離心機脫水效果影響因素分析及運行參數(shù)優(yōu)化

魏偉

【摘 要】在對選煤廠離心機的結(jié)構(gòu)及運行原理進行闡述的基礎上，對影響離心機運行效果的因素（包括轉(zhuǎn)速、進煤泥濃度、速差、處理量等）進行分析，并具體給出了離心機的最優(yōu)運行參數(shù)。

【關鍵詞】選煤廠;離心機;脫水;運行參數(shù);影響因素

【中圖分類號】TD946.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）01-0101-02

眾泰煤焦化選煤廠采用的離心脫水設備是將1～10 mm以內(nèi)細精煤脫水和精煤泥進行脫水[1]。通常采用離心機脫水后產(chǎn)品的粗精煤回收率在80%以上，產(chǎn)品含水量在20%以內(nèi)，煤泥回收率在70%以上[2]。精煤泥的脫水效果與脫水設備參數(shù)、類型及煤泥性質(zhì)等有較大關系，應根據(jù)煤泥粒徑、煤泥沉降特點及現(xiàn)場條件等，綜合考量運行環(huán)境、技術、經(jīng)濟及管理等方面的因素，判斷后做出恰當?shù)倪x擇[3-4]。

眾泰煤焦化選煤廠在生產(chǎn)過程中排出的煤泥水經(jīng)由旋流器進行初步濃縮之后，進入離心機。通過測定，煤泥內(nèi)部的水分無顯著親水性，水分含量低，脫水容易，采用離心脫水機可以起到顯著的應用效果。因此，選用離心脫水機型號為LLL1200×650B，入料濃度在30%時的處理能力在40 t/g，篩籃上端直徑為1 200 mm，篩網(wǎng)孔隙有0.25 mm、0.35 mm兩種類型，篩籃堆角為30°，轉(zhuǎn)速在482 r/min。

1 離心機結(jié)構(gòu)組成及工作原理

采用的離心機（型號LLL1200×650B）由機座、齒輪系、篩籃、鐘型罩、轉(zhuǎn)子、控制箱、潤滑系統(tǒng)及進料管等構(gòu)成。工作原理如下[5-6]：當選煤廠的濃縮煤泥輸入至高速旋轉(zhuǎn)離心機內(nèi)部時，煤泥中粒徑較大的部分在重力作用下快速沉降，在螺旋刮刀子間及篩籃外壁聚集，粒徑較小的煤泥及液體等則通過篩籃孔隙匯聚至集水槽內(nèi)并排出。在離心機內(nèi)部，高速旋轉(zhuǎn)的篩籃與宣螺旋刮刀轉(zhuǎn)子間會有一定的轉(zhuǎn)速差，基本在5～12 r/min，在螺旋刮刀子間及篩籃外壁聚集的大粒徑煤泥在螺旋刮刀子的作用下推移至篩籃底部位置，并經(jīng)過收料斗收集排出。濃度較高的煤泥水持續(xù)不斷地流入至離心機內(nèi)部，較大比重及粒徑的煤泥會持續(xù)沉降、集聚，實現(xiàn)對煤泥的有效處理，從而實現(xiàn)煤泥的固液分離。

2 離心力脫水影響因素分析

對離心機脫水效果有影響的因素可以歸結(jié)為設備結(jié)構(gòu)組成、可調(diào)整設備參數(shù)及工藝因素三大部分，具體如下：①設備固定機構(gòu)組成包括篩籃直徑、長度，螺旋距離，篩籃下堆角度，等等。②可以進行調(diào)節(jié)的設備參數(shù)包括篩籃運行速度、螺旋刮刀子運行速度及兩者運轉(zhuǎn)速度之差。③工藝因素包括煤泥進料速度、性質(zhì)、絮凝劑添加量及煤泥濃度等。

在離心機型號確定的情況下，若要充分發(fā)揮離心機的脫水效果，實現(xiàn)固液分離目標，可以對一些可調(diào)設備參數(shù)及工藝因素等進行調(diào)整。例如，改變篩籃運轉(zhuǎn)速度、對離心速度進行調(diào)節(jié)等，使得離心機內(nèi)的固液分離因數(shù)增加，便于固液間的分離;反之，降低篩籃運轉(zhuǎn)速度，會降低分離因數(shù)，不利于煤泥的固液分離。但是，若過分增加篩籃運轉(zhuǎn)速度，必定會增大設備的磨耗程度，同時產(chǎn)生的噪音較高。根據(jù)選用的離心機型號，對比兩種分離因數(shù)，具體如下。

分離因數(shù)Fr計算公式如下：

Fr=ω2r/9.8

其中：ω表示轉(zhuǎn)速角速度（rad/s）;r表示半徑（m）。

對于選煤廠前期用于1～10 mm精煤脫水離心機而言，轉(zhuǎn)速n為534 r/min，r為0.5 m，計算得出的分離因數(shù)Fr為159.7;針對精煤泥離心機而言，轉(zhuǎn)速n為482 r/min，r為0.5 m，計算得出的分離因數(shù)Fr為130.1。在離心機的實際使用過程中，前期離心機的脫水效果要明顯好于后者。

篩籃間隙也會影響離心機的運行效果，選擇合適的篩籃間隙可以使煤泥分離濃度及產(chǎn)品水分間達成較好的平衡。當篩籃間隙過小時，則會使分離水濃度變低，分離產(chǎn)品中的含水率增加。

篩籃轉(zhuǎn)速與螺旋刮刀子間的轉(zhuǎn)速差越大，煤泥在離心機內(nèi)的存留時間越短，產(chǎn)品的含水率越高，分離水中的含固率越大;反之，當篩籃轉(zhuǎn)速與螺旋刮刀子間的轉(zhuǎn)速差越小時，煤泥在離心機內(nèi)的停留時間越短，固液分離也越徹底，但是需要注意避免出現(xiàn)煤泥封堵現(xiàn)象。

輸入到離心機內(nèi)的煤泥性質(zhì)一定的情況下，可以通過改變進料過程中的配速率，減少投配量來提高固液分離效果。

3 離心脫水機運行效果分析

采用離心分離機對固液分離最佳參數(shù)工藝參數(shù)進行分析，針對煤泥濃度、離心機轉(zhuǎn)速、差速、處理量等參數(shù)對離心機脫水后的產(chǎn)品含水量、煤泥回收率及分離液濃度的影響等進行分析。

3.1 處理量

離心機的運行參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速為600 r/min，差速為8 r/min，進煤泥濃度為25%，煤泥回收率與處理量關系如圖1所示。從試驗中得到的結(jié)論如下。

（1）隨著離心機處理量的不斷增加，離心機產(chǎn)品中的水分含量也不斷提升，在處理量達到180 m3/h時，離心機仍能取得較好的處理效果，一般情況下，離心機的處理量保持在140～160 m3/h時，離心機處理效果最佳。

（2）離心機的處理量保持在140～160 m3/h時，粗煤泥回收率在80%以上。

（3）離心機的處理量保持在140～160 m3/h時，產(chǎn)品含水率控制在20%以內(nèi)。

3.2 入料濃度

離心機的運行工況：進煤泥速度為180 m3/h，轉(zhuǎn)速為600 r/min，離心機差速為8 r/min。入料濃度與離心機產(chǎn)品水分之間關系如圖2所示。主要結(jié)論如下。

離心機脫水效果與入料煤泥濃度的關系不明顯，當入料濃度控制在24%以上時，煤泥可以取得較高的回收率（70%以上），產(chǎn)品水分含量保持在20%以內(nèi)。

3.3 速差

離心機運行工況：進煤泥速度為180 m3/h，轉(zhuǎn)速為600 r/min，進煤泥濃度為25%。

試驗主要結(jié)論：①離心機差速為5～10 r/min時，產(chǎn)品的含水率為15%～17%，含水率小于20%;當差速為12 r/min時，產(chǎn)品水分含量有所增加，達到28%，分離液濃度值也有所提升;②差速對產(chǎn)品水分的影響不是很明顯，但是實際生產(chǎn)過程中應根據(jù)入料濃度及處理量合理確定，處理量較大時，差速過低容易以引起離心機出現(xiàn)堵塞情況，差速過大則會引起產(chǎn)品水分過大。

4 離心機最佳運行參數(shù)確定

根據(jù)前文分析結(jié)果及選煤廠運行實際情況，對離心機最優(yōu)運行參數(shù)進行確定，具體為轉(zhuǎn)速控制在600 r/min，速差控制在5～10 r/min。

采用上述參數(shù)對煤泥水進行脫水處理，具體效果為粗精煤泥回收率在80%以上，煤泥回收率在60%以上，產(chǎn)品中的水分含量在20%以內(nèi);選用離心機對濃縮煤泥進行分離，設備管理難度不大，固液分離效果明顯，產(chǎn)品水分及分離液濃度均較小，應用效果明顯。

參 考 文 獻

[1]么雷，魏松陽，徐英芳，等.影響HSG系列臥式振動卸料離心機脫水效果的因素分析[J].煤質(zhì)技術，2018（5）：64-67.

[2]武千云.洗煤廠臥式離心機脫水效果影響因素分析[J].山東工業(yè)技術，2018（20）：29.

[3]陳偉東.影響臥螺離心脫水機正常運行的問題及處理措施[J].中國資源綜合利用，2018，36（7）：45-47，50.

[4]石郡，郭建偉，張旭磊，等.兩種煤泥離心機的結(jié)構(gòu)特點及應用效果對比[J].煤炭加工與綜合利用，2017（7）：17-19，8.

[5]班?？?李家壕選煤廠精煤離心脫水試驗研究[J].煤炭加工與綜合利用，2017（3）：16-19.