張忠全
                      (晉城煤業(yè)集團(tuán),山西省晉城市, 048006)

    摘　要：闡述了煤泥水處理工藝現(xiàn)狀及存在的問題,介紹了新型篩網(wǎng)沉降離心機(jī)的工作原理、主要結(jié)構(gòu)、工作過程、運行控制及特點,從經(jīng)濟(jì)效益和社會效益兩個方面分析了新型篩網(wǎng)沉降離心機(jī)的優(yōu)點。
    關(guān)鍵詞：篩網(wǎng)沉降離心機(jī)　選煤廠　煤泥水系統(tǒng)
    中圖分類號：TD455·5　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
    1·煤泥水處理工藝現(xiàn)狀及問題分析
    1·1　工藝現(xiàn)狀
    古書院選煤廠(以下簡稱古礦選煤廠)末煤車間采用跳汰選煤工藝,煤泥水采用斗子撈坑進(jìn)行水力分級,選用耙式濃縮機(jī)作為濃縮澄清設(shè)備,根據(jù)煤泥水質(zhì)的硬度,在濃縮池中添加絮凝劑加速煤泥的沉降,濃縮機(jī)底流直接進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行煤泥脫水回收。工藝流程圖見圖1。
              
    1·2　問題分析
    (1)以濾餅價格銷售,造成了資源的浪費。煤泥全部進(jìn)入壓濾打餅,若將其摻入末煤(混煤)銷售,灰分偏高,影響產(chǎn)品煤質(zhì)量,且濾餅水分高、粘結(jié)成團(tuán),入倉裝車時易堵倉口。
    (2)煤泥水惡化。當(dāng)煤泥中的微細(xì)粘土類礦物質(zhì)含量多時,壓濾機(jī)的處理量降低,無法及時回收全部煤泥,致使大量細(xì)泥在洗水系統(tǒng)中積聚,洗水濃度猛增,造成連鎖反應(yīng)、惡性循環(huán),影響洗選效果。
    2·新型篩網(wǎng)沉降離心機(jī)
    古礦選煤廠為礦井型選煤廠,近年來9#煤入洗量增加,入洗煤粘濕,煤泥水對沉降離心機(jī)機(jī)件的腐蝕、磨損嚴(yán)重。在設(shè)備設(shè)計時,重點考慮處理能力強(qiáng)、運行安全可靠、使用壽命長等要求,專門設(shè)計、安裝、使用了新型篩網(wǎng)沉降離心機(jī),回收直徑大于0·075 mm的煤泥,完善工藝流程,達(dá)到固液分離徹底、煤泥水良性循環(huán)、增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。改造后的工藝流程圖見圖2。
              
    2·1　工作原理
    篩網(wǎng)沉降離心機(jī)是一個在電機(jī)驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)的筒體,其兩端支撐在軸承上,由一根靜置的送料管將物料輸送到機(jī)內(nèi)。由于高速旋轉(zhuǎn)和摩擦,物料在機(jī)器內(nèi)部被加速。在離心力場的作用下,固體首先沉降到轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁,液體則通過后端的溢流口流出機(jī)外。為了使累積在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁的固體排出機(jī)外,機(jī)內(nèi)安裝了一臺螺旋輸送器。驅(qū)動螺旋使螺旋和轉(zhuǎn)筒產(chǎn)生一個相對的差速,沉降在轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁的固體被螺旋輸送器往前推送,經(jīng)過錐段第一次壓榨脫水,固體經(jīng)過篩網(wǎng)段時,在離心力場的作用下再次脫水,固體到達(dá)排渣口后,在離心力的作用下排出機(jī)外。
    2·2　主要結(jié)構(gòu)
    臥式沉降過濾離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)轂、螺旋轉(zhuǎn)子、大扭矩行星齒輪差速器、潤滑系統(tǒng)等組成,臥式沉降過濾離心機(jī)結(jié)構(gòu)圖見圖3。
             
    新型篩網(wǎng)沉降離心機(jī)在故障自診斷、自排除方面實現(xiàn)了智能化。整機(jī)采用電機(jī)和皮帶驅(qū)動;設(shè)計吸取了轉(zhuǎn)鼓排料端軸向排料和徑向排料的優(yōu)點,防止了堵料事故的發(fā)生;選用了優(yōu)質(zhì)鋼材制作設(shè)備的結(jié)構(gòu)件,延長設(shè)備的使用壽命;在易磨損部位,采用噴焊合金和貼瓷等技術(shù)方案以提高設(shè)備的耐磨性能和耐腐蝕性能,保證機(jī)器的運行安全可靠。
    由于采用了混合驅(qū)動,在電氣控制方面實現(xiàn)了智能化。整機(jī)采用了觸摸屏以顯示設(shè)備的運行狀態(tài);散布在機(jī)器各部位的傳感器實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài),通過中央計算機(jī)處理,可實現(xiàn)故障自診斷、自排除功能。主軸承采用油潤滑,延長了軸承的使用壽命。整機(jī)采用振動和噪聲兩種監(jiān)測手段監(jiān)測設(shè)備的運行,突發(fā)性運行事件會自動報警并自動記錄存儲,自動分析判斷。重大運行事件則自動關(guān)機(jī),停止運行。
    螺旋送料實現(xiàn)了負(fù)載自感應(yīng)。當(dāng)負(fù)載增大,輸送螺旋會自動加快轉(zhuǎn)速排料;當(dāng)負(fù)載減小,輸送螺旋又會自動恢復(fù)正常運行。
    離心機(jī)控制系統(tǒng)和進(jìn)料系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、濾餅輸送系統(tǒng)互鎖,操作人員可以通過電腦編輯,使設(shè)備選擇安全經(jīng)濟(jì)的工藝參數(shù)運行。設(shè)備停機(jī)后,自動清洗設(shè)備啟動,可自動清洗排料口、篩網(wǎng)部分,為設(shè)備的修理和下次運行作好準(zhǔn)備。
    主軸承采用稀油潤滑方案,以適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的需要;增設(shè)了停機(jī)噴淋清洗系統(tǒng),改善主機(jī)再啟動的工作環(huán)境。
    主機(jī)零部件在設(shè)計中采用有限元法進(jìn)行了受力分析,以保證設(shè)備的長期安全運行。
    2·3　工作過程
    臥式沉降過濾離心脫水機(jī)將分離過程的不同階段優(yōu)化組合在一個有限的空間內(nèi)完成。
    (1)混合與加速階段:煤泥水在特殊設(shè)計的進(jìn)料室內(nèi)進(jìn)行混合并得到加速,確保煤泥以最佳狀態(tài)進(jìn)入分離室。
    (2)澄清階段:在離心力的作用下,煤泥顆粒在轉(zhuǎn)轂的沉降段快速分離并沉降,分離的澄清液通過設(shè)在轉(zhuǎn)鼓尾端的溢流堰排出。
    (3)壓縮階段:螺旋推進(jìn)器將沉降固體推送至壓縮段,煤泥在擠壓力的作用下得到進(jìn)一步壓縮,并釋放出空隙水。
    (4)過濾階段:螺旋推進(jìn)器將沉降固體推送至篩網(wǎng)過濾段,煤泥在離心力的作用下得到進(jìn)一步過濾脫水。
    (5)排料階段:螺旋推進(jìn)器將脫水煤泥推送至卸料端,由卸料刮刀排出。
    2·4　運行控制
    觸摸屏和PLC組成控制系統(tǒng),整機(jī)工作狀態(tài)和連機(jī)系統(tǒng)工作狀態(tài)在觸摸屏動畫顯示并能進(jìn)行運行參數(shù)設(shè)定。系統(tǒng)運行參數(shù)在觸摸屏同步顯示,歷史運行參數(shù)具備存儲和調(diào)閱功能。并留有控制系統(tǒng)預(yù)留通訊接口,可實現(xiàn)與中央控制計算機(jī)的通訊功能,聯(lián)網(wǎng)后中央計算機(jī)應(yīng)能調(diào)閱歷史運行參數(shù)和現(xiàn)場運行參數(shù),通過中央計算機(jī)可以修改現(xiàn)場運行設(shè)定參數(shù)。
    (1)運行。設(shè)手動調(diào)整和自動運行轉(zhuǎn)換開關(guān)?？刂凭邆鋯螜C(jī)各部分(潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng))分項調(diào)試運行和聯(lián)機(jī)自動運行兩種工作狀態(tài)?？赏ㄟ^中央控制計算機(jī)對上述兩項現(xiàn)場操作功能實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控?，F(xiàn)場操控和遠(yuǎn)程操控互為閉鎖狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)預(yù)留聯(lián)機(jī)控制接口,備用編輯聯(lián)機(jī)控制程序。
    主機(jī)啟動通過手動轉(zhuǎn)換開關(guān)或觸摸屏控制分為手動調(diào)整、自動運行兩種方式。停機(jī)有故障停機(jī)和生產(chǎn)停機(jī)兩種狀態(tài)。主機(jī)啟動、停機(jī)順序方框圖見圖4。
                  
    (2)故障停機(jī)。螺旋輸送物料時,能根據(jù)扭矩大小(壓力傳感)自行判斷運行狀態(tài)和故障?？刂葡到y(tǒng)通過壓力傳感器、PLC、變頻調(diào)速電機(jī)、電磁閥和溢流閥及液壓馬達(dá)進(jìn)行整合,具備故障自診斷、自排除功能(常壓范圍運行和壓力超出設(shè)定范圍即高壓高速運行兩種狀態(tài));扭矩減小(壓力降低)時,自動恢復(fù)常規(guī)運行。在設(shè)定壓力參數(shù)內(nèi)不能排除故障時,能自動報警并按設(shè)定延時自動停機(jī)。當(dāng)設(shè)備運行中壓力信號突然消失時,能控制入料關(guān)斷,報警并順序停機(jī)。
    振動傳感器在手動調(diào)整和自動運行中實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài),超過設(shè)定振動數(shù)值即報警并自動停機(jī)。
    在手動調(diào)整和自動運行中,主軸承無潤滑(流量、壓力傳感)或軸承溫度(溫度傳感)超過設(shè)定值即應(yīng)報警并延時停機(jī)。
    潤滑油油溫、油位不在設(shè)定值內(nèi),潤滑電機(jī)不能啟動。
    液壓油油溫、油位不在設(shè)定值內(nèi),液壓泵電機(jī)不能啟動。
    主軸承無潤滑信號,主機(jī)不能啟動。設(shè)定液壓泵電機(jī)啟動后延時6 min后,主電機(jī)才能啟動。液壓傳感器無壓力信號輸出,主電機(jī)不能啟動。低于額定電壓設(shè)定參數(shù),整機(jī)不能啟動。超過設(shè)定額定電流,整機(jī)自動報警停機(jī)。
    (3)停機(jī)運行。全自動運行狀態(tài)中停機(jī)和自檢故障停機(jī)時,在主機(jī)停機(jī)15 min后,螺旋電機(jī)才允許停止運轉(zhuǎn);主機(jī)運轉(zhuǎn)停止后(速度傳感器無輸出信號),潤滑電機(jī)才允許停止運轉(zhuǎn)。
    正常停機(jī)或故障停機(jī)后,清洗水自動打開,按3 min切換一次,交替清洗排料口和篩網(wǎng)段。轉(zhuǎn)速信號無輸出或25~30 min后斷電停止清洗。主機(jī)停機(jī)后清洗水如無壓力信號自動報警。
    故障停機(jī)時同時報警,正常生產(chǎn)停機(jī)時不報警。兩種停機(jī)狀態(tài)在延時設(shè)定時執(zhí)行兩種延時制度,即故障停機(jī)延時縮短,生產(chǎn)停機(jī)將延時適當(dāng)延長。液壓油、潤滑油加溫采用手動上電,達(dá)到設(shè)定油溫45℃時自動斷開。加熱器不做自動功能設(shè)置。
    2·5　特點
    (1)采用較小的離心強(qiáng)度和長徑比結(jié)構(gòu)參數(shù)。部件結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,延長了部件的使用壽命,增加了設(shè)備的可靠性,降低了設(shè)備的價格。
    (2)易磨損部位采用特殊耐磨襯層,使整機(jī)的使用壽命大大延長。離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁鑲嵌增韌氧化鋁陶瓷,螺旋轉(zhuǎn)子采用氧化鋁陶瓷或碳化鎢耐磨層,過濾段篩網(wǎng)采用碳化鎢柵條,排料端鑲嵌增韌氧化鋁陶瓷并噴涂特殊耐磨層,這些設(shè)計都大大提高了離心機(jī)的工作穩(wěn)定性和使用壽命。
    (3)排料部件采用異性硬質(zhì)合金刮刀,既解決了易磨損的問題,又克服了粘性物料堵塞排料口的問題。
    (4)采用工作負(fù)荷實時監(jiān)測技術(shù),自動控制系統(tǒng)可靠、實用。備有螺旋推料超量、潤滑油壓超限、主電動機(jī)過載和保險銷切斷等多項聲光報警設(shè)施。并采用螺旋推料力矩控制來調(diào)節(jié)入料量,比傳統(tǒng)的根據(jù)主電機(jī)電流調(diào)節(jié)入料量更為合理,對于因入料變化所產(chǎn)生的負(fù)荷波動適應(yīng)力強(qiáng)。
    (5)離心機(jī)過濾段篩網(wǎng)采用定期噴淋的技術(shù),解決了離心機(jī)長時間運轉(zhuǎn)易出現(xiàn)篩網(wǎng)段篩縫堵塞,造成脫水效率下降的問題。
    3·效益分析
    3·1　經(jīng)濟(jì)效益
    增收:古礦選煤廠篩網(wǎng)離心機(jī)每天運行8 h,每小時篩網(wǎng)沉降離心機(jī)生產(chǎn)量為8 t,煤泥和末煤的差價按照230元計算,每年運行330天,增加效益約為485·76萬元。
    投入:新型篩網(wǎng)沉降離心機(jī)功率為120 kW,每天工作8 h,每度電費0·53元,每年運行330天,則電費消耗為1·679萬元;維護(hù)成本為24萬元/年;設(shè)備及管路安裝為70萬元。年效益為390萬元。
    3·2　社會效益
    (1)篩網(wǎng)沉降離心機(jī)可以有效脫除細(xì)粒物料中的水分,提高固體回收率,改善循環(huán)水質(zhì)量,有利于環(huán)境保護(hù)。
    (2)由于產(chǎn)品水分下降,企業(yè)不僅節(jié)約了開支,更提高了產(chǎn)品的市場競爭力。