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张家港市谱发机械制造有限公司

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煤炭产品脱水用离心机的现状及其发展

人气:发表时间:2018-02-01
1概  述
    离心脱水是以离心力场实现液一固分离的过程,其设备主要有各类离心机。根据工作原理的不同,区分为两类不同的离心脱水过程——离心过滤和离心沉降,与其相应的机型可分为过滤式离心机和沉降式离心机,具体分类如图1所示。
图1离心脱水机的分类
    图1离心脱水机的分类
    在选煤工业中常用的离心机有:振动卸料离心机、刮刀卸料离心机、沉降式离心机以及沉降一过滤式离心机。刮刀卸料离心机主要用于细粒煤脱水;振动卸料离心机主要用于不小于0.5 mm粒级煤炭产品脱水;沉降式离心机,主要用于易泥化的原生煤泥、浮选尾煤、浮选精煤的脱水以及洗水的澄清,因其脱水后产品水分偏高,故目前选煤厂用得较少;沉降一过滤式离心机主要用于浮选精煤脱水。
2煤炭产品脱水用离心机的现状
    与其它脱水机械相比,采用离心机脱水设备投资低、生产能力高,脱水效果好,耗电小,占地面积少,因此,离心机的发展和应用一直受到国内外选煤专家的广泛关注。
2.1振动离心机
    振动离心机是具有轴向振动卸料的离心机,由转动部件、振动部件、润滑系统、筛篮、机座、机体等部分组成。工作原理为:物料经机体上部的给料管运行到筛篮下部,因受离心力的作用而紧贴筛面;在轴向振动力的作用下,料层均匀地沿锥形筛网向筛篮大端移动,完成离心脱水过程;物料从筛篮大端甩出,落入机壳下部的排料口排出。物料的水分在离心力作用下透过料层和筛缝,甩向筛篮四周并沿壳体壁流向排水口排出。卧式振动离心机的传动机构使筛篮绕主轴旋转,并作轴向振动,强化了物料的脱水作用,并促使筛面上的物料向前移动。当物料层在抖动时,有助于清理过滤表面,防止筛面堵塞,减轻了物料对筛面的磨损。
    振动卸料离心机经几十年的发展和改进,技术不断完善。目前,卧式振动离心机筛篮最大直径可达1500 mm,筛篮锥角在20~36°之间,分离因素为60~180,筛篮振幅1.5~10 mm,单机处理能力最大可达400 t/h。德国、美国、俄罗斯等产煤大国都有本国的系列振动离心机产品。比较著名的有德国产的HSL、HSG型卧式振动离心机、美国CMI公司生产的vc型立式振动卸料离心机以及澳大利亚约翰芬雷公司生产的VM系列卧式振动离心机,目前国内进口较多的是约翰芬雷公司生产的VM1400型离心机。
    在国内,振动卸料离心机的主导机型为WZL-1000,有些选煤厂使用TW2-1300型卧式振动离心机和TZ(或vc型)立式振动卸料离心机等,但这几种离心机在我国各选煤厂使用情况不佳,主要表现在:①振动参数不稳定、调整频繁;②主轴承、弹簧、连接螺栓易损坏,支座易开裂;③箱体漏油严重;④噪声大。另外,在国内选煤厂使用的振动离心机有WZT-1000 (C)型、ZWP1000型、WZY1400型、VM1400型等。这几种离心机主要技术特征见表1。
型号 筛篮大端
直径/mm
筛篮长度/mm 筛篮倾

/(*)
筛篮转速
/ r • min-1
筛缝/ mm 入料粒 度/mm 入料水 分/% 出料水
分/%
处理能力/ t • h_1 外型尺寸(长x宽x高)/mm
WZT1000(C)型 1000 670 13 299 0.5 0〜30 <30 5〜10 <120 2360×2080×1925
ZWP1000 型 100 _ 13 380 0.5 0.5 〜13 <30 5〜9 <100 2150×1875×1765
WZY1400 型 1400 810 15 318 0.5 0.5 〜50 <30 5〜9 <200 2811×2500×2180
VM1400 型 1400 810 15 290 0.4 〜0.5 0.5〜50 18〜25 5〜9 <300 2887×2959×1881
    表1几种卧式振动离心机主要技术特征
2.2刮刀卸料离心机
    煤泥刮刀卸料离心机的工作原理为:物料通过入料口,经给料分配盘进入筛篮与螺旋刮刀之间,在离心力的作用下,煤中所含的水透过物料层,穿过筛网进入集水槽,从排液管排出,脱水后的产品由刮刀卸料。
    目前,国产的煤泥刮刀卸料离心机有LLL型、LLL1030×550B型、XL1000型等,这3种煤泥离心机与澳大利亚约翰芬雷公司(CMI Pty Ltd)生产FC-1200型煤泥离心机主要技术特征对比见表2。
型号 厂商 处理量/t·h-1 筛篮转速/r·min-1 刮刀转速/r·min_ 1 筛缝/mm 产品水分/% 回收粒度/mm
FC-1200 CMI 60 〜70 400 394 0.25、0.35 12 〜16 >0.10
LLL 株洲 20 〜30 600 590 0.25、0.35 12 〜18 >0.15
LLL1030×550B 唐山 25 〜35 520 513 0.25、0.35 12 〜16 >0.15
XL1000 泰安 30 〜50 570 0.25、0.35 12 〜16
    表2国产与进口煤泥刮刀卸料离心机的主要技术参数对比
    从表2看出,同3种国产煤泥离心机相比,FC-1200型处理量大,筛篮转速和刮刀转速低,有效截留粒度更低,达到0.01mm。从结构上说,FC-1200型煤泥离心机筛篮倾角为13°,筛缝间隙为0.375 mm。筛篮和刮刀以较小的速度差同向旋转,保证了物料在筛篮中的停留时间,有利于降低产品水分。在传动系统中,电机采用卧式传动,用三角带带动传动轴经伞齿轮改向传动带动中间轴旋转,转速平稳。目前,我国的新集矿业集团、兖州矿业集团、大同煤业集团、永煤集团等先后进口了该类设备,主要用于重选工艺中粗煤泥回收、脱水。
2.3沉降过滤式离心机
    沉降过滤式离心机是在沉降式离心机的基础上,于20世纪60年代中期开发的一种新型脱水设备。在结构上,它是沉降式和过滤式离心机的组合,故兼有两者的优点。属于该类的离心脱水机有美国的Bird型、德国的洪堡特.维达格型、苏联的HOTLU-325型等。这种离心脱水机转筒分为两段,第一段为沉降段,第二段为过滤段。煤浆由给料管导入,当经过第一段时固体在离心力的作用下形成沉降层,溢流水从溢流口排出。第一段的沉淀层被螺旋推到第二段时在离心力的作用下进一步脱水,产品由排料口排出。沉降过滤式离心机适用于浮选精煤、尾煤、原生煤泥、旋流器底流以及管道输煤终端的脱水。
    国产的沉降过滤式离心机主要有TCL型和WLG型,都已形成系列产品,WLG900沉降过滤式离心机是20世纪80年代初由唐山分院研制成功的,TCL系列沉降过滤式离心机是引进美国Bird公司专项技术仿制的。TCL1418型、WLG1100×2600型与美国Bird公司生产的SB6400型离心机技术特征见表3。
型号 广商 转筒长度/mm 转筒直径/mm 处理量/t•h-1 工作转速/r•min-1 筛缝/mm 产品水分/%
SB6400 Bird (美) 3353 1118 35 〜45 1 100 0.38 12〜20
TCL1418 洛阳 1868 1358 50 〜60 480〜650 0.25〜0.35 13〜20
WLG1100×2600 唐山分院 2624 1100 25 〜35 700〜900 0.2〜0.35 16〜24
    表3 3种沉降过滤式离心机的主要技术参数
    SB6400型离心机结构如图2所示。
图2  SB6400型沉降过滤式离心机
    图2  SB6400型沉降过滤式离心机
    沉降过滤式离心机比沉降式离心机的沉淀物水分约低一半。这种离心机常用于浮选精煤、浮选尾煤和旋流器底流的脱水。固体回收率可达95%以上,产品水分可降至12%~20%,比真空过滤机滤饼水分低5~10个百分点,所需功率消耗比真空过滤机低20%。
3煤炭产品脱水用离心机的发展方向
    随着煤炭市场激烈的竞争,对煤炭产品水分的要求必将日益严格,这就对其脱水设备提出了更高的要求。在我国煤炭产品脱水作业中,一方面,同先进的煤炭生产国相比,国产脱水用离心机无论是在设备加工精度、工艺性能、运行可靠性和使用寿命等方面都与进口同类设备存在较大差距;另一方面,为了保证设备的脱水效果,一些大、中型选煤厂则花费大量外汇,引进昂贵的进口设备。因此,开发研制大型、新型、高效、高可靠性的煤炭产品脱水用离心机对加快发展我国洁净煤技术,特别是选煤技术具有十分重要的意义。综合国内外煤炭脱水用离心机的发展现状,提出以下几点建议:
    (1)开发研制大型化、可靠性好、脱水效果好的卧式振动离心机,达到操作维护方便,易损件少,筛篮使用寿命长等优点。特别是对细粒煤脱水的大型卧振设备,一直受到世界各国选煤界普遍关注,在我国有关单位也曾开展过相关研究,但至今仍未实现工业应用。
    (2)刮刀卸料离心机是细粒煤脱水的有效设备,与FC-1200型相比,国产同类设备因结构和材质上的差距,导致离心机整机的技术性能、固体回收率等都存在较大差异。如何吸取和借鉴国外先进经验,改进国产刮刀卸料离心机的结构,提高加工精度,改善整体性能是该类设备发展的主攻方向。
    (3)沉降过滤式离心机用于浮选尾煤和原生煤泥脱水时,因其处理量大,产品水分低,大大减轻了压滤机的负荷。但该机始终未能得到推广应用,一方面是由于受到技术水平、材质和加工精度和制造工艺的限制,难以保证质量,另一方面是由于研制单位不能根据出现的问题,去完善和改进,提高产品的质量。上述两个问题是发展国产沉降过滤式离心机需要重点解决的问题。
    (4)在对国内外离心机进行充分调研的基础上,分析各机型的优缺点,吸收和借鉴其设计制造的先进经验。
    (5)加强碳化钨等耐磨新材料的研究开发,同时研究耐磨材料粘接等辅助技术。
    (6)离心机制造厂家应努力提高设计加工技术水平和制造精度,确保离心机的质量。
    (7)加强离心机的自动控制,建立离心机结构参数的数学模型,优化离心机的结构设计。


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