濟(jì)二選煤廠重介旋流器入料壓力不穩(wěn)分析

劉樹成

北京華宇工程有限公司選煤工程六所

本文針對(duì)濟(jì)寧二號(hào)煤礦選煤廠投產(chǎn)一年來生產(chǎn)過程中存在的旋流器入料壓力不穩(wěn)定問題，通過對(duì)合格介質(zhì)桶有效高度、合格介質(zhì)回流緩沖設(shè)施、旋流器入料潤(rùn)濕管的大小等影響因素進(jìn)行了深入分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了合理改造，使存在的問題得以解決，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行，同時(shí)為選煤廠設(shè)計(jì)和生產(chǎn)人員提供一定的指導(dǎo)作用。

1 概述

濟(jì)寧二號(hào)煤礦選煤廠原采用原煤預(yù)先篩分、動(dòng)篩排矸、單一跳汰選煤工藝，由于工藝落后、分選效率差、精煤回收率低等問題，公司于2010年11月份開始著手對(duì)選煤廠進(jìn)行技術(shù)改造，通過總承包招標(biāo)形式進(jìn)行，最終由北京華宇工程有限公司中標(biāo)實(shí)施技術(shù)改造工作。

技術(shù)改造工作主要內(nèi)容為新建重介分選系統(tǒng)，廠型為4.00Mt/a，采用的工藝為無壓三產(chǎn)品重介旋流器（直徑1350/950mm）分選。選煤廠于2013年4月份建成投產(chǎn)，經(jīng)過一年多的生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)存在部分設(shè)計(jì)問題，其中“旋流器入料壓力不穩(wěn)定”問題值得分析和商榷。目前，合格介質(zhì)泵入料壓力在0.2MPa 左右，與投產(chǎn)時(shí)的壓力（0.26～0.28MPa）差距較大，而且壓力忽高忽低，極不穩(wěn)定，已影響到原煤入洗量及產(chǎn)品的質(zhì)量。針對(duì)此問題根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)整改前后的情況在這里進(jìn)行淺要的分析。

2 工藝問題的分析

選煤廠采用兩套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)主選設(shè)備為直徑1350/950mm 的無壓三產(chǎn)品重介旋流器，小時(shí)介質(zhì)循環(huán)量為1800m3，配套合格介質(zhì)桶為φ5200mm，V=60m3，配套合格介質(zhì)泵流量為1800m3/h，實(shí)際生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)桶中介質(zhì)四處外溢和旋流器入料壓力不穩(wěn)定現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，針對(duì)以下問題進(jìn)行分析。

1）合格介質(zhì)桶的設(shè)計(jì)分析

正常生產(chǎn)時(shí)，是靠控制合格介質(zhì)桶內(nèi)液位來保持旋流器入料壓力的。如果生產(chǎn)時(shí)的液位過高，會(huì)造成停車時(shí)桶跑溢流的現(xiàn)象，增加介質(zhì)損耗且污染廠房環(huán)境；液位過低，則不能有效控制旋流器入料壓力。通過總結(jié)在選煤廠設(shè)計(jì)及生產(chǎn)運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在設(shè)計(jì)合格介質(zhì)桶時(shí)，不僅要考慮桶的有效容積，還必須考慮桶的有效使用高度。這里的有效使用高度是指正常生產(chǎn)時(shí)，桶內(nèi)液位距泵入口的高度差。設(shè)計(jì)時(shí)，不能單從體積上考慮緩沖量的問題，桶的高度也一定要重點(diǎn)考慮。桶的有效使用高度一定要保持在2.5m 以上，否則合格介質(zhì)泵很容易因回流介質(zhì)擾流和泵的吸力影響而吸入空氣，不但會(huì)造成泵的氣蝕現(xiàn)象，影響泵的使用壽命，而且會(huì)引起旋流器的入料壓力不穩(wěn)定，對(duì)生產(chǎn)影響較大。當(dāng)然桶的體積足夠大時(shí)在一定范圍內(nèi)能彌補(bǔ)液位差的影響，但體積過大會(huì)使投資增加，設(shè)計(jì)宜從兩方面綜合考慮。

濟(jì)二選煤廠合格介質(zhì)桶的總?cè)萘繛?0m3（見圖1）。工作時(shí)，去除分選設(shè)備及管道內(nèi)的介質(zhì)體積（回流介質(zhì)）后，尚有約30m3有效容積。按緩沖能力來說，不存在問題。但桶的有效高度存在問題。如下圖所示，桶的設(shè)計(jì)高度為4.132m，出料口的中心高度為1.14m，生產(chǎn)時(shí)為保證停車介質(zhì)回流量不使桶溢流，必須保證桶內(nèi)留余有一定的儲(chǔ)量，根據(jù)設(shè)計(jì)管路和設(shè)備大小情況計(jì)算停車回流介質(zhì)量在16m3左右，通過計(jì)算為保證停車時(shí)桶不溢流必須控制液位距溢流堰0.9m 左右，這樣生產(chǎn)時(shí)液位距合介泵的入料口中心高差僅1.967m。如此低的液位，在泵巨大的吸力及回流介質(zhì)的擾流作用下，使空氣進(jìn)入泵內(nèi)，造成旋流器入料壓力忽高忽低現(xiàn)象，從而影響生產(chǎn)。

圖1 濟(jì)二選煤廠原設(shè)計(jì)合格介質(zhì)桶

圖2 合格介質(zhì)回流緩沖裝置

改造時(shí)，將桶加高了1.5m，使用效果良好，桶不再出現(xiàn)四處溢流現(xiàn)象，旋流器入料壓力變得穩(wěn)定。

2）合格介質(zhì)回流分析

濟(jì)二選煤廠每臺(tái)合格介質(zhì)桶回流管路包括脫介篩下合格介質(zhì)管路和磁選精礦管路，脫介篩下合格介質(zhì)距桶頂端垂直高差11m 左右，設(shè)計(jì)時(shí)管路出口無單獨(dú)緩沖裝置。桶上設(shè)置的防雜物篦網(wǎng)雖具有一定的緩沖作用，但由于高差造成的沖擊力巨大，使其使用壽命很短，很容易沖壞。巨大的沖擊使桶內(nèi)形成很深的漩渦，造成局部液位進(jìn)一步下降，從而使大量空氣進(jìn)入合格介質(zhì)泵，造成旋流器入料壓力不穩(wěn)定。

改造時(shí)，在入合格介桶的管路出口設(shè)置溢流式緩沖裝置（見圖2）。改造后，既防止回流對(duì)液位形成沖擊，也減少了煤泥水的外濺問題。對(duì)旋流器的入料壓力的穩(wěn)定也起到了一定保障作用。

3）潤(rùn)濕管路的設(shè)計(jì)分析

旋流器入料潤(rùn)濕管路的大小對(duì)旋流器的入料壓力的穩(wěn)定也有較大影響。

濟(jì)二選煤廠旋流器入料合格介質(zhì)管路直徑為DN450，設(shè)計(jì)時(shí)采用潤(rùn)濕管為DN150。生產(chǎn)過程中，潤(rùn)濕管路上閥門只能開啟五分之一，再大則造成旋流器入料壓力迅速下降。潤(rùn)濕管設(shè)計(jì)時(shí)采用DN150 的偏大，需靠閥門控制潤(rùn)濕流量，造成閥門磨損嚴(yán)重。一個(gè)閥門只能使用一個(gè)多月就需要更換。而且在采用閥門控制潤(rùn)濕流量時(shí)，閥門后端管路中流體不充盈造成氣體容易進(jìn)入主管路，從而使旋流器入料壓力降低，影響旋流器分選。

通過后期將潤(rùn)濕管更換為DN80 的管道后，閥門起到微調(diào)作用，磨損相對(duì)下降，旋流器的入料壓力相對(duì)穩(wěn)定。

4）其他影響壓力問題分析

除上述設(shè)計(jì)時(shí)存在的三點(diǎn)問題會(huì)影響旋流器入料壓力的不穩(wěn)定和變化，生產(chǎn)過程中如下幾點(diǎn)也會(huì)對(duì)其具有一定影響：

a.合格介質(zhì)泵配套的變頻器或液力偶合器質(zhì)量出現(xiàn)問題，至使泵的轉(zhuǎn)速下降，流量跟揚(yáng)程下降，從而旋流器入量壓力下降；

b.合格介質(zhì)泵的葉輪磨損問題，由于長(zhǎng)時(shí)間的使用、磨損，葉輪磨損嚴(yán)重，致使流量與揚(yáng)程下降，從而使旋流器入量壓力下降；

c.桶內(nèi)鑄石脫落，堆積在泵入口處，影響合格介質(zhì)順利進(jìn)入泵內(nèi)。

結(jié)語

重介選煤廠，旋流器的入料壓力至關(guān)重要，決定了該廠是否能夠生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)時(shí)要從合格介質(zhì)桶的高度、容量，合格介質(zhì)回流緩沖設(shè)施，潤(rùn)濕管路大小等方面的設(shè)計(jì)充分考慮；在生產(chǎn)時(shí)，也要對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況時(shí)刻進(jìn)行關(guān)注和分析，保證旋流器入料壓力的穩(wěn)定性，確保分選出合格產(chǎn)品。