新型臥式煤泥離心機在大屯選煤廠的應用

閆全喜

(上海大屯能源股份有限公司 選煤中心，江蘇 徐州 221611)

1 概 述

大屯選煤廠位于江蘇省徐州市沛縣境內，年設計入洗原煤3.2 Mt，是大屯選煤中心生產能力最大、生產工藝成熟、設備布置較為完善的礦區型煉焦煤選煤廠，擔負著大屯礦區各礦井原煤均質配洗的任務。主要選煤工藝為：50 mm以下原煤無壓三產品重介旋流器分選+煤泥直接浮選工藝，最終精煤產品由重介精煤(+0.5 mm)、末精煤(0.35～0.5 mm)、浮選精煤(-0.35 mm)三部分組成，組成比例分別為80%、5%、15%。

近年來，隨著國家“雙碳”戰略目標的提出，煤炭清潔高效燃燒變得尤為重要，客戶對精煤水分、灰分要求愈加苛刻，特別是冬季期間，大屯廠外銷精煤各項指標滿足銷售合同要求，但客戶對精煤水分指標要求不減，建議繼續降低產品水分、穩定在10.00%以下。為了提高企業的效益，保證市場占有率，需要進一步降低大屯廠精煤產品各組分的水分，保證銷售精煤水分指標更具競爭力。

大屯廠生產系統內使用的塊煤離心機和快開壓濾機均為國內先進脫水設備，重介精煤、浮選精煤水分分別穩定在5.00%～7.00%、22.00%～24.00%，處于國內同類型選煤廠前列水平[1]，末精煤水分具有進一步降低的空間，因此，大屯廠于2020年10月對末精煤脫水設備進行了更新。

2 末精煤回收系統現狀

大屯選煤廠2015年經過技術改造后，末精煤回收系統主要由1組分級旋流器+2臺三質體高頻脫泥篩+2臺立式刮刀煤泥離心機組成(工藝流程見圖1)，分成平行單、雙號2個單系統(單系統由單臺脫泥篩+離心機組成)。

圖1 大屯廠末精煤回收系統工藝流程

原有末精煤主要脫水設備為LLL1200×650B型立式刮刀煤泥離心機，處理能力35～45 t/h，篩籃大端直徑1 200 mm，篩籃轉速482 r/min。該型離心機技術成熟，在國內諸多選煤廠應用廣泛[2]。

通過測定2臺離心機產品水分可知，末精煤水分平均為13.70%，其脫水效果如表1所示。統計以往水分數據后獲悉，本廠末精煤產品水分指標穩定在13.00%～16.00%(隨篩縫磨損程度和入料性質波動)，遠高于對于精煤產品水分10.00%的要求，與壓濾浮選精煤混摻形成精煤產品后，會拉高最終精煤產品的水分指標。另外，實際應用表明，離心機篩籃壽命僅為43 d，頻繁更換篩籃增加了檢修人員的工作強度，更換篩籃涉及到起吊作業，也增加了檢修的難度和危險性[3]；并且根據生產經驗，篩籃使用30 d時，篩縫會磨損到0.80 mm(工藝要求0.45 mm)，篩條也將出現不同程度磨損或破洞，影響到末精煤的有效回收[4]，造成精煤流失。

表1 立式刮刀離心機產品水分

3 WLH1000型臥式刮刀煤泥離心脫水機的應用

隨著技術的發展，一種新型高轉速的臥式離心脫水機已逐步占據離心脫水設備市場并被證明性能的有效性。經調研，型號為WLH1000的臥式刮刀煤泥離心脫水機處理能力在40～80 t/h，篩籃大端直徑1 000 mm，篩籃轉速780 r/min[5]。該型煤泥離心機除篩籃直徑小于本廠使用的立式刮刀離心機200 mm以外，其余各項參數，如處理能力和篩籃轉速均更優。

根據離心力公式可知，物料在篩籃中受到的離心力與篩籃半徑和轉速有關[6]，而轉速對離心力影響更大。按照銘牌參數計算，物料在該型臥式煤泥離心脫水機內所受到的離心力是在立式刮刀離心機內的2.18倍，離心強度大，脫水效果好[7]。于2020年10月購入1臺WLH1000離心機對單號系統的末精煤脫水設備進行了更新，安裝時充分利用原系統中的管道、設備進行聯結和延伸，免去不必要的切割、焊接工作，有效減少了改造工程量、縮短了施工期，未對正常生產造成影響；考慮到現場的美觀、檢修的便利和日常檢查維護的便捷，對設備安放的位置和角度做了適應性調整。設備于當月安裝，當月投入使用，自使用以來，運轉狀況良好，各項經濟技術指標均達到了預期。

4 WLH1000型臥式刮刀煤泥離心脫水機介紹

4.1 主要技術參數

WLH1000型臥式刮刀煤泥離心脫水機主要技術參數見表2。

表2 WLH1000離心機主要技術參數

4.2 工作原理

WLH1000離心脫水機主要包括以下部件：底托架、水倉體、擺線差速器、差速器箱體、皮帶罩、驅動電機、驅動裝置、給料筒、篩籃與篩籃架組件、刮刀體組件、安全離合器、潤滑系統等[8]，設備結構見圖2。

1—底座；2—皮帶罩；3—輸入端主軸承；4—輸入端骨架油封；5—防塵圈；6—帶輪骨架油封；7—皮帶輪；8—三角帶；9—差速器；10—輸出端主軸承；11—輸出端骨架油封；12～14—防塵圈；15—篩籃支架；16—篩籃架；17—刮刀；18—水倉體；19—進料筒；20—門；21—輪轂壓蓋；22—輪轂；23—輪轂壓蓋；24～25—螺栓保護器圖2 WLH1000離心機結構

離心機工作運行時，驅動電機帶動皮帶輪一級減速，再由皮帶輪直接帶動差速器，從而帶動篩籃和刮刀體旋轉[9]。當待脫水的煤泥或物料通過加料口進入刮刀體錐體后，由于高離心力的作用，物料均勻地分配到刮刀和篩籃之間的空間內，借助篩籃的傾角和篩籃與刮刀體的差速，使在篩籃上形成的煤泥餅從篩籃的小端連續地向篩籃的大端移動并卸料排放到運輸設備上；離心液則借助離心力和刮刀體高速旋轉產生的強大氣流的吹拂作用，通過排液口回收至生產系統[10]。

4.3 性能特點

(1)采用臥式傳動結構形式。

(2)主驅動系統采用擺線行星機構，運動平穩，噪音低，使用壽命長。

(3)截留粒度小，回收率高。正常工作中，粒度為0.45～1 mm的末精煤得到最大程度回收，減少細粒煤泥在系統內的循環量[11]。

(4)離心強度大，脫水效果好。篩籃轉速可達780 r/min，離心產品水分更低。

(5)適應范圍廣，處理能力大。處理能力在40～80 t/h，高于同類型立式刮刀離心機，且篩籃尺寸更小，整機占用空間少。

(6)機械、電氣連鎖保護，系統運行安全可靠。

5 使用效果分析

5.1 降水效果

新購入的WLH1000型臥式煤泥離心機安裝在末精煤回收單號系統。表3所列為設備更新后分布在單、雙號系統的2種離心機的工藝指標對比，從表中可以看出，WLH1000型臥式煤泥離心機對末精煤脫水的效果。在相同的離心機入料條件下，WLH1000離心機產品水分為9.60%，比立式離心機產品13.70%低4.10個百分點，經統計，外運精煤產品全水分月累計從10.50%降低到10.10%。在確保設備正常使用的前提下，WLH1000型臥式離心機脫水效果更理想，產品水分更低，滿足指標要求。

表3 2種離心機產品水分對照

5.2 降灰效果

煤泥離心機降灰效果的實現是在產品離心脫水時，水流夾帶高灰細泥從篩籃篩縫脫離產品，實現脫水、降灰效果[12]。離心機降灰能力與降水能力呈正相關關性[13]，離心機降水效果越好降灰幅度越大。高轉速能夠產出更低水分、更低灰分的精煤，實現末精煤的高效回收。表4所示為單、雙號系統臥式、立式離心機出料粒度組成表。從表4數據看出，WLH1000煤泥離心機回收的末精煤灰分為7.96%，立式離心機回收的末精煤灰分為9.19%；新型煤泥離心機回收的末精煤灰分比立式離心機回收的末精煤灰分低1.23個百分點。

表4 臥式、立式離心機出料粒度組成

6 效益分析

6.1 經濟效益

設備更新并投入使用后，效益提升明顯，主要表現為：

(1)末精煤水分降低，穩定了綜合精煤水分。根據精煤密度1.40 kg/L計算，外運精煤產品全水分月累計降低0.40%，折合每噸精煤運量增加0.003 t。2021年，外運精煤量204.6 5 萬t，由于水分降低，多運送精煤量增加6 139.54 t，減少運費成本4.30 萬元。

(2)洗選水耗成本降低。外運精煤產品水分降低，生產洗水外帶量減少8 186 t，節約水耗成本2.46 萬元。

2021年合計減少成本6.76 萬元。

6.2 社會效益

(1)由于精煤產品灰分穩定、全水分降低，大屯精煤質量與信譽得到提高，有利保障了精煤市場占有份額。

(2)產品帶水量減少，避免了“水車”的出現，減少了煤泥水外流污染鐵路及護坡[14]，煤炭運輸更加環保，緩和了地方和企業之間的矛盾。

(3)相較于立式離心機，臥式煤泥離心機的篩籃更換作業減少了上蓋起吊和上蓋凌空吊掛等工序[15]，降低了檢修風險，檢修維護更安全。

7 結 語

WLH1000型臥式煤泥離心脫水機在大屯廠應用良好，末精煤產品水分降低幅度較大，滿足客戶的要求，同時減少了產品外帶水量，節約了水資源，實現“綠色洗煤”；設備運行可靠，處理量增加，能夠很好地回收末精煤，減少細粒煤泥在系統中循環；該設備的使用，不僅提高了經濟效益，同時減少了對環境的污染。