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選煤行業中壓濾機的應用現狀以及未來展望
  摘 要:為提高壓濾設備的煤泥壓濾效果,對比分析了選煤廠常用煤泥壓濾設備的優缺點及應用現狀,分析了影響壓濾效果的主要因素,并對壓濾設備在煤泥水處理方面的發展趨勢進行展望。板框式壓濾機結構簡單、應用廣泛,具有對物料適應性強,濾餅含濕率低,固相回收率高等優點,但其結構及材質等問題限制了其發展。帶式壓濾機設計了多段脫水區,脫水效率高,濾餅水分低,但需要安裝一套獨立的入料系統來穩定其入料。快開式隔膜壓濾機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,具有濾餅水分低、成餅效果好、安全節能 可靠等優點。未來壓濾設備應向大型、高效、自動化方向發展,并開發新型過濾介質,研究工藝流程簡化、無需入料預處理系統的連續壓濾機,提高壓濾設備的智能化程度。

  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。 作為選煤廠煤泥水處理的把關設備,開發和研制 高效脫水的壓濾設備已成為潔凈煤技術發展的關鍵內容。
  筆者對比分析了選煤廠常用煤泥壓濾設備的 優缺點及應用現狀,分析了影響壓濾效果的主要因 素,并對壓濾設備在煤泥水處理方面的發展趨勢進行展望,以期促進壓濾機的發展。 1 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。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。隨著選煤廠入選原煤量 提高和煤質的變化,入選原煤中末煤量明顯增加,原 有壓濾設備已經無法滿足生產需要。 在現有加壓過濾機機型中板框式壓濾機結構最 簡單,應用廣泛,具有單位過濾面積占地少,過濾面 積的選擇范圍寬,過濾壓力高,操作維修方便,壽命 長,對物料適應性強,濾餅含濕率低,固相回收率高 等優點,但其結構及材質等問題限制了其進一步發 展。
1. 2 帶式壓濾機 大部分帶式壓濾機只用于城市及其他行業的污 泥處理。 近年來,隨著技術的不斷革新,帶式壓濾機 的應用領域越來越廣,新型帶式壓濾機在宣化鋼鐵 公司焦化廠的成功應用證明了該設備對煤泥水處理 的可行性。 
1. 2. 1 結構特點及工作原理 帶式壓濾機主要由機架、輥筒、濾帶、驅動裝置、 卸料裝置、濾帶張緊和沖洗裝置、預壓裝置及電器控 制系統等組成,具有整機結構緊湊,占地少,可同層 卸料等特點。 影響帶式壓濾機工作效果的主要因素有藥劑 (藥劑種類、添加方式和配比)、壓濾條件(濾帶、入 料濃度)、機械性能(入料絮凝裝置、輥輪)等。 帶 式壓濾機有三級脫水段,即重力過濾脫水段、預壓脫 水段、高壓脫水段來實現煤泥脫水,其工作原理為: 將物料與特定絮凝劑在混合器中充分混合,絮凝后 的物料被輸送到濃縮重力脫水濾帶上,在重力的作 用下自由水被分離;形成的非流動狀態物料在兩層 過濾介質的夾持下進行預壓脫水;預壓后失去流動 性的物料在反復擠壓力、剪切力作用下,顆粒間的空 隙水濾出,最后形成濾餅排出。
1. 2. 2 應用現狀 礦用帶式壓濾機作為煤泥脫水的把關設備,采用帶式壓濾機處理尾煤時,煤泥粒度 對壓濾機脫水效果影響較小,運行費用低,尤其在處 理細泥含量較高的尾煤時,優勢更加明顯。 現場使用表明,采用新型帶式壓濾機替代板框式壓濾機 進行煤泥水回收具有可行性,為選煤廠尾煤脫水處 理提供了新思路和新途徑。 帶式壓濾機設計了多段脫水區,脫水效率高,濾 餅水分低;實現了 PLC 程序控制以及變頻調速,濾 帶張緊力可調,跑偏自動校正;濾帶自動清洗,洗滌 效果好;機器連續運轉,轉速低,噪聲小,節能高效, 處理量受煤質影響小。 脫水后的煤泥濾餅松散易 碎,可直接摻入中煤或混煤,提高企業經濟效益。 但帶式壓濾機需要安裝一套獨立的入料系統來穩定其 入料,因而設備故障率高、材料消耗大、儲料桶堵塞、 進出料管堵塞等問題隨之產生 。
1. 3 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。衡水海宏環保設備制造有限公司研制的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. 3. 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[20-21] ,其工作原理為:通過 液壓驅動壓緊濾板形成密閉濾室;煤漿由入料泵從 入料孔給入濾室過濾,在給料壓力下料漿開始固液 分離,在腔室內逐漸形成濾餅。 待濾液不再流出,過 濾階段結束;向隔膜板內通入高壓風(或高壓水)鼓動隔膜,使得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. 3. 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。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. 3. 3  發展趨勢
1) 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。 
2)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。
3)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固液分離,且輔助設備少,受外部條件影響小,機械 故障發生率低。
4)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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