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本文作者：馬嘯1杜雄偉2作者單位：1.山西省分析科學(xué)研究院2.太原煤炭氣化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

加壓過濾機(jī)節(jié)能技術(shù)研究

1加壓過濾機(jī)的工作原理

在加壓過濾過程中，固體顆粒會(huì)在過濾介質(zhì)一側(cè)形成濾餅。這是因?yàn)檫^濾介質(zhì)本身較薄，故開始時(shí)阻力較小，較粗的顆粒受阻而滯留在過濾介質(zhì)表面，致使后續(xù)的細(xì)顆粒難以通過過濾介質(zhì)，從而在過濾介質(zhì)表面形成濾餅。濾餅形成后，固體顆粒自身也會(huì)起到過濾介質(zhì)的作用，隨著濾餅厚度的增加過濾阻力也不斷增加，當(dāng)過濾阻力增加到一定程度時(shí)，過濾過程基本停止。這時(shí)，只有將濾餅去除，才能使過濾過程繼續(xù)進(jìn)行。在此過程中，細(xì)粒物料極易堵塞過濾通道，影響過濾過程的進(jìn)行。

2影響加壓過濾機(jī)工作效果的主要因素

有許多因素對(duì)加壓過濾機(jī)的工作效果有影響，這些因素主要包括入料濃度、工作壓差、粒度組成、氣泡含量、主軸轉(zhuǎn)速。不論對(duì)哪種物料進(jìn)行加壓過濾時(shí)，都希望其工作參數(shù)為最佳值，即水分最低、產(chǎn)量最高、耗風(fēng)量最小，電量最能有效利用［2］。

（1）入料濃度對(duì)工作效果的影響

不同的入料濃度在相同條件下所獲得的工藝指標(biāo)存在較大的差異，能量消耗也存在明顯的差別。當(dāng)入料濃度（質(zhì)量濃度）高（大于250g/L）時(shí),形成的濾餅厚（大于25mm），產(chǎn)量增加，耗風(fēng)量小，系統(tǒng)能耗降低，低壓風(fēng)機(jī)工作時(shí)間縮短，系統(tǒng)耗電量降低，但是會(huì)造成刮板壓力和產(chǎn)品水分增大（22％以上），所以入料濃度不能太高。反之，當(dāng)入料濃度（質(zhì)量濃度）低（小于150g/L）時(shí)，形成的濾餅?。ㄐ∮?mm），水分低，過薄的濾餅會(huì)導(dǎo)致跑風(fēng)，使耗風(fēng)量增加和加壓倉壓力下降，系統(tǒng)效率低，低壓風(fēng)機(jī)工作時(shí)間延長(zhǎng)，滿負(fù)荷工作造成電耗增加。因此，在用加壓過濾機(jī)處理浮選精煤時(shí)，入料濃度（質(zhì)量濃度）一定要控制在180g/L～220g/L之間。

（2）工作壓力對(duì)工作效果的影響

在對(duì)物料進(jìn)行加壓過濾時(shí)，如果其他因素固定，則壓力越大，水分越低，處理量越大；但當(dāng)壓力增加時(shí)，濾餅的孔隙度會(huì)相應(yīng)減小，此時(shí)濾餅的阻力會(huì)增大，水分排出的難度也會(huì)加大。因此，當(dāng)工作壓力增加到一定值后，繼續(xù)增加工作壓力對(duì)加壓過濾機(jī)的處理量及濾餅水分的影響不大，而工作壓力提高，加大了系統(tǒng)中低壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷，增加了系統(tǒng)耗電量［3］。所以，確定合理的工作壓力是提高加壓過濾效率和節(jié)能降耗的主要因素，應(yīng)根據(jù)不同的煤質(zhì)選取合理的工作壓力。一般來說，易過濾煤泥的工作壓力約為0.21MPa，難過濾煤泥的工作壓力約為0.3MPa，系統(tǒng)電耗可以有效利用。

（3）粒度組成對(duì)工作效果的影響

浮選精礦的粒度組成對(duì)加壓過濾機(jī)的處理能力影響很大。精礦粒度組成均勻，則濾餅厚度適宜，脫水速度快，加壓倉倉壓穩(wěn)定，低壓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，耗能低，水分含量符合標(biāo)準(zhǔn)；相反，精礦粒度組成不均勻，會(huì)使加壓過濾機(jī)處理能力下降很大，且使濾餅水分升高，濾餅漏氣的同時(shí)會(huì)造成倉壓降低，使低壓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，增加電耗。這是因?yàn)?，?dāng)同一種物料的粒度組成發(fā)生變化時(shí)，其所形成濾餅的過濾比阻也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，過濾比阻降低可加快同樣壓力下的成餅速度，提高過濾效率。然而，處理量提高的同時(shí)也會(huì)使耗風(fēng)量增加，加大電耗。這就是說，入料應(yīng)有合理的級(jí)配。當(dāng)加壓過濾機(jī)入料平均粒度較小，尤其是0.075mm以下的粒級(jí)含量較高，或當(dāng)0.5mm以上的粒度含量大于5％時(shí)要及時(shí)調(diào)整入浮煤泥水的粒度控制系統(tǒng)，保證精礦的粒度控制在合理的范圍。

（4）氣泡含量對(duì)工作效果的影響

加壓過濾機(jī)工作時(shí)需要通過給料泵將精礦打入加壓倉，當(dāng)浮選精礦中含有大量氣泡時(shí)，會(huì)造成給料泵氣蝕而不上料，引起浮選機(jī)“冒槽”，使加壓過濾機(jī)無法正常工作，同時(shí)造成加壓過濾機(jī)實(shí)際料位偏低，濾板漏氣現(xiàn)象嚴(yán)重，倉壓降低，低壓風(fēng)機(jī)工作時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致電耗損失。因此，隨著浮選入料粒度組成的變化，應(yīng)及時(shí)調(diào)整藥劑濃度，避免虛泡形成。防止氣泡被直接吸入給料泵而影響加壓過濾機(jī)的工況，造成電耗損失。

（5）主軸轉(zhuǎn)速對(duì)工作效果的影響

采用加壓過濾機(jī)處理浮選精煤時(shí)，濾餅的形成速度很快。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速減慢時(shí)會(huì)形成很厚的濾餅,而過厚的濾餅不僅比阻大、水分高，還會(huì)在過濾區(qū)提前卸餅而掉入礦漿槽內(nèi),造成大量壓縮空氣外逸，損失風(fēng)壓，延長(zhǎng)了低壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速加快時(shí)形成的濾餅很薄，出現(xiàn)透風(fēng)現(xiàn)象，風(fēng)耗量增加，倉壓降低，也會(huì)造成系統(tǒng)耗電量增大。因此，一定要確定合理的主軸轉(zhuǎn)速，以便控制濾餅厚度。對(duì)同一種物料來說，在加壓過濾的整個(gè)過程中，從濾餅形成到脫水的前一段時(shí)間內(nèi)過濾效果顯著，其后濾餅的厚度隨著過濾時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，過濾效果會(huì)逐漸減弱。這與物料的特性、工作壓差、入料濃度、粒度組成等因素有關(guān)。在物料中粗粒較多或入料濃度較高的情況下，要適當(dāng)加快轉(zhuǎn)速；在處理難過濾物料和低濃度物料時(shí)，為延長(zhǎng)過濾和脫水的時(shí)間，應(yīng)適當(dāng)放慢轉(zhuǎn)速。實(shí)踐證明：主軸轉(zhuǎn)速在0.4r/min～0.5r/min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，濾餅厚度控制在8mm～16mm范圍內(nèi)時(shí)，不僅產(chǎn)品質(zhì)量能得到保證，而且倉內(nèi)的壓力穩(wěn)定，用風(fēng)量少，低壓風(fēng)機(jī)的電耗也會(huì)降低。

3加壓過濾機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究

目前，該廠有加壓過濾機(jī)系統(tǒng)兩套，但在生產(chǎn)中若雙系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，必將使電耗增加，但在末煤量大、精礦量多時(shí)，不開啟雙系統(tǒng)，將使泡沫溢流而進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，造成系統(tǒng)紊亂。另外，開兩套系統(tǒng)時(shí)，若來料不能完全滿足兩系統(tǒng)滿負(fù)荷工作，又會(huì)造成電耗損失，因此，從工業(yè)工程的角度出發(fā)，把握何時(shí)開啟雙車系統(tǒng)是提高精煤產(chǎn)率、降低電能消耗的關(guān)鍵。

（1）排料時(shí)間的把握

加壓過濾機(jī)系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)作一個(gè)正常的循環(huán)周期需要60s，考慮圓盤和刮板機(jī)的承載能力，加壓過濾機(jī)最佳排料周期應(yīng)在76s～88s之間，這與精礦的濃度和粒度結(jié)構(gòu)有關(guān)，低于這個(gè)時(shí)間，設(shè)備承載能力不夠，易造成設(shè)備損壞。在正常排料周期內(nèi)若系統(tǒng)跑溢流就說明來料多，需要開啟雙系統(tǒng)，在正常排料周期外若系統(tǒng)跑溢流，就需要調(diào)整浮選機(jī)工況，提高精礦泡沫富集量，降低排料周期，減少設(shè)備損壞或保證加壓倉壓力穩(wěn)定，減少風(fēng)量損失，減少低壓風(fēng)機(jī)功耗，不能開啟雙系統(tǒng)。

（2）入料量的分配

加壓過濾機(jī)在開啟雙系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)通過調(diào)節(jié)閥門來調(diào)整兩個(gè)給料桶的入料量，確保一套系統(tǒng)滿負(fù)荷工作，另一套系統(tǒng)根據(jù)供料桶內(nèi)精礦的多少進(jìn)行開停。這樣既能最大限度提高精煤產(chǎn)率，又能有效減少雙系統(tǒng)開車時(shí)間，降低設(shè)備無效運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的電耗。

（3）風(fēng)機(jī)串聯(lián)提功效

該廠加壓過濾機(jī)系統(tǒng)中低壓風(fēng)機(jī)風(fēng)包各自獨(dú)立，為了提高每臺(tái)低壓風(fēng)機(jī)風(fēng)包的有效氣容量，我們把2臺(tái)加壓過濾機(jī)、6臺(tái)低壓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口串聯(lián)起來，結(jié)果在單臺(tái)加壓過濾機(jī)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)3臺(tái)低壓風(fēng)機(jī)能滿足工藝需要，在雙系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開啟5臺(tái)低壓風(fēng)機(jī)就能保證2臺(tái)加壓過濾機(jī)倉壓穩(wěn)定。

應(yīng)用效果分析

在對(duì)加壓過濾機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造之前，該系統(tǒng)每洗選1t煤的電耗曾一度高達(dá)2.74kWh，比計(jì)劃規(guī)定的2.20kWh超過0.54kWh；在對(duì)加壓過濾機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改造后，當(dāng)年年底每洗選1t煤的電耗平均值僅為1.82kWh，比計(jì)劃減少了0.38kWh，從而最大限度地降低了運(yùn)行成本，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。技術(shù)改造前后實(shí)際產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效果見表1。

結(jié)語

從工業(yè)工程的角度，工藝參數(shù)對(duì)于提高加壓過濾效率、降低系統(tǒng)電耗非常重要，一定要科學(xué)、合理地確定工藝參數(shù)，使加壓過濾機(jī)獲得產(chǎn)量大、風(fēng)耗小、水分達(dá)標(biāo)的最佳工藝指標(biāo)，從而更好地發(fā)揮其作用。