LD5-2A型離心機在選煤廠煤泥水系統中的應用研究

楊宇熙

(同煤集團永定莊煤業公司環保中心，山西 大同 037024)

引 言

在礦井中開采得到的煤礦資源需要經過選煤廠生產加工后才能夠投入使用[1]。煤炭資源作為我國能源結構體系中的重要構成部分，隨著社會經濟的快速發展，人們對煤炭資源的數量以及質量要求越來越高[2]。這給選煤廠的生產加工工藝提出了更高的要求。選煤廠中的煤泥水系統是選煤過程中的重要環節，對煤炭產品質量有重要的影響[3]。如果煤泥水系統處理效果不好，不僅會造成大量的資源浪費，同時還會對環境造成不同程度的污染[4]。如何提高選煤廠煤泥水系統的運行質量和效率，以提升資源利用率、保護周圍環境，是所有選煤廠面臨的關鍵問題[5-6]。本文結合某選煤廠煤泥水系統在運行過程中存在的缺陷問題，結合實際情況提出技術改造方案，將LD5-2A型離心機運用到煤泥水系統中，取得了很好的應用效果。

1 選煤廠煤泥水系統概述

某選煤廠設計生產能力為250萬t/a左右，就生產能力而言屬于中型選煤廠。選煤廠與附近的礦井配套建設，其原煤主要就是該礦井生產得到的煤礦。眾所周知，選煤廠在生產加工時會產生大量的煤泥，具體產生煤泥的環節主要包括浮選機尾礦、高頻篩篩下水、重介質旋流器溢流等。這些煤泥中包含有很多煤炭資源，如果直接丟棄，不僅會造成大量的資源浪費，也會對環境造成很大的污染。選煤廠設計之初的煤泥水系統主要是通過兩臺直徑為35 m的周邊傳動耙式濃縮機對煤泥進行處理。兩臺濃縮機中，一臺作為正常使用，一臺作為備用機使用。選煤廠煤泥水系統原有的流程圖,如圖1所示。但是在處理煤泥時，需要往其中添加大量的絮凝劑，導致煤泥水濃度增加、黏度也有一定的提升，使得離心機不能有效運行。在實際運行時濃縮底流直接跳過離心機，送至尾煤壓縮機進行處理。這種操作流程使得洗水濃度嚴重超標，無法達到排放標準。另外，煤泥也出現了積聚的現象，制約著選煤廠的穩定運行。

圖1 選煤廠煤泥水系統原有流程圖

2 煤泥水系統的工藝優化改造

根據選煤廠煤泥水系統原有流程圖中存在的缺陷問題，結合實際情況對其進行改造優化。主要的優化措施就是在之前的周邊傳動耙式濃縮機前設置一臺離心機，利用離心機可以加速煤泥水系統中煤泥和水之間的分離，從而加速煤泥下沉，提升煤泥水系統的處理效果。為選煤廠煤泥水系統優化后的流程圖，如圖2所示。同時，為了降低煤泥水系統的壓力，對于高頻篩篩下水需要通過旋流器進行處理，底流部分才進入一段高效濃縮機。此舉的目的是為了防止高頻篩在長期使用過程中，篩網發生磨損使得網孔粗大，導致徑粒過大的物質進入到煤泥水系統中。針對高頻篩塞下水再增加一道處理工序可以顯著降低煤泥水中的煤泥量。離心機投入使用后，為了防止煤泥水中徑粒過大的煤泥對設備造成不必要的損傷。煤泥水在進入離心機進行處理前，首先需要通過振動弧形篩對其進行初步處理，以去除徑粒較大的煤泥。

圖2 選煤廠煤泥水系統優化后的流程圖

3 LD5-2A型離心機的應用

基于以上分析可以看出，優化改造后的煤泥水系統中，主要是將原有但未使用的離心機投入使用，離心機在煤泥水系統中發揮著非常重要的作用。以下主要對煤泥水系統中離心機的工作原理及使用的LD5-2A型離心機的主要性能參數進行詳細介紹。

3.1 離心機的工作原理

離心機由電機驅動，工作過程中離心機內部轉子發生高速旋轉運動，進而帶動設備內部懸浮液做高速旋轉運動。懸浮液旋轉過程中會產生很大的離心力，在離心力作用下懸浮液內部包含的顆粒較大、重量較重的物質會快速下沉。而體積小、密度小的物質則下沉速度較慢，當密度小到一定程度時，在高速旋轉過程中物質會懸浮不動，甚至會發生上浮運動。基于此原理可以將煤泥水中的煤泥和液體進行有效分離，加快煤泥沉降速度，提升煤泥水處理的效率和質量。

3.2 LD5-2A型離心機性能參數

LD5-2A型離心機配套使用的電機型號為YR315M2-4，功率大小為200 kW。離心機運行過程中，內部轉子的最高運行速度可以達到5 000 r/min，使內部物質產生的離心力大小為4 400 g。按照干煤重量計算，離心機處理能力大小為40 t/h～50 t/h。允許的入料濃度大小為20 g/L～100 g/L，但入料濃度越大，對離心機的損耗越大，宜將入料濃度控制在較小的濃度范圍內。

4 實踐效果分析

將優化改進后的煤泥水系統應用到選煤廠工程實踐中，為了驗證運行效果，對其實際運行情況進行連續1年時間的測試和檢驗。以下對LD5-2A型離心機在煤泥水系統中的實踐應用效果進行分析與評價。

4.1 經濟效益分析

如第162頁表1所示為煤泥水經過離心機處理前后濃度大小的統計數據。由表中數據可以明顯看出，煤泥水在進入離心機前其濃度大小范圍在63 g/L～84 g/L，經過離心機處理后得到的煤泥水濃度大小范圍為18 g/L～40 g/L。與處理前相比較，煤泥水濃度值降低了38 g/L～59 g/L左右。經過連續1年時間的測試后發現，經離心機處理后，煤泥水的濃度降低值平均值為47.12 g/L。基于底流泵工作時的流量及其工作時長計算可知，每小時可以回收得到的粗煤泥重量為11 t左右。在連續一年時間的測試階段，共回收得到粗煤泥8.74萬t。根據現場統計數據表明，對煤泥進行烘干處理時的成本大約為20元/t，此處不計算人工工資，那么在煤泥烘干層面每年可以節約成本174萬元。

表1 煤泥水經過離心機處理前后濃度大小統計數據

對選煤廠煤泥水系統進行技術優化改進后，煤泥水系統能夠長時間滿負荷運行，煤泥水的處理效果得到顯著提升，循環水質量得到很好的保障，投入的藥劑數量有了明顯減少。按原煤重量計算，優化改進前煤泥水系統需要消耗的藥劑重量為0.02 kg/t，優化改進后煤泥水系統消耗的藥劑數量為0.014 kg/d，即每噸原煤減少使用0.006 kg藥劑。經過初步估計，每年在藥劑成本方面可以節約24萬元左右。

4.2 煤炭產品質量分析

將LD5-2A型離心機投入使用后，煤泥水系統回收得到的粗煤泥，其水分有了明顯降低，整體上呈現出松散的狀態。經過實際測試發現，煤炭產品的水分控制在了14%～16%范圍內。完全達到了國家規范標準中對粗煤泥水分的基本要求，顯著提升了選煤廠的中煤產率。綜上所述，通過對煤泥水系統進行優化改進，將原有的LD5-2A型離心機正式投入使用，使得煤炭產品的質量有了一定程度的提升，煤泥水處理效果得到了有效保障，不僅節省了大量的經濟成本，還可以起到保護環境的效果。

5 結語

本文主要分析了選煤廠中的煤泥水系統運行情況，所得結論主要包括以下幾點：第一，原有的煤泥水系統運行時存在很多缺陷問題，無法滿足選煤廠實際使用需要，制約著選煤廠生產效率的提升；第二，在分析原有煤泥水系統處理工藝缺陷的基礎上，將原本空置的LD5-2A型離心機投入使用，通過離心機來提升煤泥下沉速度，顯著提升了煤泥水系統的處理效果和能力；第三，將優化改進后的煤泥水系統應用到選煤廠工程實踐中，經過連續1年時間的測試，發現取得了很好的應用效果。不僅在一定程度上提升了煤炭產品質量，還提升了煤泥水系統的處理能力，完全能夠滿足選煤廠的實際需要。