1超高壓filter press

煤泥是選煤廠對(duì)原煤進(jìn)行洗選加工過(guò)程的副產(chǎn)品。對(duì)于動(dòng)力煤選煤廠煤泥一般是指原生煤泥，煉焦煤選煤廠煤泥一般是指浮選尾煤煤泥。一部分煤泥粒度組成較粗的選煤廠可采用加壓過(guò)濾機(jī)回收，少數(shù)選煤廠煤泥采用帶式壓濾機(jī)回收，絕大多數(shù)選煤廠的煤泥回收和關(guān)鍵把關(guān)設(shè)備都是采用板框式壓濾機(jī)。我國(guó)選煤廠采用板框壓濾機(jī)回收的煤泥濾餅水分通常在 25% ～ 40%之間，絕大多數(shù)煤泥發(fā)熱量在 10. 49 ～ 14. 64 MJ / kg 之間。這些煤泥由于水分高、發(fā)熱量低，外形呈現(xiàn)粘濕的 “團(tuán)塊狀”，直接摻入產(chǎn)品煤絕大多數(shù)用戶不接受，只能落地堆存。位于缺煤地區(qū)的選煤廠落地煤泥尚可低價(jià)就地銷售，位于煤炭集中產(chǎn)區(qū)的選煤廠煤泥很大一部分被廢棄。既浪費(fèi)了資源、又由于煤泥的運(yùn)輸和自燃造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，煤泥的出路問(wèn)題甚至成為制約選煤廠生產(chǎn)的重要因素。近年來(lái)，許多選煤廠為解決煤泥落地問(wèn)題，采用了新型隔膜式壓濾機(jī)、穿流式壓濾機(jī)等，試圖通過(guò)二次壓榨、空氣穿流等技術(shù)來(lái)降低煤泥水分。從總體上看，除個(gè)別選煤廠取得較理想效果外，大部分選煤廠煤泥的水分降低幅度有限。部分選煤廠采用煤泥火力干燥工藝對(duì)煤泥進(jìn)行降水，取得了比較好的效果和經(jīng)濟(jì)效益，煤泥干燥幾乎成為解決煤泥落地問(wèn)題的終極手段。目前，最常用的煤泥干燥設(shè)備有滾筒式干燥機(jī)和旋翼式干燥機(jī)，一般可降低煤泥的水分 10% ～ 15%，提高煤泥發(fā)熱量 2. 09 ～ 3. 35 MJ / kg，烘干后的煤泥產(chǎn)品呈現(xiàn)非常松散的 “顆粒狀”，可以摻入產(chǎn)品煤或者就地銷售，提高了煤泥的附加值。煤泥干燥工藝的推廣應(yīng)用很大程度上解決了煤泥的出路問(wèn)題，但隨著國(guó)家環(huán)保政策的日益趨嚴(yán)，采用燃煤產(chǎn)生熱煙氣干燥煤泥的技術(shù)路線通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收的難度已經(jīng)非常大，很多地區(qū)已經(jīng)禁止新建燃煤火力干燥項(xiàng)目，部分在生產(chǎn)的煤泥干燥車間也被要求補(bǔ)建脫硫、脫硝設(shè)施，甚至被要求關(guān)停。在以上背景下，部分選煤廠從煤泥減量化入手，大量采用弛張篩、交叉篩等，通過(guò)原煤預(yù)先脫粉來(lái)實(shí)現(xiàn)煤泥的減量化。這些措施整體上有一些效果，但都沒有從根本上解決煤泥的出路問(wèn)題。為了解決煤泥回收產(chǎn)品水分高、粘性大難題，近期國(guó)內(nèi)有設(shè)備廠商另辟蹊徑，借鑒污泥回收行業(yè)部分技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出專門適用于選煤廠煤泥回收的超高壓板框壓濾機(jī)。該型壓濾機(jī)采用遠(yuǎn)超常規(guī)板框式、隔膜式壓濾機(jī)的入料壓力、壓榨壓力，大幅度降低了煤泥產(chǎn)品的水分，配合煤泥破碎機(jī)將煤泥產(chǎn)品破碎成 “干粉狀”，完全具備摻入產(chǎn)品煤銷售的條件。該項(xiàng)技術(shù)在華東、陜北、彬長(zhǎng)等地區(qū)的應(yīng)用效果表明，超高壓壓濾機(jī)的煤泥水分可以比普通板框式、隔膜式壓濾機(jī)的煤泥水分平均降低 5%～ 10%左右，發(fā)熱量提高 1. 26 ～ 2. 09 MJ / kg，為選煤廠實(shí)現(xiàn) “無(wú)泥化”生產(chǎn)，在解決選煤廠煤泥出路問(wèn)題的同時(shí)，也都取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 超高壓壓濾機(jī)技術(shù)特征高壓diaphragm filter press機(jī)架由止推座、油缸座、兩側(cè)梁板和油缸組件組成，所有濾板均裝配在側(cè)梁板上，并可沿側(cè)梁板上導(dǎo)軌作水平方向移動(dòng)，兩側(cè)梁板上配裝濾板移動(dòng)裝置，能自動(dòng)完成拉板和脫料工作，濾板 4 塊 1 組，實(shí)現(xiàn)快速脫料。油缸在液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下推動(dòng)壓緊板將所有濾板壓緊在機(jī)架中，達(dá)到液壓系統(tǒng)工作壓力后進(jìn)入自動(dòng)保壓狀態(tài)，隨后開始進(jìn)料過(guò)濾，進(jìn)料結(jié)束后，向水模濾板通入高壓壓榨水壓榨濾餅，降低煤泥濾餅含水率。以濾板規(guī)格為 2000mm×2000mm 的超高壓壓濾機(jī)為例，說(shuō)明超高壓壓濾機(jī)與板框式、隔膜式等普通壓濾機(jī)在機(jī)體結(jié)構(gòu)和工藝系統(tǒng)方面的主要區(qū)別如下:

( 1) 普通隔膜式板框壓濾機(jī)的濾板材質(zhì)一般為高分子聚合材料，濾腔厚度一般為 30 ～ 35 mm。超高壓壓濾機(jī)的濾板為可承受超高工作壓力的鑄鋼材質(zhì)，濾腔厚度達(dá)到 60 mm，濾餅體積比傳統(tǒng)壓濾機(jī)幾乎增加了 1 倍。全鋼濾板不但耐壓強(qiáng)度高，而且工作壽命長(zhǎng)，使用壽命可達(dá) 3 a 以上;

( 2) 普通壓濾機(jī)的頂緊、回程液壓油缸為共用，一般采用單缸或雙缸。超高壓壓濾機(jī)則為 16液壓油缸，其中，頂緊 12 缸，回程 4 缸。頂緊油缸為慢速缸、回程油缸為快速缸。

( 3) 超高壓壓濾機(jī)的工作面積可達(dá) 800 m2，而所謂的高分子材質(zhì)超高壓壓濾機(jī)的工作面積一般只能達(dá)到 300 ～ 400 m2，工作面積不到本機(jī)的一半。因此，單臺(tái)超高壓鋼制壓濾機(jī)的處理能力更大;

( 4) 普通隔膜式壓濾機(jī)的隔膜與高分子濾板結(jié)構(gòu)上復(fù)合為一個(gè)整體，超高壓壓濾機(jī)的隔膜則為聚氨酯薄膜式單獨(dú)設(shè)置;

( 5) 普通壓濾機(jī)的入料壓力一般為 0. 6 ～0. 8 MPa，超高壓壓濾機(jī)的入料壓力一般為 1. 2 ～1. 5 MPa，基本為普通壓濾機(jī)的 1. 5 ～ 2. 0 倍。

( 6) 普通隔膜壓濾機(jī)一般采用高壓風(fēng)作為壓榨介質(zhì)，少量用水作為壓榨介質(zhì)。風(fēng)力壓榨工作壓力 一 般 為 0. 8 ～ 1. 0 MPa，水力壓榨可達(dá)到2. 0 ～ 3. 0 MPa。而鋼制超高壓壓濾機(jī)則采用水作為壓 榨 介 質(zhì)， 壓榨工作壓力一般為 5. 0 ～10. 0 MPa，是普通壓濾機(jī)正常工作壓力的 5 ～ 10倍，這是超高壓壓濾機(jī)與普通壓濾機(jī)的最大區(qū)別，也是煤泥濾餅水分能夠大幅度降低，實(shí)現(xiàn)“泥變煤”的關(guān)鍵性技術(shù)因素。目前，市場(chǎng)也出現(xiàn)高分子材質(zhì)濾板的超高壓壓濾機(jī)，但是，一般二次壓榨的工作壓力只有 3. 0 ～ 4. 0 MPa，最高不超過(guò) 5. 0 MPa，而鋼制超高壓壓濾機(jī)的二次壓榨壓力設(shè)計(jì)可最高可達(dá) 10. 0 MPa。目前，實(shí)際生產(chǎn)中驗(yàn)證的最高壓榨壓力已經(jīng)接近 8. 0 MPa。

( 7) 普通壓濾機(jī)入料一般采用機(jī)體尾部集中進(jìn)料或者頭、尾部分別進(jìn)料，超高壓壓濾機(jī)則采用濾板側(cè)部分散進(jìn)料，每塊濾板都有進(jìn)料管。因此，進(jìn)料速度更快，進(jìn)料時(shí)間更短。普通壓濾機(jī)通常為明流、暗流二種排液方式，超高壓壓濾機(jī)則為明流、滴水排液 2 種方式相結(jié)合，濾液排出速度也更快。超高壓壓濾機(jī)與普通隔膜式壓濾機(jī)的工作循環(huán)時(shí)間接近，一般為 40 ～ 50 min，但處理能力可達(dá) 1. 5 ～ 2. 0 倍，濾餅水分可降低 5% ～ 15%，發(fā)熱量提高 1. 26 ～ 3. 35 MJ / kg;( 8) 普通隔膜式壓濾機(jī)的濾餅一般呈 “團(tuán)塊狀”，通過(guò)鉸刀式煤泥破碎機(jī)破碎后的效果欠佳，一般情況下無(wú)法直接摻入產(chǎn)品煤，只能落地銷售或排棄。而超高壓壓濾機(jī)壓榨后的煤泥濾餅水分低、發(fā)熱量高，完全呈現(xiàn)比較堅(jiān)硬的 “固體”狀態(tài)，經(jīng)過(guò)破碎后的最終煤泥產(chǎn)品完全呈現(xiàn)十分松散的 “粉粒狀”，可十分方便地?fù)饺氘a(chǎn)品煤銷售或單獨(dú)銷售。

3 超高壓壓濾系統(tǒng)配套設(shè)備

( 1) 入料泵: 超高壓壓濾機(jī)入料配套可采用單級(jí)或雙級(jí)離心泵，也可以采用壓力較高的隔膜泵。其中，雙級(jí)離心泵適用濃度高、流量大、高揚(yáng)程的工況，入料壓力可達(dá)到 1. 2 MPa 以上。

( 2) 壓榨泵: 超高壓壓濾機(jī)壓榨可選用高壓力、小流量的多級(jí)離心泵或往復(fù)泵，該泵最高工作壓力應(yīng)該達(dá)到 10. 0 MPa 以上。

( 3) 破碎機(jī): 超高壓壓濾機(jī)的煤泥濾餅水分低，厚度大，煤質(zhì)特性已經(jīng)接近 “塊煤”，采用錘式破碎機(jī)可取得較滿意破碎效果。

( 4) 控制系統(tǒng): 每套超高壓隔膜壓濾系統(tǒng)自帶 1 套 PLC 控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)壓濾機(jī)工作的頂緊、入料、保壓、壓榨、回水、松開、卸料等過(guò)程進(jìn)行全自動(dòng)化的程序控制，過(guò)程控制參數(shù)可根據(jù)實(shí)際的煤質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行人工調(diào)整。控制系統(tǒng)還帶有壓濾機(jī)智能入料、智能排序卸料等功能，使得壓濾車間現(xiàn)場(chǎng)基本可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

4 超高壓壓濾機(jī)的應(yīng)用陜北朱家峁選煤廠原設(shè)計(jì)煤泥回收采用普通板框式壓濾機(jī)回收，煤泥水分在 28% ～ 33%之間，由于煤泥水分高、發(fā)熱量低，常年就地低價(jià)銷售，既影響選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益，也污染了環(huán)境。為此，選煤廠決定采用超高壓壓濾機(jī)取代普通板框式壓濾機(jī)進(jìn)行煤泥脫水，取得了非常明顯的效果。普通板框壓濾機(jī)與超高壓壓濾機(jī)進(jìn)行煤泥回收前后的工作效果對(duì)比見表 1。

 

從表 1 可以看出，陜北朱家峁選煤廠的超高壓壓濾機(jī)與普通板框壓濾機(jī)回收煤泥相比，水分大約降低 8% ～10. 5%，發(fā)熱量提高 1. 49～1. 88 MJ/ kg。對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)效益分析如下:選煤廠每年實(shí)際生產(chǎn)濕煤泥量約為 11 萬(wàn) t /a，設(shè)計(jì)采用 1 臺(tái) 800 m2 超高壓壓濾機(jī)，最大處理煤泥能力可達(dá) 20 萬(wàn) t /a。超高壓壓濾機(jī)比普通廂式壓濾機(jī)的煤泥水分按平均降低 8%考慮，濕煤泥單價(jià)按當(dāng)?shù)貙?shí)際就地銷售單價(jià) 65 元/t 計(jì)算，壓濾機(jī)運(yùn)行成本按 12 元/t 考慮，壓榨后的干煤泥形態(tài)為 “粉狀”，全部摻入產(chǎn)品煤銷售，噸煤泥售價(jià)根據(jù)發(fā)熱量按當(dāng)?shù)孛禾渴袌?chǎng)價(jià)格進(jìn)行折算，約合 450 元/t。則該廠超高壓壓濾機(jī)煤泥回收項(xiàng)目的年經(jīng)濟(jì)效益簡(jiǎn)要計(jì)算如下:經(jīng)濟(jì)效益=干煤泥量×干煤泥價(jià)格－濕煤泥量×濕煤泥價(jià)格－濕煤泥量×噸煤加工成本。經(jīng)濟(jì)效益 = 11 × 90% × 450 － 11 × 65 － 11 × 12 =3608( 萬(wàn)元/a) 。從計(jì)算結(jié)果可以看出，采用超高壓壓濾機(jī)取代普通板框式壓濾機(jī)后，超高壓壓濾煤泥回收項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益非常好，全部投資不到 2 a 即可收回。即使煤泥量按 50%摻入最終產(chǎn)品煤進(jìn)行銷售或者煤炭市場(chǎng)價(jià)格出現(xiàn)較大幅度波動(dòng)，該煤泥回收項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益仍然非常可觀。某超高壓壓濾機(jī)設(shè)備廠商還利用小型超高壓工業(yè)試驗(yàn)型壓濾機(jī)對(duì)陜北某大型礦區(qū)多座選煤廠的煤泥進(jìn)行了超高壓壓濾試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，與普通廂式壓濾機(jī)相比，超高壓壓濾機(jī)的煤泥水分降低幅度可達(dá) 3% ～ 7. 5%，發(fā)熱量可提高約0. 63 ～ 1. 67 MJ / kg，其它選煤廠的煤泥產(chǎn)品水分降低幅度介于二者之間。但是，所有選煤廠壓濾后的煤泥產(chǎn)品經(jīng)過(guò)破碎處理都可以呈現(xiàn) “松散”狀態(tài)，只要產(chǎn)品煤的質(zhì)量要求允許，都可以非常均勻地?fù)饺胱罱K產(chǎn)品煤。目前，超高壓壓濾機(jī)已經(jīng)在濟(jì)寧、榆林、彬長(zhǎng)等礦區(qū)的 5 座選煤廠投入使用，煤泥產(chǎn)品降水幅度都非常可觀。除一些技術(shù)細(xì)節(jié)還需完善優(yōu)化外，主機(jī)設(shè)備和工藝系統(tǒng)均經(jīng)過(guò) 2 a 左右時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)考驗(yàn)，主要技術(shù)已經(jīng)基本成熟，可以大范圍推廣應(yīng)用。需要注意的是，為了提高煤泥摻配產(chǎn)品煤的數(shù)量，并進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，選煤廠建設(shè)超高壓項(xiàng)目最好配套開發(fā)煤泥智能摻配系統(tǒng)。包括: 煤泥的儲(chǔ)存緩沖、智能返煤、在線計(jì)量、在線檢測(cè)、在線給料、智能定量摻配控制軟件等。煤泥自動(dòng)摻配系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)煤泥摻配數(shù)量的在線無(wú)級(jí)可調(diào)，使摻配效果均勻，以確保最終產(chǎn)品煤的質(zhì)量穩(wěn)定。

5 結(jié) 語(yǔ)超高壓隔膜壓濾機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)、工藝運(yùn)行條件等與傳統(tǒng)的板框式壓濾機(jī)有著很大不同，除了濾板腔室厚度增加近 1 倍外，還大幅度提高了壓濾機(jī)的壓榨工作壓力，達(dá)到 5. 0 ～ 10. 0 MPa，成為實(shí)現(xiàn) “泥變煤”過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)因素，這在某種程度上可視為是煤泥回收的 “顛覆性”技術(shù)，未來(lái)應(yīng)該具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。超高壓壓濾機(jī)與傳統(tǒng)廂式壓濾機(jī)相比，根據(jù)煤泥粒度組成和水分特性的不同，煤泥濾餅水分一般可降低 5% ～ 10%，發(fā)熱量可提高 1. 05 ～ 2. 51MJ / kg，最終煤泥產(chǎn)品呈 現(xiàn) 完 全 的 “松 散” 狀態(tài)。采用超高壓壓濾機(jī)后，煉焦煤選煤廠的煤泥可全部摻入中煤銷售，動(dòng)力煤選煤廠的煤泥可部分或全部摻入最終產(chǎn)品煤或單獨(dú)銷售，大大提高了副產(chǎn)品煤泥的經(jīng)濟(jì)附加值，可大幅度增加選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，避免了煤炭資源浪費(fèi)和煤泥運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程對(duì)環(huán)境造成的污染。已經(jīng)建成的幾座選煤廠超高壓壓濾項(xiàng)目均實(shí)現(xiàn)了 “無(wú)泥化”生產(chǎn)。尤其針對(duì)水分高、灰分低、發(fā)熱量提升潛力大的煤泥，采用超高壓壓濾機(jī)替代傳統(tǒng)的板框式壓濾機(jī)效果更有巨大優(yōu)勢(shì)。超高壓壓濾機(jī)回收煤泥技術(shù)為解決我國(guó)選煤廠低灰分煤泥落地?fù)p失資源和環(huán)保達(dá)標(biāo)問(wèn)題提供了最有前途、最為可行的回收技術(shù)途徑。從目前的實(shí)際使用結(jié)果看，其煤泥產(chǎn)品降低水分的幅度略小于煤泥火力干燥，但是不用燃燒煤炭產(chǎn)生熱煙氣，不存在環(huán)保問(wèn)題，運(yùn)行成本也低于煤泥火力干燥。對(duì)于采用傳統(tǒng)板框式壓濾機(jī)工作效果不佳或者煤泥火力干燥使用受到限制的選煤廠，超高壓壓濾機(jī)是一種可行的替代方案，應(yīng)給與高度重視。由陜西正通煤業(yè)有限公司與濱海金地礦業(yè)工程技術(shù)( 北京) 有限公司聯(lián)合開發(fā)的 《煤泥超高壓壓濾脫水回收關(guān)鍵工藝技術(shù)的研究與應(yīng)用》項(xiàng)目已經(jīng)通過(guò)了煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的專家鑒定。專家對(duì)超高壓壓濾技術(shù)的意見認(rèn)為:

( 1) 開發(fā)了全鋼材質(zhì)濾板、高分子材質(zhì)隔膜、復(fù)合濾布等耐超高壓力的壓濾機(jī)部件，并驗(yàn)證了部件在超高壓壓力狀態(tài)下工作的可靠性。基于入排料時(shí)間排序等精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)了超高壓壓濾機(jī)智能化運(yùn)行。

( 2) 優(yōu)化了板框壓濾機(jī)的入料壓力、壓榨壓力，實(shí)現(xiàn)了板框壓濾機(jī)在 5 ～ 8. 0 MPa 超高壓壓力環(huán)境下的穩(wěn)定工作。較普通板框壓濾機(jī)工作壓力提高 了 6 ～ 10 倍，煤泥產(chǎn)品水分降低 5% ～10%，發(fā)熱量提高 1. 26 ～ 5. 51 MJ / kg，實(shí)現(xiàn)了煤泥提質(zhì)。

( 3) 基于超高壓壓濾機(jī)的煤泥濾餅特點(diǎn)，開發(fā)了新型煤泥破碎工藝，實(shí)現(xiàn)了煤泥產(chǎn)品由 “高水分、高粘濕、團(tuán)快狀”向 “低水分、高松散、粉末狀”的轉(zhuǎn)變，為煤泥最終摻入產(chǎn)品煤銷售創(chuàng)造了有利條件。

( 4) 研制了智能化摻配系統(tǒng)，包括在線/離線檢測(cè)、自動(dòng)給料、軟件控制等模塊，提高了產(chǎn)品煤質(zhì)量的穩(wěn)定性和市場(chǎng)適應(yīng)性。目前，超高壓壓濾機(jī)技術(shù)已經(jīng)在陜北的朱家峁，彬長(zhǎng)礦區(qū)的高家堡、亭南，濟(jì)寧礦區(qū)的唐口等選煤廠得到了應(yīng)用，并且經(jīng)過(guò)了 2 a 左右的生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)非常理想。國(guó)內(nèi)有設(shè)備廠商也開發(fā)出了有機(jī)高分子材質(zhì)濾板的超高壓壓濾機(jī)，并實(shí)現(xiàn)了在個(gè)別礦區(qū)的工業(yè)應(yīng)用，但是，鋼制濾板的超高壓壓濾機(jī)工作壓力更高、工作面積更大，適應(yīng)范圍更廣，技術(shù)上更有優(yōu)勢(shì)。超高壓壓濾機(jī)目前存在的最大問(wèn)題是設(shè)備單機(jī)價(jià)格較高，投資大。隨著超高壓壓濾機(jī)的大范圍推廣，該機(jī)價(jià)格高的問(wèn)題會(huì)逐步得到解決。

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