卧式振动卸料离心脱水机与立式刮刀卸料离心脱水机对比分析

董晓磊，白思思，徐建修，张双江

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012；3.河北能源职业技术学院，河北 唐山 063000)

离心脱水机是一种固液分离设备，由于具有入料粒级宽、适应性强、能耗低、脱水效果好等优势，已在煤炭、化工、制药、食品等行业得到广泛应用[1]。卧式振动卸料离心脱水机和立式刮刀卸料离心脱水机是两种典型的离心脱水设备，由于有着良好的脱水性能，各生产厂家在原技术基础上对其进行了改进，主要是加大筛篮直径、增加单机处理能力、提高自动控制水平[1]，目前两者在煤炭脱水作业中应用广泛。就现场应用情况来看，卧式振动卸料离心脱水机在大型选煤厂应用居多，尤其在动力煤选煤厂[2]；立式刮刀卸料离心脱水机在小型选煤厂广泛应用，对不易脱水或水分指标要求高的煤炭脱水效果良好。为了提高离心脱水机选择的合理性，对卧式振动卸料离心脱水机和立式刮刀卸料离心脱水机的性能进行对比分析。

1 结构组成对比

1.1 卧式振动卸料离心脱水机结构组成

一般卧式振动卸料离心脱水机由旋转系统、振动系统、机架和润滑系统等组成，结构如图1所示[3]。旋转系统的主电机通过带传动带动主轴和筛篮旋转，主轴由一对轴承支承在振动质体上，并通过螺母维持一定的预紧力，整个振动质体通过隔振橡胶弹簧支撑在机架上[4]。振动系统采用振动电机作为激振源，振动电机产生水平方向的激振力，使筛篮、振动质体、主轴等一起产生水平方向的振动。机架是设备整体的支撑基础和与地面连接的装置。润滑系统的油泵将润滑油从油箱内吸出，经过过滤后进入振动质体，在润滑轴承并使其降温后返回油箱[5]。

图1 卧式振动卸料离心脱水机结构示意图

1.2 立式刮刀卸料离心脱水机结构组成

立式刮刀卸料离心脱水机主要由传动系统、润滑系统、脱水系统及机座等组成[6]，结构如图2所示。传动系统由三角皮带和两对齿轮组成，电动机通过三角皮带带动中间轴上的齿轮转动，从而使筛篮和螺旋保持同向旋转，并有适当转差[7]。润滑系统的润滑油通过滤油器进入齿轮油泵，再经主压油管进入多支油管(分油器)，然后通过分支油管进入各润滑点，各润滑点的润滑油经齿轮箱底部的回油管返回油箱。脱水系统部件主要包括布料锥、筛篮、螺旋刮刀、钟型罩及出口保护环等[8]，布料锥的主要作用是使物料快速、均匀地分布到筛篮上，筛篮将水与物料分离，螺旋刮刀将筛篮上的物料强制刮下，钟型罩和出口保护环将刮下的物料均匀分布到运输胶带上。

1.3 对比分析

(1)主要共同点。两种离心脱水机都采用稀油强制润滑方式，通过齿轮油泵供油来润滑轴承和齿轮(仅立式有这种结构)，并带走轴承和齿轮啮合过程中产生的部分热量，以延长轴承和齿轮的使用寿命；同时，通过润滑油的压力、流量和温度等，可以判断传动部分工作状态是否正常。此外，通过接入控制系统的电接点压力表或流量开关，可以对设备工作时的润滑油压力或流量进行监控和反馈，以保证设备润滑正常，进而提高其使用寿命。

图2 立式刮刀卸料离心脱水机结构示意图

(2)主要不同点。两者的主要区别是结构形式和卸料方式不同，立式刮刀卸料离心脱水机采用竖直结构设计，包括拆装都是在垂直方向进行的，其是在重力作用下利用刮刀强制将物料刮下并排到胶带上，然后物料沿垂直方向运动；卧式振动卸料离心脱水机采用水平结构设计，包括拆装都在水平方向进行，物料由入料管进入筛篮小端，再通过振动电机的往复激振力排到胶带上，然后沿水平方向运动。

2 工作原理对比

2.1 卧式振动卸料离心脱水机工作原理

物料通过入料管沿筛座进入筛篮小端，筛篮内的物料在离心力作用下脱水，在激振力作用下，筛面上的物料向筛篮大端移动，直至排出机外，水和小颗粒则透过筛缝，并沿滤液口排出[9]。卧式振动卸料离心脱水机工作原理如图3所示。

2.2 立式刮刀卸料离心脱水机工作原理

物料通过入料口进入离心脱水机，经过分料盘分料、缓冲后进入螺旋刮刀和筛篮的缝隙，水和小颗粒透过筛篮的缝隙，经滤液管排出，筛篮内侧粘附的物料在刮刀作用下脱落[10]。立式刮刀卸料离心脱水机工作原理如图4所示。

2.3 对比分析

这两种离心脱水机都是在离心力作用下利用筛篮的筛缝将煤粒与水分开，但工作原理存在差异，这就决定两者的结构组成和入料粒级不同。受刮刀与筛篮之间的缝隙及刮刀、筛篮的耐磨性能等因素影响，一般立式刮刀卸料离心脱水机用于13～0 mm粒级煤炭脱水，最大入料粒度为35 mm；而卧式振动卸料离心脱水机只需考虑筛篮的质量和耐磨性能，入料粒级更宽，一般用于50～0 mm粒级煤炭脱水。

图3 卧式振动卸料离心脱水机工作原理图

图4 立式刮刀卸料离心脱水机工作原理图

3 技术特点对比

3.1 卧式振动卸料离心脱水机技术特点

(1)优点。①对厂房结构要求低，可以节约基建成本；②主要易损件只有筛篮和皮带，后期所需的维护量小；③由于筛篮转速较低，煤炭粉碎率低，约为立式刮刀卸料离心脱水机的50%；④容易调节，可通过改变振动电机的偏心块来调节离心脱水机的振幅；⑤处理能力大，可以达到350 t/h；⑥入料上限高，可以达到50 mm。

(2)缺点。①初期投资大，是立式刮刀卸料离心脱水机的2～3倍；②细粒煤处理效果差，<0.5 mm粒级含量越高，处理效果越差，主要表现在振动稳定性和水分指标上，容易出现卸料不及时和压料的现象。

3.2 立式刮刀卸料离心脱水机技术特点

(1)优点。①与卧式振动卸料离心脱水机相比，初期投资少；②细粒煤处理效果好，与卧式振动卸料离心脱水机相比，产品水分更低；③采用刮刀强制卸料，不存在卸料不及时和不卸料的情况；④电机振动小，设备运转平稳；⑤在煤质相同时，脱水效果好，产品水分更低。

(2)缺点。①易损件较多，包括筛篮、布料锥、刮刀、钟形罩及出口保护环等，后期维护维修费用较高；②入料粒度越大，易损件磨损越快，易损件的更换频率和维修费用越高；③要求厂房高度高，需要预留的高度在1 m以上，以方便拆卸易损件；④设备处理能力较小，小时最大处理能力约为200 t。

3.3 对比分析

在选择离心脱水机时，应该结合选煤工艺、煤质特征、入料粒度、入料水分、出料水分、厂房高度、项目投资等综合考虑，两种离心脱水机的技术经济效益对比结果见表1。

表1 两种离心脱水机的技术经济效益对比结果

4 结语

卧式振动卸料离心脱水机、立式刮刀卸料离心脱水机在煤炭脱水中各具优势，但由于两者结构形式、工作方式和产品指标存在差异，在实际选择中需要根据现场工艺布置、煤质特征、入料粒度、入料水分、出料水分、厂房高度、资金安排等条件综合考虑，进而保证良好的脱水效果。