臥式沉降過濾離心脫水機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀
行業(yè)動(dòng)態(tài)
臥式沉降過濾離心脫水機(jī)是基于離心沉降和離心過濾機(jī)理發(fā)展起來的設(shè)備，主要用于固液密度相差較大、液體粘度較小的物料固液分離，被廣泛應(yīng)用于煤炭、化工、醫(yī)藥、石油煉制、食品、冶金等行業(yè)。隨著重介質(zhì)選煤技術(shù)的發(fā)展，臥式沉降過濾離心脫水機(jī)在選煤行業(yè)逐步得到推廣應(yīng)用，該機(jī)主要用于選煤廠旋流器底流、浮選精煤、尾煤和粗煤泥等＜0.5mm細(xì)粒級(jí)物料的脫水。與加壓過濾機(jī)、壓濾機(jī)等細(xì)粒物料脫水設(shè)備相比，臥式沉降過濾離心機(jī)脫水機(jī)具有產(chǎn)品水分低、占地面積小、工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單、入料濃度范圍廣等特點(diǎn)，但是受主選工藝的選擇、機(jī)械加工精度、關(guān)鍵零部件使用壽命、維修成本等因素的影響，該設(shè)備在我國(guó)選煤廠并沒有得到大范圍的推廣和應(yīng)用。
1 臥式沉降過濾離心脫水機(jī)
1.1 結(jié)構(gòu)及工作原理
臥式沉降過濾離心脫水機(jī)的工作過程分為離心沉降和離心過濾兩個(gè)階段。物料通過給料管進(jìn)入離心機(jī)沉降區(qū)，其中的固體顆粒在轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的離心力（比重力大數(shù)百倍）作用下迅速沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，而物料中的極細(xì)顆粒和水形成離心液，從溢流口排出；沉降的固體顆粒由螺旋輸送器運(yùn)送到過濾區(qū)，經(jīng)再次脫水后從排料口排出，此時(shí)形成的離心液濃度較高，從大端溢流口排出。
1.2 技術(shù)參數(shù)
臥式沉降過濾離心脫水機(jī)同其他固液分離機(jī)械一樣，其工作效果受技術(shù)參數(shù)和物料性質(zhì)影響。技術(shù)參數(shù)可分為結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)兩種，設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)已確定，工作過程中不可變更，而操作參數(shù)在工作過程中可根據(jù)物料情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。
1.2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)
（1）沉降段轉(zhuǎn)鼓直徑與長(zhǎng)度。設(shè)備生產(chǎn)能力隨轉(zhuǎn)鼓直徑的增大而增大，而此段的長(zhǎng)度決定了物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留的時(shí)間，停留時(shí)間越長(zhǎng)，離心液中固體顆粒越少。
（2）半錐角。半錐角即轉(zhuǎn)鼓錐段母線與軸線的夾角，錐角的大小影響固體顆粒的脫水效果，但是加大錐角就要增加軸向推力和輸渣功率，而這會(huì)加快螺旋葉片的磨損。對(duì)應(yīng)用于選煤廠的臥式沉降過濾離心脫水機(jī)來說，半錐角一般取10°～15°。
（3）過濾段轉(zhuǎn)鼓直徑與長(zhǎng)度。過濾段轉(zhuǎn)鼓直徑受溢流圓環(huán)影響，應(yīng)略小于溢流圓環(huán)直徑，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度影響脫水效果。
（4）篩縫寬度。篩縫寬度也是影響過濾效果的一個(gè)重要參數(shù)，篩縫寬度過大產(chǎn)品回收效果較差；篩縫過小，產(chǎn)品水分較大。目前，國(guó)內(nèi)選煤廠應(yīng)用的臥式沉降過濾離心脫水機(jī)多數(shù)篩縫寬度為0.35mm。
（5）螺旋葉片導(dǎo)程。螺旋葉片導(dǎo)程影響固體顆粒在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間、輸送效率、輸送功率、螺旋輸送器所受的軸向力及葉片磨損程度。螺旋葉片導(dǎo)程較大時(shí)，可減少輸送功率、軸向力和葉片的磨損，但固相在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時(shí)間短，達(dá)不到物料脫水所必需的時(shí)間，輸送效率低。
1.2.2 操作參數(shù)
（1）分離因數(shù)。分離因數(shù)也稱離心強(qiáng)度，該因數(shù)是臥式沉降過濾離心脫水機(jī)的主要工作參數(shù)，加大分離因數(shù)可提高設(shè)備生產(chǎn)能力，但會(huì)增加功率消耗和零部件的磨損。該機(jī)國(guó)外設(shè)備分離因數(shù)高于國(guó)內(nèi)設(shè)備。
（2）轉(zhuǎn)速差。轉(zhuǎn)速差即螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓間的轉(zhuǎn)速差，轉(zhuǎn)速差大，產(chǎn)品在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留時(shí)間短，影響產(chǎn)品脫水效果。目前，沉降過濾離心脫水機(jī)的轉(zhuǎn)差率一般控制在1.8%～2.5%。
（3）溢流堰高度。實(shí)際操作過程中可通過調(diào)整溢流堰的高度來改變轉(zhuǎn)鼓內(nèi)液層深度，從而獲得較為理想的脫水效果。
2 應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1 國(guó)內(nèi)外主要代表機(jī)型
我國(guó)選煤廠從上世紀(jì)80年代開始使用臥式沉降過濾離心脫水機(jī)，該機(jī)主要用于浮選尾煤和煤泥的脫水。目前，國(guó)內(nèi)選煤廠應(yīng)用較多的代表機(jī)型為美國(guó)的DMI系列和SB系列，一級(jí)國(guó)內(nèi)通過引進(jìn)技術(shù)和自主研發(fā)形式的TCL系列、WLG系列、LWZ系列。
國(guó)外機(jī)型的長(zhǎng)徑比和分離因數(shù)大于國(guó)內(nèi)機(jī)型，長(zhǎng)徑比大能有效保證物料的脫水效果。由于國(guó)外產(chǎn)品的先進(jìn)制造技術(shù)和新材料的使用，在結(jié)構(gòu)和參數(shù)上保證了臥式沉降過濾離心脫水機(jī)的處理能力。
2.2 應(yīng)用效果
國(guó)內(nèi)選煤廠使用數(shù)據(jù)顯示，DMI系列臥式沉降過濾離心脫水機(jī)碳化鎢轉(zhuǎn)鼓和篩籃的更換周期達(dá)10000h；SB系列臥式沉降過濾離心脫水機(jī)采用耐磨陶瓷篩網(wǎng)和螺旋，使用壽命可達(dá)15000h。通過國(guó)內(nèi)選煤廠臥式沉降過濾離心脫水機(jī)的使用可以看出，在處理浮選尾煤、原生煤泥等相同物料時(shí)，產(chǎn)品水分和設(shè)備處理能力要優(yōu)于加壓過濾機(jī)、真空壓濾機(jī)和高頻篩。
在入料濃度相同的情況下，臥式沉降過濾離心脫水機(jī)產(chǎn)品水分比高頻篩低9個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)品灰分低2個(gè)百分點(diǎn)，噸煤電耗低8.8kW·h，工藝效果較好，節(jié)能效果顯著。
臥式沉降過濾離心脫水機(jī)、加壓過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)都是細(xì)粒物料脫水設(shè)備，但加壓過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)所需輔助設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，占用廠房面積較大，系統(tǒng)綜合功率較高（系統(tǒng)功率分別為400kW、500kW、200kW）；臥式沉降過濾離心脫水機(jī)單臺(tái)設(shè)備功率較高，但是輔助設(shè)備臺(tái)數(shù)少，占用廠房面積小，綜合功率較低。
由國(guó)內(nèi)外選煤廠臥式沉降過濾離心脫水機(jī)使用情況來看，細(xì)粒物料對(duì)該機(jī)的工藝效果影響較大。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和試驗(yàn)研究，認(rèn)為臥式沉降過濾離心脫水機(jī)入料中＜0.044mm粒級(jí)物料含量不宜超過40%；若固體產(chǎn)率要達(dá)到90%，則入料中＜0.044mm含量不宜超過20%。因此，在細(xì)粒物料含量較高條件下，沉降過濾離心脫水機(jī)并不能完全作為細(xì)粒物料脫水的主要設(shè)備，近年來我國(guó)各地選煤廠煤泥水系統(tǒng)改造也證明了這一點(diǎn)。
3 存在問題及解決方案
3.1 存在問題
雖然臥式沉降過濾離心脫水機(jī)在我國(guó)已推廣應(yīng)用30多年，且在浮選尾煤和煤泥脫水應(yīng)用中優(yōu)點(diǎn)顯著，但始終沒有得到有效推廣和應(yīng)用。主要問題表現(xiàn)在如下方面：
（1）我國(guó)選煤設(shè)備制造企業(yè)在制造水平、加工工藝等方面落后于國(guó)外先進(jìn)企業(yè)，加工精度、零部件壽命均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，致使設(shè)備可靠性較差，所以在設(shè)備選型中往往會(huì)選擇性能較為穩(wěn)定的其他產(chǎn)品。
（2）我國(guó)所用材料的材質(zhì)與國(guó)外相比仍有較大差距，螺旋輸送器、篩網(wǎng)等關(guān)鍵零部件使用壽命偏低，耐磨陶瓷片、碳化鎢片及粘接工藝不能滿足生產(chǎn)要求。
（3）由于主選工藝選擇時(shí)臥式沉降過濾離心脫水機(jī)并沒有得到重視，加之設(shè)備系統(tǒng)較為復(fù)雜，所以研制單位并不能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用中出現(xiàn)的問題進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善；售后服務(wù)跟不上也是影響該離心機(jī)推廣的主要原因之一。
3.2 解決方案
為解決臥式沉降過濾離心脫水機(jī)在推廣和使用中存在的問題，應(yīng)在制造和使用中解決如下問題：
應(yīng)充分做好調(diào)研工作，在認(rèn)真總結(jié)現(xiàn)有機(jī)型優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，不斷加強(qiáng)對(duì)國(guó)外同類產(chǎn)品技術(shù)的引進(jìn)、消化和吸收。加大對(duì)新型金屬和非金屬耐磨材料的研制，加強(qiáng)對(duì)粘接工藝的研究；在材料耐磨性能進(jìn)一步提高的基礎(chǔ)上，優(yōu)化離心機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。以先進(jìn)的可視化設(shè)計(jì)和數(shù)字加工技術(shù)為依托，改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)手段和加工工藝，不斷提高產(chǎn)品的加工制造精度，進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量。臥式沉降過濾離心脫水機(jī)制造企業(yè)應(yīng)不斷提高售后服務(wù)水平，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及時(shí)改進(jìn)產(chǎn)品性能。完善臥式沉降過濾離心脫水機(jī)的控制技術(shù)，大力推廣和使用工業(yè)計(jì)算機(jī)和DCS控制系統(tǒng)，建立煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，完善人/機(jī)操作界面，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制與入料檢測(cè)的有效集成。
4 結(jié)語
臥式沉降過濾離心脫水機(jī)是一種高效細(xì)粒物料脫水設(shè)備，近年來雖沒有得到大范圍推廣，但目前國(guó)內(nèi)許多煤機(jī)研究制造企業(yè)已加大了設(shè)備脫水技術(shù)的研究，部分技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在未來研究中，國(guó)內(nèi)應(yīng)加快新技術(shù)的研發(fā)和新材料的應(yīng)用，努力縮小與國(guó)外同類設(shè)備的差距。臥式沉降過濾離心脫水機(jī)具有產(chǎn)品水分低、占用廠房面積小、生產(chǎn)管理簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制程度高等特點(diǎn)，其必將成為大型化和模塊化重介質(zhì)選煤廠細(xì)粒煤脫水的首選設(shè)備。
