澄清效果得到改善,能获得清净的循环水作为脱介筛喷水,使得吨原料煤介质消耗降低0·57 kg,每月节省磁铁矿粉 85t。
4.4由于第二段浓缩作业入料固体量减少,每月还可节省絮凝剂(聚丙烯酰胺)、凝聚剂(硫酸铝)。
5、卧脱生产单位唐山森普矿山装备有限公司简介
唐山森普矿山装备有限公司地处河北省唐山市丰润区,注册资金5230万元。公司专业从事选煤成套装备、陶瓷成套装备、焦化成套装备的开发研究、生产制造与销售。唐山森普矿山装备有限公司研发并生产的LWZ型沉降过滤式离心脱水机已实现系列化生产,广泛应用于国内百余家选煤厂,体现出很好的经济性和环保性。
6、设备价格
唐山森普LWZ1200*1800卧式离心脱水机是该公司技术最成熟运行最可靠的机型,单台设备加上与之配套的振动弧形筛价格为100万元左右,其核心部件高铝陶瓷估占设备总价的近70%,一年更换一次,维修要送至森普公司,维修费约50-80万元。
7、国内其他生产厂情况
据石家庄设计院李副院长介绍河南洛矿和山东淄博都生产卧式离心脱水机,石家庄设计院曾经选用一台山东淄博生产的卧式离心脱水机,但运行效果较差,这两个厂生产的卧式离心脱水机基本没有业绩,因此邢台选煤厂和东庞选煤厂都是采用议标方式选用的唐山森普LWZ1200*1800卧式离心脱水机。
8、结论
8.1从4家选煤厂的现场使用情况和与同行的交流情况看,卧脱机的选用能较大程度的提高细粒物料的回收率,该设备能均匀的排料,产品水分低于20%,成散状物,可根据质量和市场情况掺入中煤或单独销售,经济效益可观。
8.2使用卧脱遇到的主要问题是压滤车间工作受影响,由于压滤入料粒度变细,浓度降低,延长了压滤循环时间。另外,卧脱对入料粒度有严格要求,入料粒度必须控制在1mm以下,必须增加配套的振动弧形筛截粗除杂。
8.3使用卧脱处理尾煤,需两段浓缩,一段低流经振动弧形筛进卧脱,滤液水、离心液及一段溢流进二段浓缩,因此,一段浓缩溢流口需高于二段浓缩入料口。目前鹤煤各选煤厂均为一个浓缩机,如加卧脱需再增加标高高于目前浓缩机的一段浓缩设备,如深锥浓缩、角锥浓缩等。
8.3如考虑在浮选回收部分增加卧脱,必须对目前浮选精煤做小筛分实验,以测定其粒度组成,若小于0.045mm粒度部分超过30%,建议不使用卧脱设备（损失末精煤严重）。
8.4卧脱的核心部件高铝陶瓷鼓,厂家承诺使用期为1年,更换新鼓需要80万元,旧鼓一次维修费用也需要50万元（须返厂维修）。
9、结语
LWZ型离心机是在国内外同类设备基础上开发的新机型。该设备的主要旋转部件组装时均经过精密的动平衡试验校正,所以整机噪音低、振动力小、运行平稳可靠。
该设备采用了短转鼓型结构参数和较低转速的工作参数,适用于回收粗粒物料,>0·045 mm 粒级固体回收率近达80%,脱水产物水分低,松散性好,容易掺入混煤中,满足用户的需求。LWZ型离心机在邢台矿等选煤厂投入使用后,成功地解决了煤泥水系统回收能力严重不足的问题,选煤厂走上了良性循环,取得了显著的经济效益。因此,LWZ型沉降过滤式离心脱水机是值得推广的设备。
