臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)與立式刮刀卸料離心脫水機(jī)對(duì)比分析

董曉磊，白思思，徐建修，張雙江

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012；3.河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063000)

離心脫水機(jī)是一種固液分離設(shè)備，由于具有入料粒級(jí)寬、適應(yīng)性強(qiáng)、能耗低、脫水效果好等優(yōu)勢(shì)，已在煤炭、化工、制藥、食品等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[1]。臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)和立式刮刀卸料離心脫水機(jī)是兩種典型的離心脫水設(shè)備，由于有著良好的脫水性能，各生產(chǎn)廠家在原技術(shù)基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，主要是加大篩籃直徑、增加單機(jī)處理能力、提高自動(dòng)控制水平[1]，目前兩者在煤炭脫水作業(yè)中應(yīng)用廣泛。就現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)在大型選煤廠應(yīng)用居多，尤其在動(dòng)力煤選煤廠[2]；立式刮刀卸料離心脫水機(jī)在小型選煤廠廣泛應(yīng)用，對(duì)不易脫水或水分指標(biāo)要求高的煤炭脫水效果良好。為了提高離心脫水機(jī)選擇的合理性，對(duì)臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)和立式刮刀卸料離心脫水機(jī)的性能進(jìn)行對(duì)比分析。

1 結(jié)構(gòu)組成對(duì)比

1.1 臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)組成

一般臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)由旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)架和潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示[3]。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸和篩籃旋轉(zhuǎn)，主軸由一對(duì)軸承支承在振動(dòng)質(zhì)體上，并通過(guò)螺母維持一定的預(yù)緊力，整個(gè)振動(dòng)質(zhì)體通過(guò)隔振橡膠彈簧支撐在機(jī)架上[4]。振動(dòng)系統(tǒng)采用振動(dòng)電機(jī)作為激振源，振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生水平方向的激振力，使篩籃、振動(dòng)質(zhì)體、主軸等一起產(chǎn)生水平方向的振動(dòng)。機(jī)架是設(shè)備整體的支撐基礎(chǔ)和與地面連接的裝置。潤(rùn)滑系統(tǒng)的油泵將潤(rùn)滑油從油箱內(nèi)吸出，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后進(jìn)入振動(dòng)質(zhì)體，在潤(rùn)滑軸承并使其降溫后返回油箱[5]。

圖1 臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 立式刮刀卸料離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)組成

立式刮刀卸料離心脫水機(jī)主要由傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)及機(jī)座等組成[6]，結(jié)構(gòu)如圖2所示。傳動(dòng)系統(tǒng)由三角皮帶和兩對(duì)齒輪組成，電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶帶動(dòng)中間軸上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使篩籃和螺旋保持同向旋轉(zhuǎn)，并有適當(dāng)轉(zhuǎn)差[7]。潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑油通過(guò)濾油器進(jìn)入齒輪油泵，再經(jīng)主壓油管進(jìn)入多支油管(分油器)，然后通過(guò)分支油管進(jìn)入各潤(rùn)滑點(diǎn)，各潤(rùn)滑點(diǎn)的潤(rùn)滑油經(jīng)齒輪箱底部的回油管返回油箱。脫水系統(tǒng)部件主要包括布料錐、篩籃、螺旋刮刀、鐘型罩及出口保護(hù)環(huán)等[8]，布料錐的主要作用是使物料快速、均勻地分布到篩籃上，篩籃將水與物料分離，螺旋刮刀將篩籃上的物料強(qiáng)制刮下，鐘型罩和出口保護(hù)環(huán)將刮下的物料均勻分布到運(yùn)輸膠帶上。

1.3 對(duì)比分析

(1)主要共同點(diǎn)。兩種離心脫水機(jī)都采用稀油強(qiáng)制潤(rùn)滑方式，通過(guò)齒輪油泵供油來(lái)潤(rùn)滑軸承和齒輪(僅立式有這種結(jié)構(gòu))，并帶走軸承和齒輪嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的部分熱量，以延長(zhǎng)軸承和齒輪的使用壽命；同時(shí)，通過(guò)潤(rùn)滑油的壓力、流量和溫度等，可以判斷傳動(dòng)部分工作狀態(tài)是否正常。此外，通過(guò)接入控制系統(tǒng)的電接點(diǎn)壓力表或流量開(kāi)關(guān)，可以對(duì)設(shè)備工作時(shí)的潤(rùn)滑油壓力或流量進(jìn)行監(jiān)控和反饋，以保證設(shè)備潤(rùn)滑正常，進(jìn)而提高其使用壽命。

圖2 立式刮刀卸料離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

(2)主要不同點(diǎn)。兩者的主要區(qū)別是結(jié)構(gòu)形式和卸料方式不同，立式刮刀卸料離心脫水機(jī)采用豎直結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括拆裝都是在垂直方向進(jìn)行的，其是在重力作用下利用刮刀強(qiáng)制將物料刮下并排到膠帶上，然后物料沿垂直方向運(yùn)動(dòng)；臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)采用水平結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括拆裝都在水平方向進(jìn)行，物料由入料管進(jìn)入篩籃小端，再通過(guò)振動(dòng)電機(jī)的往復(fù)激振力排到膠帶上，然后沿水平方向運(yùn)動(dòng)。

2 工作原理對(duì)比

2.1 臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)工作原理

物料通過(guò)入料管沿篩座進(jìn)入篩籃小端，篩籃內(nèi)的物料在離心力作用下脫水，在激振力作用下，篩面上的物料向篩籃大端移動(dòng)，直至排出機(jī)外，水和小顆粒則透過(guò)篩縫，并沿濾液口排出[9]。臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)工作原理如圖3所示。

2.2 立式刮刀卸料離心脫水機(jī)工作原理

物料通過(guò)入料口進(jìn)入離心脫水機(jī)，經(jīng)過(guò)分料盤分料、緩沖后進(jìn)入螺旋刮刀和篩籃的縫隙，水和小顆粒透過(guò)篩籃的縫隙，經(jīng)濾液管排出，篩籃內(nèi)側(cè)粘附的物料在刮刀作用下脫落[10]。立式刮刀卸料離心脫水機(jī)工作原理如圖4所示。

2.3 對(duì)比分析

這兩種離心脫水機(jī)都是在離心力作用下利用篩籃的篩縫將煤粒與水分開(kāi)，但工作原理存在差異，這就決定兩者的結(jié)構(gòu)組成和入料粒級(jí)不同。受刮刀與篩籃之間的縫隙及刮刀、篩籃的耐磨性能等因素影響，一般立式刮刀卸料離心脫水機(jī)用于13～0 mm粒級(jí)煤炭脫水，最大入料粒度為35 mm；而臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)只需考慮篩籃的質(zhì)量和耐磨性能，入料粒級(jí)更寬，一般用于50～0 mm粒級(jí)煤炭脫水。

圖3 臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)工作原理圖

圖4 立式刮刀卸料離心脫水機(jī)工作原理圖

3 技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比

3.1 臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

(1)優(yōu)點(diǎn)。①對(duì)廠房結(jié)構(gòu)要求低，可以節(jié)約基建成本；②主要易損件只有篩籃和皮帶，后期所需的維護(hù)量小；③由于篩籃轉(zhuǎn)速較低，煤炭粉碎率低，約為立式刮刀卸料離心脫水機(jī)的50%；④容易調(diào)節(jié)，可通過(guò)改變振動(dòng)電機(jī)的偏心塊來(lái)調(diào)節(jié)離心脫水機(jī)的振幅；⑤處理能力大，可以達(dá)到350 t/h；⑥入料上限高，可以達(dá)到50 mm。

(2)缺點(diǎn)。①初期投資大，是立式刮刀卸料離心脫水機(jī)的2～3倍；②細(xì)粒煤處理效果差，<0.5 mm粒級(jí)含量越高，處理效果越差，主要表現(xiàn)在振動(dòng)穩(wěn)定性和水分指標(biāo)上，容易出現(xiàn)卸料不及時(shí)和壓料的現(xiàn)象。

3.2 立式刮刀卸料離心脫水機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

(1)優(yōu)點(diǎn)。①與臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)相比，初期投資少；②細(xì)粒煤處理效果好，與臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)相比，產(chǎn)品水分更低；③采用刮刀強(qiáng)制卸料，不存在卸料不及時(shí)和不卸料的情況；④電機(jī)振動(dòng)小，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；⑤在煤質(zhì)相同時(shí)，脫水效果好，產(chǎn)品水分更低。

(2)缺點(diǎn)。①易損件較多，包括篩籃、布料錐、刮刀、鐘形罩及出口保護(hù)環(huán)等，后期維護(hù)維修費(fèi)用較高；②入料粒度越大，易損件磨損越快，易損件的更換頻率和維修費(fèi)用越高；③要求廠房高度高，需要預(yù)留的高度在1 m以上，以方便拆卸易損件；④設(shè)備處理能力較小，小時(shí)最大處理能力約為200 t。

3.3 對(duì)比分析

在選擇離心脫水機(jī)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合選煤工藝、煤質(zhì)特征、入料粒度、入料水分、出料水分、廠房高度、項(xiàng)目投資等綜合考慮，兩種離心脫水機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 兩種離心脫水機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

臥式振動(dòng)卸料離心脫水機(jī)、立式刮刀卸料離心脫水機(jī)在煤炭脫水中各具優(yōu)勢(shì)，但由于兩者結(jié)構(gòu)形式、工作方式和產(chǎn)品指標(biāo)存在差異，在實(shí)際選擇中需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝布置、煤質(zhì)特征、入料粒度、入料水分、出料水分、廠房高度、資金安排等條件綜合考慮，進(jìn)而保證良好的脫水效果。