GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)在永寧選煤廠的應(yīng)用實(shí)踐

于騰飛，郭 鵬，張 爽

(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.黑龍江科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022)

永寧煤業(yè)有限公司選煤廠(以下簡(jiǎn)稱“永寧選煤廠”)是一座設(shè)計(jì)能力為2.00 Mt/a的礦井型選煤廠，經(jīng)過(guò)多次技術(shù)改造后處理能力達(dá)到3.00 Mt/a，原煤小時(shí)處理量為568 t。原煤以不脫泥方式入選，選煤工藝為無(wú)壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、浮選機(jī)浮選的聯(lián)合工藝。入選原煤為主焦煤，具有低中灰、低中硫、低揮發(fā)份、強(qiáng)粘結(jié)性的特點(diǎn)，其可選性為易選或中等可選。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，浮選精礦采用四臺(tái)壓濾面積為400 m2的快開(kāi)壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，浮選精煤通過(guò)刮板輸送機(jī)、精煤帶式輸送機(jī)運(yùn)到精煤倉(cāng)儲(chǔ)存。浮選精礦采用快開(kāi)壓濾機(jī)脫水后，產(chǎn)品水分在25%以上，加之其排料方式為間斷式，濾餅呈團(tuán)塊狀，導(dǎo)致浮選精煤與重介精煤摻配不勻，精煤水分超標(biāo)，嚴(yán)重影響精煤質(zhì)量；特別是冬季，商品煤裝車難度大，售價(jià)難以保持在較高水平。

為此，在該選煤廠技術(shù)人員多方調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，決定采用GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)代替快開(kāi)壓濾機(jī)，對(duì)浮選精煤進(jìn)行脫水處理，以達(dá)到降低精煤水分，提高并穩(wěn)定精煤質(zhì)量的目的。

1 GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)是將一臺(tái)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)制造的盤(pán)式過(guò)濾機(jī)安裝在壓力容器內(nèi)的脫水設(shè)備，主機(jī)由加壓倉(cāng)、盤(pán)式過(guò)濾機(jī)、刮板輸送機(jī)、電控系統(tǒng)、密封排料裝置等組成；除主機(jī)外，還包括低壓風(fēng)系統(tǒng)、高壓風(fēng)系統(tǒng)、給料系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、清水系統(tǒng)、物料轉(zhuǎn)載系統(tǒng)、濾液排放系統(tǒng)等[1]。GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

在加壓過(guò)濾機(jī)工作時(shí)，倉(cāng)內(nèi)充入壓縮空氣，盤(pán)式過(guò)濾機(jī)的濾扇內(nèi)部通過(guò)分配閥與大氣相通，進(jìn)而在濾扇兩側(cè)形成壓差(P1>Pa，P1為倉(cāng)內(nèi)壓力，Pa為大氣壓力)；濾盤(pán)在礦漿槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，煤泥水通過(guò)入料泵進(jìn)入礦漿槽，采用壓差作為動(dòng)力進(jìn)行過(guò)濾，并形成濾餅；濾餅經(jīng)干燥降水(P1>Pa)后，在刮刀與反吹(P2>P1>Pa，P2為反吹壓力)作用下進(jìn)入卸料槽，并通過(guò)專用刮板輸送機(jī)輸送至密封排料裝置，然后排出機(jī)體，一個(gè)工作過(guò)程完成。GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)工作原理如圖2所示。

圖2 GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)工作原理圖

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)適用于0～0.5 mm粒級(jí)浮選精礦和細(xì)煤泥脫水，近些年在污水處理、金屬礦選礦、化工等領(lǐng)域也有應(yīng)用[2-4]，其技術(shù)特點(diǎn)如下：

(1)設(shè)備處理能力大。在處理浮選精煤時(shí)，處理能力在500～800 kg/(m2·h)之間；在處理原生煤泥時(shí)，處理能力在260～500 kg/(m2·h)之間，完全能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。

(2)產(chǎn)品水分低。用于浮選精煤脫水時(shí)，在工作壓力為0.30 MPa的條件下，濾餅水分可以保持在16%～18%之間。

(3)能耗低。在工作壓力為0.30 MPa的條件下，設(shè)備能耗僅為真空過(guò)濾機(jī)的1/3左右，可以節(jié)省大量電能。

部分領(lǐng)導(dǎo)干部還停留在過(guò)去的傳統(tǒng)和慣性思維上，生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展的意識(shí)和能力還適應(yīng)不了新時(shí)代的新要求，“本領(lǐng)恐慌”問(wèn)題較為明顯。基層工作人員不足，能力偏弱，小馬拉大車的問(wèn)題嚴(yán)重，難以適應(yīng)日趨繁重的工作任務(wù)和要求。先進(jìn)適用技術(shù)研發(fā)與示范推廣不夠，可靠的管理經(jīng)驗(yàn)少，地方政府、企業(yè)難以抉擇。同時(shí)，跨流域、跨省域、跨部門綜合治理還存在不協(xié)調(diào)、不統(tǒng)一的地方。

(4)自動(dòng)化程度高。整機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，運(yùn)行、停止及特殊情況下的短暫等待均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，具有報(bào)警、停止運(yùn)轉(zhuǎn)等功能。

(5)濾液濃度低。用于處理浮選精煤時(shí)，濾液濃度在5～7 g/L之間，其濃度保持在低水平。

1.4 技術(shù)參數(shù)

GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為：

參數(shù)

數(shù)值

處理能力/(t·h-1)

70～112

入料粒級(jí)/mm

<0.5

過(guò)濾面積/m2

140

產(chǎn)品水分/%

<19

濾液濃度/(g·L-1)

5～10

工作壓力/MPa

0.20～0.50

裝機(jī)功率/kW

58.24

2 浮選工藝優(yōu)化

2.1 優(yōu)化方案

為了滿足GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)的布置要求，對(duì)浮選工藝進(jìn)行完善和優(yōu)化。在這個(gè)過(guò)程中盡量不影響生產(chǎn)，且要因地制宜，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的合理布置。參考原浮選系統(tǒng)原則流程，考慮廠房布置等因素，在多次測(cè)繪與研究的基礎(chǔ)上，決定拆除一臺(tái)精煤快開(kāi)壓濾機(jī)，并在相應(yīng)位置布置一臺(tái)GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)。加壓過(guò)濾機(jī)的入料來(lái)自浮選精礦池，通過(guò)一臺(tái)變頻給料泵進(jìn)入加壓過(guò)濾機(jī)的礦漿槽；低壓風(fēng)來(lái)自新增的壓風(fēng)機(jī)，浮選精煤經(jīng)圓盤(pán)給煤機(jī)和倉(cāng)外刮板輸送機(jī)給入精煤帶式輸送機(jī)。優(yōu)化后的浮選系統(tǒng)原則流程如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后的浮選系統(tǒng)原則流程

浮選工藝優(yōu)化后，采用加壓過(guò)濾機(jī)處理浮選精礦，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)重時(shí)，可以根據(jù)需要開(kāi)啟一臺(tái)或兩臺(tái)快開(kāi)壓濾機(jī)。由于原浮選精礦池存在問(wèn)題且有兩臺(tái)入料泵基礎(chǔ)影響新設(shè)備布置，因此建設(shè)新的浮選精礦池和四臺(tái)泵基礎(chǔ)。由于廠房經(jīng)過(guò)改造，加之加壓過(guò)濾機(jī)質(zhì)量較重，因此單獨(dú)從地面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，既經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，又能避免廠房結(jié)構(gòu)改變帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 方案實(shí)施

方案實(shí)施的基本步驟如下：

(1)建設(shè)新的浮選精礦池和入料泵基礎(chǔ)，入料泵安裝在新位置，并優(yōu)化相應(yīng)的管路，三臺(tái)精煤快開(kāi)壓濾機(jī)的入料來(lái)自新的浮選精礦池。

(2)原來(lái)一臺(tái)快開(kāi)壓濾機(jī)、對(duì)應(yīng)的刮板輸送機(jī)、非標(biāo)等拆除。建設(shè)新的加壓過(guò)濾機(jī)基礎(chǔ)，布置加壓過(guò)濾機(jī)和圓盤(pán)給料機(jī)等；拆除的刮板輸送機(jī)改造后用于運(yùn)輸浮選精煤，將其運(yùn)輸給精煤帶式輸送機(jī)；改造壓風(fēng)機(jī)機(jī)房，安裝新配備的壓風(fēng)機(jī)。

(3)改造配電室，安裝變壓器、配電柜等，同時(shí)改造相應(yīng)的線路。

(4)在新設(shè)備、新設(shè)施布置完成后進(jìn)行調(diào)試，確保生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行正常。

3 應(yīng)用效果

3.1 生產(chǎn)效果

GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)于2016年11月完成安裝和調(diào)試，并投入生產(chǎn)運(yùn)行，其控制系統(tǒng)畫(huà)面如圖4所示。

圖4 GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)控制系統(tǒng)畫(huà)面

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，日常生產(chǎn)記錄結(jié)果能夠客觀地反映加壓過(guò)濾機(jī)的運(yùn)行效果，日常生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知：當(dāng)工作壓力在0.20～0.30 MPa之間，主軸轉(zhuǎn)速在0.70～1.12 r/min之間時(shí)，其處理能力在82～100 t/h之間，濾液濃度在5～7 g/L之間；浮選精煤水分在16%～19%之間，與原來(lái)相比，浮選精煤水分下降約7%，此外，加壓過(guò)濾機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)排料，濾餅干燥且呈松散狀，可以均勻地?fù)饺肫渌a(chǎn)品。

3.2 效益分析

精煤質(zhì)量提高后，銷售渠道和銷售價(jià)格均有所改善和提高。根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，該選煤廠的精煤產(chǎn)量約為250 t/h；其中，浮選精煤產(chǎn)量約為75 t/h，占精煤產(chǎn)量的30%。浮選精煤水分比原來(lái)下降約7%，每年可減少無(wú)效運(yùn)輸2.77萬(wàn)t。按照平均運(yùn)費(fèi)40元/t(選煤廠至火車站)計(jì)算，每年至少可節(jié)省運(yùn)費(fèi)110萬(wàn)元，且鐵路運(yùn)輸壓力和列車裝車強(qiáng)度均減輕，能夠節(jié)約一定的裝卸車時(shí)間。同時(shí)，精煤水分對(duì)煉焦的不良影響降低，一般煉焦精煤水分每降低2%，其發(fā)熱量增加0.42 MJ/kg，結(jié)焦時(shí)間縮短5～10 min[5]。

此外，濾液濃度降低，煤泥水處理系統(tǒng)負(fù)荷減小；原來(lái)由四臺(tái)400 m2快開(kāi)壓濾機(jī)處理的浮選精煤現(xiàn)在采用一臺(tái)GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)即可處理，能夠節(jié)省大量人力、物力、財(cái)力。加壓過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)操作程序和自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可靠而實(shí)用，設(shè)備運(yùn)行故障大幅減少，企業(yè)管理水平得到顯著提高。

表1 生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4 注意事項(xiàng)

GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)效果與入料(浮選精礦)性質(zhì)密切相關(guān)，影響浮選精礦性質(zhì)的因素較多，包括浮選粒度上限、浮選藥劑制度、操作水平和循環(huán)水濃度等，因此生產(chǎn)管理中要將入料濃度、入料粒度等控制在適宜的范圍內(nèi)[6]。此外，設(shè)備的操作參數(shù)和零部件性能也對(duì)生產(chǎn)效果有影響，在生產(chǎn)過(guò)程中要及時(shí)調(diào)整操作參數(shù)，更換損壞的零部件。

(1)加壓過(guò)濾機(jī)的濾盤(pán)轉(zhuǎn)速是可調(diào)的，在實(shí)際使用中要選擇最佳的濾盤(pán)轉(zhuǎn)速，避免因其轉(zhuǎn)速過(guò)高導(dǎo)致濾餅水分偏高，或者因其轉(zhuǎn)速過(guò)低導(dǎo)致設(shè)備處理能力偏低，以保證加壓過(guò)濾機(jī)的處理能力和濾餅水分都能滿足要求[7]。

(2)在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)高壓油管故障、密封圈故障等，因此要定期清理滑道內(nèi)的積煤和雜物，以保證滑道暢通[8]。此外，要及時(shí)檢查氣路、壓力傳感器、充放氣電磁閥等，如果這些零部件存在問(wèn)題，則要及時(shí)更換[9]。

(3)濾布是加壓過(guò)濾機(jī)的重要組成部分，決定著壓濾效率和產(chǎn)品質(zhì)量，且其屬于易損件，所需數(shù)量多。現(xiàn)場(chǎng)工作人員要定期對(duì)濾布進(jìn)行檢查，及時(shí)更換破損濾布。如果破損濾布得不到及時(shí)更換，則濾液濃度升高，導(dǎo)致其他零部件磨損加劇。

(4)潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行有著重要影響，在日常維護(hù)過(guò)程中，要高度重視潤(rùn)滑系統(tǒng)的維護(hù)，定期對(duì)其進(jìn)行檢查，確保潤(rùn)滑系統(tǒng)完好而可靠，防止?jié)櫥Щ驖?rùn)滑不足的情況出現(xiàn)。

(5)電控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)加壓過(guò)濾機(jī)自動(dòng)控制的核心，電控系統(tǒng)的維護(hù)對(duì)保證設(shè)備正常運(yùn)行有著重要意義。操作人員上崗前要進(jìn)行系統(tǒng)性地培訓(xùn)，操作過(guò)程中要嚴(yán)格按照規(guī)程操作，確保電控系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行[10]。

5 結(jié)語(yǔ)

永寧選煤廠在采用GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)代替快開(kāi)壓濾機(jī)對(duì)浮選精煤脫水的同時(shí)，對(duì)浮選工藝進(jìn)行完善和優(yōu)化。此后，浮選精煤水分降低，節(jié)約了大量運(yùn)力資源和運(yùn)輸費(fèi)用，工人作業(yè)環(huán)境得到改善，工作崗位所需人數(shù)減少，節(jié)省了一定人力資源和人工成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。與其他同類設(shè)備相比，GPJ140/3-C型加壓過(guò)濾機(jī)的工藝效果和自動(dòng)操作水平顯著，隨著加壓過(guò)濾機(jī)智能化、大型化、高效化等技術(shù)的進(jìn)步，其使用范圍將會(huì)越來(lái)越廣。