穿流压滤机工艺流程的优化设计

成建军

（山西省西山煤电集团公司东曲选煤厂机电供应管理科， 山西 古交 030200）

引言

煤炭的开采仅是煤炭利用的其中一个环节，对于某些特定行业需要对综采工作面的煤炭进行精煤处理、洗煤等操作。对于洗煤工序而言，压滤机为其关键设备，主要对煤泥料浆进行脱水操作，从而得到可以利用的煤泥。随着技术的不断发展，我国的压滤系统已经逐渐成熟，但在实际应用中仍然存在一定的问题。经分析，导致压滤系统在应用中出现问题的主要原因有其工艺流程不合理、压滤系统、控制系统以及机械结构存在问题[1]。因此，可从以上三个方面对当前压滤系统进行优化设计。本文着重对压滤系统的工艺流程进行优化设计。

1 工程概况

本文以东曲选煤厂的压滤系统为研究对象。东曲选煤厂的具体情况总结如下：入洗原煤属极难选煤种，泥化程度高，煤泥含量大，浮选尾矿处理技术难度高。浮选精矿由快开压滤机压滤脱水后形成浮精产品，浮选尾矿经801、802、807 一次浓缩机浓缩后，底流打入主洗车间通过浓缩旋流器+电磁振动筛+高频筛（或离心机）组成的尾煤回收系统回收为末中煤，与脱水后的重介系统中煤、TBS 系统尾矿形成中煤产品进入地下中煤仓，在地下运煤通道与原煤掺配后供入电厂；一次浓缩机溢流由813、816 浓缩机二次浓缩，底流进入煤泥水压滤车间脱水后形成煤泥产品。东曲选煤厂压滤系统的设备连接情况如图1 所示。

2 选煤厂压滤系统存在问题

图1 东曲选煤厂设备连接示意图

1）煤泥堆存、运输环节存在污染，制约生产。东曲选煤厂产生的煤泥在场地堆存，汽运销售，各环节均会对周边环境造成污染。随着环保要求日益严格，两级集团公司就提高煤泥灰分及固体废弃物处置提出了明确要求[2]。因选再选难度大，东曲选煤厂几经试验，无论采取何种工艺，均无法有效解决煤泥灰分提升空间有限、煤泥发热量较高的问题，无法达到固体物废弃处置要求。传统的储装运手段时常使该厂的生产组织处于被动局面。

2）煤泥及末中煤产品水分较高。受传统旧型压滤机脱水能力限制和煤泥产品特性等因素的影响，东曲选煤厂煤泥产品水分为26.0%左右，在场地堆存高度低，占地面积大。虽经多次工艺优化，东曲选煤厂一次浓缩后的浮选尾矿经浓缩旋流器+电磁高频筛+高频筛（或离心机）的脱水流程后，形成的末中煤产品水分仍高达23%～24%，受其影响东曲选煤厂中煤产品水分均值约12.5%，进入地下中煤仓后水分易在仓底析出，不经原煤混掺无法达到运煤通道拉运及电厂存储使用要求[3]。

3）现用煤泥压滤设备型号老旧，可靠性不足。东曲选煤厂煤泥产品由813、816 浓缩机底流经泵打入现压滤车间909、910、911、912 四台压滤机压滤脱水后，由917 刮板、转载皮带运输至煤泥储存场地。四台压滤机均为KX300/2000 型，过滤面积300 m2，滤室容积6 m3。因超期服役，主要结构件出现报废性损坏，909、912 在本项目第一阶段工程中更换为穿流式压滤机。910、911 于2010 年投入使用，至今已使用9 年，电控及液压系统老化严重，故障频发。相关配件均已停产，如需采购需定制化生产，费用高昂。结合东曲选煤厂煤泥处理降水提效需求，909、911煤泥压滤机已无法满足当前规划。

4）末中煤回收粒级下限不足，无法实现清水洗煤。现有尾矿回收工艺将>0.25 mm 颗粒作为末中煤回收，而大量<0.25 mm 颗粒通过电磁筛、高频筛筛下水或离心液进入二次浓缩机被作为煤泥回收而低价销售。这部分煤泥灰分低、热值高，完全符合中煤的质量要求。原煤质较差时，未及时回收的细煤泥极易造成洗水浓度偏高，可达40 g/L 左右。这些细泥在洗水系统中形成恶性循环，严重影响整个系统的正常运行[4]。

3 选煤厂压滤系统及其工艺流程的改造

针对东曲选煤厂所存在的上述问题，将通过两个步骤分别对压滤系统的设备及其工艺流程进行改造。第一步，将909、912 两台压滤机更换为穿流压滤机，配套压滤机入料泵选型更换，对917 煤泥转载刮板实施正反转双向改造，延伸329 皮带机尾至6 号转载点，安装925 转载皮带用于连接917 刮板与329 皮带。第二步，更换现压滤系统中910、911 两台煤泥压滤机及配套设施，建立新的末中煤压滤回收系统，同步实现东曲选煤厂煤泥水系统智能化。

3.1 选煤厂压滤系统的改造及效果分析

将当前选煤厂所选用的912 压滤机更换为景津公司的穿流式压滤机，并对与穿流式压滤相配套的入料泵、管路、溜槽、供水、供风等设施以及一次浓缩机、二次浓缩机底流泵至压滤车间供料管路等进行改造[5]。

为了验证穿流式压滤机的应用效果，分别将穿流式压滤机和912 压滤机的工业实验进行对比。对比结果如表1 所示。

分析表1 可知，穿流式压滤机产品水分低，对物料浓度及性质适应性强，且处理能力有大幅提升，应用于末中煤及煤泥脱水优势明显。

3.2 选煤厂压滤系统工艺流程的优化设计

针对选煤厂穿流式压滤机的工艺流程，对其尾煤回收系统和尾煤压滤系统进行改造。

1）将尾煤回收系统改造为截粗系统。具体步骤如下：新增设一趟管路，将801、802 一次浓缩机底流直接泵入新建压滤车间处理。807 浓缩机可兼作截粗缓冲池，其底流通过现有管路打入改造后的由浓缩旋流器+电磁筛+高频筛（或离心机）组成的558、559、574 三套系统进行截粗。浓缩旋流器溢流、电磁筛筛下水标高较高，可通过管路自流至新建压滤厂房；高频筛筛下水标高较低，且仍通过原有管路收集至主厂房离心液池，由原转排泵打入801、802一次浓缩池处理。

表1 912 压滤机和穿流式压滤机的应用效果对比

2）新建压滤系统的工艺起点为801、802 一次浓缩机和813、816 二次浓缩机。两级浓缩机底流由泵分别打入新建压滤厂房及原压滤车间厂房。在新建压滤厂房，两级浓缩机底流先进入物料缓冲混合桶，由压滤机入料泵供入穿流压滤机进行脱水。滤液水经滤液池收集后转排至高压循环水池供洗选系统使用。经优化设计后的工艺流程如图2 所示。

图2 优化设计后的工艺流程示意图

4 结语

洗煤厂是对从工作面运送出的煤炭进行进一步洗煤处理的场所，压滤机作为洗煤厂的关键设备，其主要功能是实现对煤泥料浆的脱水，该设备的性能将直接决定最终获得煤炭的质量。因此，在实际生产中应实时对选煤设备及其工艺流程进行优化设计，在满足其生产功能的基础上达到节能、高效生产的目的。