引 言

我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó),由于采煤和選煤機(jī)械化程度的不斷提高,煤泥量和細(xì)粒級(jí)選煤產(chǎn)品產(chǎn)量大幅增加,為煤泥水處理及煤泥脫水回收帶來(lái)困難,導(dǎo)致細(xì)粒級(jí)產(chǎn)品脫水問(wèn)題日益突出。

煤炭產(chǎn)品水分超標(biāo)不僅會(huì)增加運(yùn)輸成本,還會(huì)影響后續(xù)煤炭產(chǎn)品的利用,如冶金、火力發(fā)電等。從經(jīng)濟(jì)效益上核算,煤炭水分每增加1%將消耗等價(jià)于降低煤炭4．5%灰分所產(chǎn)生的利潤(rùn)。有效降低精煤水分在為潔凈煤技術(shù)發(fā)展提供突破的同時(shí),還為企業(yè)帶來(lái)直觀的經(jīng)濟(jì)效益。壓濾機(jī)是常用的精煤脫水設(shè)備,國(guó)內(nèi)學(xué)者在壓濾機(jī)應(yīng)用方面做了較多工作。

1.0 選煤廠常用煤泥壓濾設(shè)備

壓濾機(jī)、加壓過(guò)濾機(jī)、沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)、真空加壓過(guò)濾機(jī)等是選煤廠煤泥脫水回收的主要設(shè)備,其中壓濾機(jī)、加壓過(guò)濾機(jī)、沉降過(guò)濾式離心脫水機(jī)最常用。壓濾機(jī)是目前選煤廠細(xì)粒煤泥脫水回收的把關(guān)設(shè)備。壓濾設(shè)備大致可分為板框式壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)以及一些特殊的新型壓濾機(jī)。

1.1 板框式壓濾機(jī)

板框式壓濾機(jī)分為平板板框式壓濾機(jī)和凹板板框式壓濾機(jī)。兩者之間的主要差別是濾室的結(jié)構(gòu)不同。我國(guó)目前應(yīng)用較多的是凹板板框式壓濾機(jī),通常稱(chēng)為廂式壓濾機(jī)。

1.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

板框式壓濾機(jī)主要由機(jī)身支架、濾板(包括動(dòng)板、定板、中間濾板)、濾板壓緊機(jī)構(gòu)、拉開(kāi)卸料裝置、進(jìn)料泵和電氣控制系統(tǒng)等組成。影響壓濾機(jī)壓濾效果的因素主要有入料壓力、入料性質(zhì)、入料濃度、壓濾機(jī)濾室厚度等。這些因素直接影響壓濾循環(huán)時(shí)間、產(chǎn)品水分及處理量等。

板框式壓濾機(jī)壓濾過(guò)程主要有給入煤漿、加壓過(guò)濾、卸落濾餅和沖洗濾布4個(gè)階段。其中,加壓過(guò)濾到卸落濾餅占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的70%~75%,對(duì)整個(gè)循環(huán)時(shí)間影響最大。因此,如何縮短加壓過(guò)濾到卸落濾餅的時(shí)間段是目前研究的重點(diǎn)。

1.1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

板框式壓濾機(jī)具有較為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,如利用其壓濾特性處理油田開(kāi)采形成的廢渣,降低其直接外排帶來(lái)的環(huán)境污染隱患。

1.2 快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)

在傳統(tǒng)壓濾機(jī)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)代過(guò)濾理論改進(jìn)設(shè)計(jì)的快速隔膜壓濾機(jī)作為新一代產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。KM型快速隔膜壓濾機(jī)是國(guó)內(nèi)最早研制成功并投放市場(chǎng)的快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)?？扉_(kāi)式隔膜壓濾機(jī)是普通廂式壓濾機(jī)的更替產(chǎn)品,是非常適合煤泥脫水的過(guò)濾設(shè)備。

1.2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)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(jìn)料、快速拉開(kāi)、自動(dòng)卸料、多油缸同步壓緊、PLC自動(dòng)控制等技術(shù),具有處理能力大、工作循環(huán)快、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的廂式壓濾機(jī)相比,其突出的特點(diǎn)是隔膜板的應(yīng)用。

快速隔膜壓濾機(jī)一個(gè)工作循環(huán)可分為濾板合攏壓緊、入料初步過(guò)濾、隔膜壓榨脫水、加壓穿流脫水、分組拉開(kāi)卸料5個(gè)階段。隔膜產(chǎn)生彈性變形擠壓濾餅,進(jìn)行二次壓榨脫水;壓榨脫水后,隔膜泵停止工作。高壓風(fēng)借助壓力將濾餅毛細(xì)孔中的水分置換出來(lái),這時(shí)主液壓缸繼續(xù)加壓,進(jìn)一步降低濾餅水分;通過(guò)拉開(kāi)裝置使濾餅分組拉開(kāi)卸掉濾餅。

1.2.2 與傳統(tǒng)廂式壓濾機(jī)的技術(shù)對(duì)比

與傳統(tǒng)廂式壓濾機(jī)相比,快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)擺脫了僅靠入料壓力使物料脫水的方式?？扉_(kāi)式隔膜壓濾機(jī)與廂式壓濾機(jī)的技術(shù)對(duì)比。入料初期即過(guò)濾時(shí)間。當(dāng)過(guò)濾期結(jié)束后,快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)放棄了繼續(xù)壓入料漿來(lái)降低濾餅水分的傳統(tǒng)方法(廂式壓榨時(shí)間),在過(guò)濾期結(jié)束時(shí)立即停止向壓濾機(jī)繼續(xù)注料,縮短了單循環(huán)時(shí)間,使過(guò)濾效率最佳化。為使濾餅進(jìn)一步脫水,快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)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?？障堕g的濾液;另一方面,濾餅中的毛細(xì)水通過(guò)強(qiáng)氣流穿流置換得到移除,降低了濾餅含水率(隔膜壓榨時(shí)間)。

過(guò)濾過(guò)程結(jié)束后,快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)通過(guò)隔膜壓榨對(duì)濾餅進(jìn)行再次擠壓,使濾餅含固率在短時(shí)間內(nèi)大幅提升,與廂式壓濾相比,不僅縮短了壓濾時(shí)間,還提高了濾餅含固率。

快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)由于在傳統(tǒng)壓濾機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行了強(qiáng)高壓流體擠壓脫水、隔膜壓榨脫水以及通過(guò)強(qiáng)氣流穿流濾餅脫水的改進(jìn)設(shè)計(jì),因此具有以下優(yōu)點(diǎn):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(shù),縮短了頂緊時(shí)間,提高了頂緊力,高壓、大流量、快速進(jìn)漿時(shí)不噴料;③采用多端口進(jìn)料,進(jìn)料速度快,使濾板受力更合理,成餅效果好;④采用獨(dú)特的液壓驅(qū)動(dòng)、圓環(huán)鏈拉開(kāi)濾板組及濾板快速分組拉開(kāi)合攏機(jī)構(gòu),設(shè)備安全節(jié)能可靠,實(shí)現(xiàn)了快速卸料,保證了濾板快速、穩(wěn)定地壓緊。

1.2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀

目前,快開(kāi)式隔膜壓濾機(jī)在全國(guó)選煤廠的應(yīng)用較多,在濟(jì)寧三號(hào)煤礦選煤廠、陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)二礦選煤廠和臨渙選煤廠等各大選煤廠的應(yīng)用效果良好。KX300/2000快開(kāi)式壓濾機(jī)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(guò)濾循環(huán)時(shí)間,滿(mǎn)足了選煤生產(chǎn)能力,優(yōu)化了設(shè)備系統(tǒng)配置,提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度及運(yùn)行的穩(wěn)定性,提高了工作效率。

發(fā)展趨勢(shì)

壓濾設(shè)備向大型、高效、自動(dòng)化方向發(fā)展。為減少設(shè)備臺(tái)數(shù)和占地面積就需要在廠內(nèi)配套單臺(tái)處理能力大的大型壓濾設(shè)備,該設(shè)備應(yīng)具備對(duì)不同煤泥固液分離徹底,節(jié)能以及耐高壓的特點(diǎn)。開(kāi)發(fā)新型過(guò)濾介質(zhì)。新型過(guò)濾介質(zhì)可將整個(gè)過(guò)濾面分為若干小的過(guò)濾單元,且這些過(guò)濾單元表面的濾餅具有很好的成型效果,濾餅收縮不產(chǎn)生裂隙,可降低耗氣量并保持壓差穩(wěn)定。研究工藝流程簡(jiǎn)化、無(wú)需入料預(yù)處理系統(tǒng)的連續(xù)壓濾機(jī)。該壓濾機(jī)能夠獨(dú)立完成物料的脫水和故障發(fā)生率低。提高壓濾設(shè)備智能化程度。隨著科技的不斷進(jìn)步,對(duì)壓濾設(shè)備的智能化水平提出了更高要求,使設(shè)備同時(shí)具備自行診斷和解決故障的能力,保障了設(shè)備生產(chǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性和高效性。

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