几种细粒煤脱水设备的选用

摘 要 我国在细粒煤脱水设备研究方面取得了一定的进展，但如何合理地选用是一个值得探讨的问题。本文就几种常用细粒煤脱水设备的优缺点，脱水效果，适用条件，设备的投资，选煤厂应用情况等方面予以了浅述。

关键词 细粒煤；设备；脱水；选用

中图分类号 TD文献标识码 A文章编号 1673-9671-(2012)031-0174-02

选煤是煤炭行业生产中提高煤炭产品质量必不可少的生产环节，是综合利用有限的煤炭资源、节约煤炭资源和保护环境的有效途径，近年来，随着采煤综合机械化程度的提高和选煤厂煤炭分选过程机械化程度的提高，原生煤泥和次生煤泥量都有所增加，加大了选煤厂产品中煤泥的含量。尤其是用煤造成的环境污染已成为制约经济发展的重要因素，做好煤炭利用前的洗选加工是使用煤排放的污染物总量得到有效控制的最经济、最有效的途径。在洗选前将煤炭破碎使煤和矸石、黄铁矿先行解离是使煤炭得到有效分选的前提，产生的次生煤泥更增加了煤泥的

总量。

我国目前已建成的选煤厂绝大部分都是湿法选煤厂，细粒煤、煤泥水分的高低是影响产品煤最终水分高低的重要因素。对于炼焦用煤，精煤水分高，会增加热能消耗，延长焦化时间，降低焦炉产率，缩短炼焦炉使用寿命；对于动力用煤，精煤水分高，会增加热能消耗，降低煤炭产生的热值，加大煤炭用量，影响动力设备正常运转；在运输时，精煤会随着水分渗出而流失，既浪费宝贵的能源资源，又污染环境，尤其在冬季寒冷的地区，会发生冻车皮事故，严重影响车皮的周转率，给铁路运输造成不必要的经济损失。因此，煤炭洗选后降低出厂精煤水分的关键是搞好细粒煤、煤泥的脱水！细粒煤脱水设备选择适宜，既可节省设备投资，又可使生产过程便于管理。为此就几种煤炭洗选常用的细粒煤脱水设备的选用做一个浅述。

1 几种细粒煤脱水设备的选用

目前选煤厂普遍采用圆盘式加压过滤机；水平带式真空过滤机；新型精煤压滤机；和沉降过滤式离心脱水机、过滤型离心脱水机等离心设备；以及煤泥滤饼成型干燥等技术进行细粒煤的脱水。

1.1 圆盘式加压过滤机

圆盘式加压过滤机是将一台盘式过滤机装入一个密闭的加压仓中，工作时加压仓内充以一定压力的压缩空气，在滤布两侧形成一个正压差，通过压缩空气挤出滤饼缝隙中的水，经过滤、脱水、卸饼等工序后实现固液分离。过滤机连续地将滤饼卸落到压力仓内底部的刮板输送机上，集中运到密封排料仓，排料仓采用双层闸板结构，既保证仓内压力不下降，又及时将滤饼排出。该设备具有过滤速度快、滤饼水分低、处理能力大、噪音低、能耗少等特点。

加压过滤机的选用主要是确定设备的过滤面积和使用台数，确定设备的过滤面积和使用台数最根本的条件是处理量，即-0.5 mm级煤泥的总量。而其处理能力除与工艺条件有关外，与被过滤物料的特性如密度、颗粒形状、浓度、粘度、沉降速度等密切相关。加压过滤机的最大特点是成饼速度快，一般仅需6 s～10 s，而一旦成饼，在工艺上很难调整，因此，对物料特性的变化异常敏感。依据目前加压过滤机在各厂的实际生产情况，其处理能力通常情况为：处理浮选精煤为0.5 t/m2·h～

0.8 t/m2·h，处理原生煤泥为0.3 t/m2·h～0.6 t/m2·h。

该设备用于过滤细粒煤，比传统使用的盘式真空过滤机滤饼水分平均低10个百分点左右，基本保证了选煤厂出厂精煤水分不超标。其自动化操作水平比较高，整机（包括部分辅机）由计算机控制，运行情况通过不同的画面直观显示，启动、运转、停止及特殊情况下的短时等待均为自动操作，液位、料位自动调整和控制，并可自动报警及自动停止运转等功能，还可根据实际情况修改程序以满足不同用户的要求。

但是该设备以间歇方式排料，以致不能具备较大的处理能力，很难满足细粒煤泥含量较大时的脱水任务。特别是其庞大的空间体积和巨大的重量，使得在工业厂房的建设和设备的布置中遇到了很多难题。而且这种设备的市场价格比较昂贵，辅助设备也很多，导致初期建设资金投资量很大。

1.2 水平胶带式真空过滤机

水平胶带式真空过滤机是使被过滤的物料在固定真空箱的真空吸力作用下，物料借重力散落在固定真空箱上面的同步运行的水平胶带的滤布上，固体物料被截留，液相通过滤布、胶带和真空箱排出的一种煤泥真空过滤脱水设备。大颗粒首先沉降在滤布表面形成覆盖层，这样既不易堵塞滤布，增加了滤饼的透气性，又降低了过滤阻力，其最大特点是不象其他细粒煤脱水设备对入料粒度要求严格，适用于0～3mm粒级物料的过滤。能够实现重力和真空负压力组合脱水，具有入料在水平胶带上呈粗、细煤泥自然分层、过滤速度快、真空区利用率高、卸饼彻底等

特点。

在设备选型时，首先要明确要处理的煤泥量以及滤饼要达到的水分指标、入料粒度组成、入料浓度后再确定过滤带的长度和宽度。带速是影响生产能力的操作因素，在实际使用过程中应根据滤饼水分要求和生产能力限度来操作。在使用过程中，当入料粒度组成中-0.074 mm粒级含量超过40%时，生产能力有所下降，入料浓度低于450g/L也影响生产能力，实际生产能力在0.3 t/m2·h～0.8 t/m2·h之间。

水平胶带式真空过滤机比同等条件下使用的圆盘式真空过滤机的产品低5～8个百分点；滤液中固体含量平均为10 g/l。但是其同样存在难以克服的体积庞大和重量巨大的缺陷，和价格昂贵的问题。使得许多中小选煤厂没有足够的能力来购买和使用。

1.3 新型精煤压滤机

新型精煤压滤机是利用压力泵或压缩空气，将预先准备好的煤浆压入由相邻两块滤板组成的密闭滤室中，使滤布两边形成压力差，滤液透过滤布排出滤室而滤饼则被截留在滤布上，来实现固液分离。新型精煤压滤机集流体静压力过滤、隔膜剪切挤压过滤和强气压穿流过滤为一体。其脱水过程分三个阶段：1）高压强的流体静压力过滤脱水，主要排出滤饼颗粒间的游离水和部分空隙水；2）二维变向剪切压力过滤脱水，旨在破坏在静压力过程中所形成的滤饼定型空隙，改变颗粒拱桥的几何结构，重新排列滤饼颗粒布序状态；3）采用强气压穿流脱水，用压缩空气强气压流穿透滤饼颗粒孔隙，运载滤饼颗粒空隙中的剩余水，可大幅度降低细粒煤产品水分。三个过程完成后可使滤饼水分达到16%～18%。

按照板框式压滤机的经验计算，当处理尾煤、煤泥时，处理能力分别为0.01 t/m2·h～0.015 t/m2·h和0.01 t/m2·h～0.02 t/m2·h，因此，根据细粒煤的量来初步确定压滤机的结构参数，当设备的结构参数确定之后，设备能否达到设计的处理能力取决于被过滤物料的特性和操作条件，其中入料浓度、过滤工作压力和过滤时间等是影响生产能力的主要因素。根据相关研究，入料浓度每提高10%，设备可增加处理能力15%～18%，压滤时间减少，滤饼水分降低。在可能的情况下，加强工艺设计，尽量提高入料的浓度，使设备发挥较好的作用。提高入料压力，可缩短过滤时间，又可降低滤饼水分。入料浓度和入料压力直接影响滤饼水分的高低，如不改变入料压力和入料浓度，仅靠延长过滤时间达不到降低滤饼水分和提高过滤处理能力的目的。

但由于此种设备需要强大的空气压缩装置，必须为其配置较大型的空气压缩机和相关辅助设施，相应地增加了工厂的人员数量和管理上的难度。

1.4 沉降过滤式离心脱水机

沉降过滤式离心脱水机是一种连续生产的固液分离设备，其工作原理是：当物料进入离心机转鼓内，在离心力的作用下，物料中的固体颗粒沉降在转鼓的内壁上，而液体和少量难沉降的微细颗粒从溢流口排除，成为离心液。固体颗粒由螺旋送到过滤段。由于螺旋和转鼓之间有一定的转差，物料得以进一步脱水，最终产品从排料口排出。

沉降过滤式离心脱水机在选煤厂中主要应用于浮选精煤和原生煤泥的回收与脱水。其工作效果主要受到离心强度、离心机结构参数、入料性质等影响，尤其是当入料中-0.045 mm粒级含量超过40%时，产品水分和离心液浓度迅速增加，固体产率和脱水效果明显下降。

在同样物料条件下，沉降过滤式离心脱水机产品水分比加压过滤机、真空过滤机和压虑机均要低，而且处理能力较大，具有满意的应用效果。

但由于沉降过滤式离心脱水机是选煤设备相对精度比较高的设备，所以其对制造过程的精度要求较高，在我国由于受制造精度、加工工艺和材料、研制水平等方面影响，设备质量弱于国外同类型设备，在选煤厂运行过程中事故率较高，维修保养费用较高，影响了其在我国选煤厂的推广和应用。

但综合上讲，沉降过滤式离心脱水机是一种高效的脱水设备，只要我们加大科研投入，提高制造精度，保证质量，降低维护费用，本着其脱水效果好、设备转动平稳，振动小，噪声低等优点，必将在我国有着良好的推广应用前景。

1.5 过滤型离心脱水机

过滤型离心脱水机，其工作过程是湿煤通过入料口，进入筛篮和螺旋刮刀之间后，在高速旋转的筛篮所产生的离心力的作用下，水和小的颗粒透过物料层，穿过筛网排出，而煤粒则保持在筛网内侧，利用螺旋刮刀与筛篮之间的转速差，螺旋刮刀将精煤从筛面上刮下。用于2～0mm的煤过滤脱水时，当入料中-0.125 mm含量低于50.0%，入料浓度介于50%～75%之间的情况下，产品外在水分9.5%～11.00%，脱水效果好，设备转动平稳，振动小，噪声低，对粗煤泥脱水效果良好，对缓解选煤厂后续煤泥水处理系统的压力，实现洗水澄清和煤泥水闭路具有主要意义，经济效益和社会效益显著。

1.6 煤泥滤饼成型干燥技术

煤泥滤饼成型干燥技术在北方的湿法选煤厂中有一定的应用。选煤厂为使洗水闭路循环，普遍采用压滤机回收煤泥，压滤机回收的煤泥具有粒度细、热值低、水分高、粘度大、储运差等特性，在处理和利用上存在一定的难度，一旦煤炭市场的有所变化，作为商品煤外销十分困难，因此煤泥已成为制约选煤生产和污染环境的一大问题。

煤泥滤饼的成型、干燥技术，使之粒度和水分满足商品动力煤的质量要求，从而解决大量煤泥产品出路问题。该技术所采用的煤泥滤饼碎干机集煤泥定量破碎、定量给料、穿流干燥脱水和螺旋排料功能于一体，再配以燃烧炉、鼓风机、引风机、除尘器和测控柜等辅助设备，构成进料为湿煤泥滤饼，出料为碎干产品的完整生产系统。其中碎干产品的水分（能满足水分<13%）和粒度可通过一系列碎干工艺参数的调整来控制，可有效地保证碎干产品满足一定的质量要求，给储、装、运带来方便。该机最大的特点是既能满足塑粘性煤泥滤饼干燥脱水，又能使碎干产品满足一定的质量要求。

需要注意的是由于碎干工艺是压滤回收煤泥的后续作业，因此，在配置滤饼碎干工艺时，需要充分考虑与压滤机的工作制度相匹配，以免煤泥滤饼再落地，给生产操作带来不利的影响。

在设备选型时，应以压滤机的煤泥滤饼生产量来初步确定干燥设备的型号规格，此外还要考虑干燥设备的入料水分以及干燥后的产品水分，以确定设备在单位时间内需要蒸发的水量。对于干燥介质的温度，由于受设备材质以及煤泥性质的限制，宜在450℃±50℃。由于各种物料的特性有所差异，为使设备在实际生产上运转正常，发挥好的作用，宜在对被干燥的煤泥特性分析的基础上，进行中间试验，以保证设备选型的合理性、经济性。

煤泥滤饼的成型、干燥技术可使煤泥副产品增值为商品动力煤；选煤厂可实现由洗水闭路循环到煤泥全部回收利用的二次飞跃，完善选煤工艺，杜绝煤泥落地，改善厂区环境，实现可持续发展。

2 结论

综合上述选煤厂常用细粒煤脱水设备效果的比较，可以看出各种技术都有着各自的优势，因此也就造成了以上几种设备在现场都有一定范围的应用。

细粒煤脱水设备的选用是一个极其复杂的工作过程，应该根据企业的具体情况、入料的性质、产品市场定位等各方面综合分析，灵活选出一种适合本厂的细粒煤泥脱水设备。

参考文献

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作者简介

王彦吨 （1981—），工程师，2004年毕业于中国矿业大学，矿物加工工程专业，从事选煤厂设计工作至今。