引 言

我國是世界上最大的煤炭生產國,由于采煤和選煤機械化程度的不斷提高,煤泥量和細粒級選煤產品產量大幅增加,為煤泥水處理及煤泥脫水回收帶來困難,導致細粒級產品脫水問題日益突出。

煤炭產品水分超標不僅會增加運輸成本,還會影響后續煤炭產品的利用,如冶金、火力發電等。從經濟效益上核算,煤炭水分每增加1%將消耗等價于降低煤炭4．5%灰分所產生的利潤。有效降低精煤水分在為潔凈煤技術發展提供突破的同時,還為企業帶來直觀的經濟效益。壓濾機是常用的精煤脫水設備,國內學者在壓濾機應用方面做了較多工作。

1.0 選煤廠常用煤泥壓濾設備

壓濾機、加壓過濾機、沉降過濾式離心脫水機、真空加壓過濾機等是選煤廠煤泥脫水回收的主要設備,其中壓濾機、加壓過濾機、沉降過濾式離心脫水機最常用。壓濾機是目前選煤廠細粒煤泥脫水回收的把關設備。壓濾設備大致可分為板框式壓濾機、帶式壓濾機、快開式隔膜壓濾機以及一些特殊的新型壓濾機。

1.1 板框式壓濾機

板框式壓濾機分為平板板框式壓濾機和凹板板框式壓濾機。兩者之間的主要差別是濾室的結構不同。我國目前應用較多的是凹板板框式壓濾機,通常稱為廂式壓濾機。

1.1.1 結構特點及工作原理

板框式壓濾機主要由機身支架、濾板(包括動板、定板、中間濾板)、濾板壓緊機構、拉開卸料裝置、進料泵和電氣控制系統等組成。影響壓濾機壓濾效果的因素主要有入料壓力、入料性質、入料濃度、壓濾機濾室厚度等。這些因素直接影響壓濾循環時間、產品水分及處理量等。

板框式壓濾機壓濾過程主要有給入煤漿、加壓過濾、卸落濾餅和沖洗濾布4個階段。其中,加壓過濾到卸落濾餅占整個循環時間的70%~75%,對整個循環時間影響最大。因此,如何縮短加壓過濾到卸落濾餅的時間段是目前研究的重點。

1.1.2 應用現狀

板框式壓濾機具有較為廣泛的應用領域,如利用其壓濾特性處理油田開采形成的廢渣,降低其直接外排帶來的環境污染隱患。

1.2 快開式隔膜壓濾機

在傳統壓濾機的基礎上,根據現代過濾理論改進設計的快速隔膜壓濾機作為新一代產品應運而生。KM型快速隔膜壓濾機是國內最早研制成功并投放市場的快開式隔膜壓濾機。快開式隔膜壓濾機是普通廂式壓濾機的更替產品,是非常適合煤泥脫水的過濾設備。

1.2.1 結構特點及工作原理

快開式隔膜壓濾機采用廂式濾板和隔膜濾板(或隔膜板和隔膜板)交替排列的布置形式、多端口進料、快速拉開、自動卸料、多油缸同步壓緊、PLC自動控制等技術,具有處理能力大、工作循環快、自動化程度高等特點。與傳統的廂式壓濾機相比,其突出的特點是隔膜板的應用。

快速隔膜壓濾機一個工作循環可分為濾板合攏壓緊、入料初步過濾、隔膜壓榨脫水、加壓穿流脫水、分組拉開卸料5個階段。隔膜產生彈性變形擠壓濾餅,進行二次壓榨脫水;壓榨脫水后,隔膜泵停止工作。高壓風借助壓力將濾餅毛細孔中的水分置換出來,這時主液壓缸繼續加壓,進一步降低濾餅水分;通過拉開裝置使濾餅分組拉開卸掉濾餅。

1.2.2 與傳統廂式壓濾機的技術對比

與傳統廂式壓濾機相比,快開式隔膜壓濾機擺脫了僅靠入料壓力使物料脫水的方式。快開式隔膜壓濾機與廂式壓濾機的技術對比。入料初期即過濾時間。當過濾期結束后,快開式隔膜壓濾機放棄了繼續壓入料漿來降低濾餅水分的傳統方法(廂式壓榨時間),在過濾期結束時立即停止向壓濾機繼續注料,縮短了單循環時間,使過濾效率最佳化。為使濾餅進一步脫水,快開式隔膜壓濾機一方面采用隔膜壓榨擠壓濾餅,破壞顆粒間的架橋,擠出殘留在顆粒空隙間的濾液;另一方面,濾餅中的毛細水通過強氣流穿流置換得到移除,降低了濾餅含水率(隔膜壓榨時間)。

過濾過程結束后,快開式隔膜壓濾機通過隔膜壓榨對濾餅進行再次擠壓,使濾餅含固率在短時間內大幅提升,與廂式壓濾相比,不僅縮短了壓濾時間,還提高了濾餅含固率。

快開式隔膜壓濾機由于在傳統壓濾機基礎上進行了強高壓流體擠壓脫水、隔膜壓榨脫水以及通過強氣流穿流濾餅脫水的改進設計,因此具有以下優點:①采用了二次隔膜壓榨脫水工藝,濾餅水分低;

②采用主、從多缸同步壓緊和控制技術,縮短了頂緊時間,提高了頂緊力,高壓、大流量、快速進漿時不噴料;③采用多端口進料,進料速度快,使濾板受力更合理,成餅效果好;④采用獨特的液壓驅動、圓環鏈拉開濾板組及濾板快速分組拉開合攏機構,設備安全節能可靠,實現了快速卸料,保證了濾板快速、穩定地壓緊。

1.2.3 應用現狀

目前,快開式隔膜壓濾機在全國選煤廠的應用較多,在濟寧三號煤礦選煤廠、陽泉煤業集團二礦選煤廠和臨渙選煤廠等各大選煤廠的應用效果良好。KX300/2000快開式壓濾機在煤礦選煤廠投入使用后,煤泥水處理能力和處理效率得到改善,縮短了過濾循環時間,滿足了選煤生產能力,優化了設備系統配置,提高了設備的自動化程度及運行的穩定性,提高了工作效率。

發展趨勢

壓濾設備向大型、高效、自動化方向發展。為減少設備臺數和占地面積就需要在廠內配套單臺處理能力大的大型壓濾設備,該設備應具備對不同煤泥固液分離徹底,節能以及耐高壓的特點。開發新型過濾介質。新型過濾介質可將整個過濾面分為若干小的過濾單元,且這些過濾單元表面的濾餅具有很好的成型效果,濾餅收縮不產生裂隙,可降低耗氣量并保持壓差穩定。研究工藝流程簡化、無需入料預處理系統的連續壓濾機。該壓濾機能夠獨立完成物料的脫水和故障發生率低。提高壓濾設備智能化程度。隨著科技的不斷進步,對壓濾設備的智能化水平提出了更高要求,使設備同時具備自行診斷和解決故障的能力,保障了設備生產的連續性、穩定性和高效性。

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