LD5-2A型离心机在选煤厂煤泥水系统中的应用研究

杨宇熙

(同煤集团永定庄煤业公司环保中心，山西 大同 037024)

引 言

在矿井中开采得到的煤矿资源需要经过选煤厂生产加工后才能够投入使用[1]。煤炭资源作为我国能源结构体系中的重要构成部分，随着社会经济的快速发展，人们对煤炭资源的数量以及质量要求越来越高[2]。这给选煤厂的生产加工工艺提出了更高的要求。选煤厂中的煤泥水系统是选煤过程中的重要环节，对煤炭产品质量有重要的影响[3]。如果煤泥水系统处理效果不好，不仅会造成大量的资源浪费，同时还会对环境造成不同程度的污染[4]。如何提高选煤厂煤泥水系统的运行质量和效率，以提升资源利用率、保护周围环境，是所有选煤厂面临的关键问题[5-6]。本文结合某选煤厂煤泥水系统在运行过程中存在的缺陷问题，结合实际情况提出技术改造方案，将LD5-2A型离心机运用到煤泥水系统中，取得了很好的应用效果。

1 选煤厂煤泥水系统概述

某选煤厂设计生产能力为250万t/a左右，就生产能力而言属于中型选煤厂。选煤厂与附近的矿井配套建设，其原煤主要就是该矿井生产得到的煤矿。众所周知，选煤厂在生产加工时会产生大量的煤泥，具体产生煤泥的环节主要包括浮选机尾矿、高频筛筛下水、重介质旋流器溢流等。这些煤泥中包含有很多煤炭资源，如果直接丢弃，不仅会造成大量的资源浪费，也会对环境造成很大的污染。选煤厂设计之初的煤泥水系统主要是通过两台直径为35 m的周边传动耙式浓缩机对煤泥进行处理。两台浓缩机中，一台作为正常使用，一台作为备用机使用。选煤厂煤泥水系统原有的流程图,如图1所示。但是在处理煤泥时，需要往其中添加大量的絮凝剂，导致煤泥水浓度增加、黏度也有一定的提升，使得离心机不能有效运行。在实际运行时浓缩底流直接跳过离心机，送至尾煤压缩机进行处理。这种操作流程使得洗水浓度严重超标，无法达到排放标准。另外，煤泥也出现了积聚的现象，制约着选煤厂的稳定运行。

图1 选煤厂煤泥水系统原有流程图

2 煤泥水系统的工艺优化改造

根据选煤厂煤泥水系统原有流程图中存在的缺陷问题，结合实际情况对其进行改造优化。主要的优化措施就是在之前的周边传动耙式浓缩机前设置一台离心机，利用离心机可以加速煤泥水系统中煤泥和水之间的分离，从而加速煤泥下沉，提升煤泥水系统的处理效果。为选煤厂煤泥水系统优化后的流程图，如图2所示。同时，为了降低煤泥水系统的压力，对于高频筛筛下水需要通过旋流器进行处理，底流部分才进入一段高效浓缩机。此举的目的是为了防止高频筛在长期使用过程中，筛网发生磨损使得网孔粗大，导致径粒过大的物质进入到煤泥水系统中。针对高频筛塞下水再增加一道处理工序可以显著降低煤泥水中的煤泥量。离心机投入使用后，为了防止煤泥水中径粒过大的煤泥对设备造成不必要的损伤。煤泥水在进入离心机进行处理前，首先需要通过振动弧形筛对其进行初步处理，以去除径粒较大的煤泥。

图2 选煤厂煤泥水系统优化后的流程图

3 LD5-2A型离心机的应用

基于以上分析可以看出，优化改造后的煤泥水系统中，主要是将原有但未使用的离心机投入使用，离心机在煤泥水系统中发挥着非常重要的作用。以下主要对煤泥水系统中离心机的工作原理及使用的LD5-2A型离心机的主要性能参数进行详细介绍。

3.1 离心机的工作原理

离心机由电机驱动，工作过程中离心机内部转子发生高速旋转运动，进而带动设备内部悬浮液做高速旋转运动。悬浮液旋转过程中会产生很大的离心力，在离心力作用下悬浮液内部包含的颗粒较大、重量较重的物质会快速下沉。而体积小、密度小的物质则下沉速度较慢，当密度小到一定程度时，在高速旋转过程中物质会悬浮不动，甚至会发生上浮运动。基于此原理可以将煤泥水中的煤泥和液体进行有效分离，加快煤泥沉降速度，提升煤泥水处理的效率和质量。

3.2 LD5-2A型离心机性能参数

LD5-2A型离心机配套使用的电机型号为YR315M2-4，功率大小为200 kW。离心机运行过程中，内部转子的最高运行速度可以达到5 000 r/min，使内部物质产生的离心力大小为4 400 g。按照干煤重量计算，离心机处理能力大小为40 t/h～50 t/h。允许的入料浓度大小为20 g/L～100 g/L，但入料浓度越大，对离心机的损耗越大，宜将入料浓度控制在较小的浓度范围内。

4 实践效果分析

将优化改进后的煤泥水系统应用到选煤厂工程实践中，为了验证运行效果，对其实际运行情况进行连续1年时间的测试和检验。以下对LD5-2A型离心机在煤泥水系统中的实践应用效果进行分析与评价。

4.1 经济效益分析

如第162页表1所示为煤泥水经过离心机处理前后浓度大小的统计数据。由表中数据可以明显看出，煤泥水在进入离心机前其浓度大小范围在63 g/L～84 g/L，经过离心机处理后得到的煤泥水浓度大小范围为18 g/L～40 g/L。与处理前相比较，煤泥水浓度值降低了38 g/L～59 g/L左右。经过连续1年时间的测试后发现，经离心机处理后，煤泥水的浓度降低值平均值为47.12 g/L。基于底流泵工作时的流量及其工作时长计算可知，每小时可以回收得到的粗煤泥重量为11 t左右。在连续一年时间的测试阶段，共回收得到粗煤泥8.74万t。根据现场统计数据表明，对煤泥进行烘干处理时的成本大约为20元/t，此处不计算人工工资，那么在煤泥烘干层面每年可以节约成本174万元。

表1 煤泥水经过离心机处理前后浓度大小统计数据

对选煤厂煤泥水系统进行技术优化改进后，煤泥水系统能够长时间满负荷运行，煤泥水的处理效果得到显著提升，循环水质量得到很好的保障，投入的药剂数量有了明显减少。按原煤重量计算，优化改进前煤泥水系统需要消耗的药剂重量为0.02 kg/t，优化改进后煤泥水系统消耗的药剂数量为0.014 kg/d，即每吨原煤减少使用0.006 kg药剂。经过初步估计，每年在药剂成本方面可以节约24万元左右。

4.2 煤炭产品质量分析

将LD5-2A型离心机投入使用后，煤泥水系统回收得到的粗煤泥，其水分有了明显降低，整体上呈现出松散的状态。经过实际测试发现，煤炭产品的水分控制在了14%～16%范围内。完全达到了国家规范标准中对粗煤泥水分的基本要求，显著提升了选煤厂的中煤产率。综上所述，通过对煤泥水系统进行优化改进，将原有的LD5-2A型离心机正式投入使用，使得煤炭产品的质量有了一定程度的提升，煤泥水处理效果得到了有效保障，不仅节省了大量的经济成本，还可以起到保护环境的效果。

5 结语

本文主要分析了选煤厂中的煤泥水系统运行情况，所得结论主要包括以下几点：第一，原有的煤泥水系统运行时存在很多缺陷问题，无法满足选煤厂实际使用需要，制约着选煤厂生产效率的提升；第二，在分析原有煤泥水系统处理工艺缺陷的基础上，将原本空置的LD5-2A型离心机投入使用，通过离心机来提升煤泥下沉速度，显著提升了煤泥水系统的处理效果和能力；第三，将优化改进后的煤泥水系统应用到选煤厂工程实践中，经过连续1年时间的测试，发现取得了很好的应用效果。不仅在一定程度上提升了煤炭产品质量，还提升了煤泥水系统的处理能力，完全能够满足选煤厂的实际需要。