高压隔膜压滤机在选煤厂应用

引言

煤矿配套的动力煤选煤 厂，设计能力为&o Mt/a,主要生产工艺为：300 ~50 mm粒级采用块煤智能干选机分选，50 ~ 2 mm粒级采用末煤重介质旋流器分选，2 -0. 15 mm 粒级采用粗煤泥螺旋分选机分选，＜0.15 mm粒级细煤泥采用加压过滤机和隔膜压滤机联合处理。煤矿煤炭属石炭纪，牌号为长焰煤，具有中高 灰、低硫、低磷、低黏结性、低氧化钙、中高挥发分、高灰熔点等特点，为中等可选煤，煤田处于山西河东煤田。煤泥呈灰黑色，灰分较高，煤泥水静止2 h不能澄清，无上清液产生，细泥的灰分很 高，必须添加絮凝剂，煤泥才能形成絮团沉降。实 际生产过程中发现上榆泉选煤厂煤泥量大，且高灰 细泥多，导致压滤困难，压滤煤泥水分大、灰分高。

选煤厂现有煤泥处理系统压滤出的煤 泥，采取的处理方法为大部分煤泥在晾晒场晾干后 低价销售至电厂，少部分掺配进精煤。煤泥落地储 存、晾晒和装运过程中因对环境污染大，且煤泥售 价低，对选煤厂的社会效益和经济效益造成 了较大影响。因商品煤发热量要求较高，煤泥回掺 量小，且煤泥水分大，易堵塞溜槽，所以对生产影 响较大。若建设煤泥干燥系统，则运行成本高，环 境污染大，系统复杂。

为此，选煤厂对煤泥生 产系统进行了优化，完成了煤泥减量化改造，使部 分煤泥不入选直接回掺进入商品煤，较好地缓解了 煤泥水处理系统能力不足的问题，但是仍有部分煤 泥进入水洗系统最终需要经过压滤机回收。这部分 煤泥产量较改造之前有所降低，但是经过选煤厂原有板框压滤机处理后产品水分高，回掺进入混煤销 售影响商品煤发热量和价格，需要低价单独外运销 售。为进一步降低煤泥产品水分，提高煤泥发热 量，避免煤泥回掺对商品煤发热量的影响，从而实现企业经济效益最大化，该厂需对原有隔膜压滤机进行置换或优化改进问题分析

(1) 设备工况差。选煤厂原有隔膜压 滤机自建厂投入使用以来未能进行更新换代，再加 上煤泥性质变化，导致设备处理能力低，产品水分 高，安全性能降低，备件缺失等问题，需要更换新 的隔膜压滤机。

(2) 脱饼效率低。为了加快煤泥沉降，保证 隔膜压滤机的入料浓度符合要求，以及得到澄清的 循环水，向浓缩池添加凝聚剂和絮凝剂，其中絮凝 剂为阴离子型絮凝剂，药剂进入浓缩池后随着煤泥 沉降进入浓缩池底流，最终进入隔膜压滤机处理， 导致煤泥滤饼黏附在滤布上不易脱落，影响隔膜压 滤机使用效率。

(3) 滤液处理工艺不合理。目前选煤厂针对 隔膜压滤机的滤液主要采用两种方式，一种是直接 进入循环水池进行重复利用，存在的问题是在过滤 初期水质较差达不到循环水水质要求，而且在生产 过程中滤布破损之后，煤泥会进入滤液系统影响循 环水水质；另一种是与煤泥分级旋流器的溢流混合 作为浓缩池的入料，则会增加浓缩池的负荷，还会 导致净水剂使用量增加。 基于上述问题，需要在原有隔膜压滤机的基础 上，对隔膜压滤机的工作性能进行提升。为此，该 厂采用一种高压隔膜压滤机工业试验机，对该厂煤 泥脱水效果进行探索试验。

原有隔膜压滤机与高压隔膜压滤机

原有隔膜压滤机主要由机架部分、过滤部分、 电气控制部分、液压部分等组成。过滤部 分主要包括膜板和配板，膜板和配板交替排列形成 一组滤室，其间夹着滤布，滤板表面有沟槽，其凸 出部位用来支撑滤布，滤板的边角上有通孔，组装 后形成完整的通道，能流入悬浮液、引出滤液，滤 板两侧各有把手支托在横梁上，由压紧装置压紧滤 板。工作时，由进料泵将悬浮液从进料孔道压入各 个滤室，固体颗粒被截留在滤布上形成滤饼，滤液 则穿过滤布，流向滤板过滤面，在滤板的沟槽集中 后从隔膜边角通道排出机外。 膜压滤机基础上进行了研究之后制造而成，主要 组成部分与隔膜压滤机相近，区别是增加了压紧锁 紧装置。

高压隔膜压滤机主要优点有：

(1) 压紧压力增高，同时压紧系统配备了锁 紧装置，锁紧更可靠，从而可避免液压系统长期高 压运行，减少安全隐患。

(2) 入料压力增高，从而加快了入料速度， 降低了产品水分。

(3) 挤压压力提高，挤压压力由原来的 0. 8 MPa提高到3 ~7 MPa,最大限度地压出煤泥滤 饼中的水分。 具体工作过程如下：液压站启动压紧滤板达到 设定的压紧压力之后，锁紧装置自动旋转至锁紧位 置,压紧油缸泄压，通过锁紧装置进行压紧滤板;入料泵启动，当入料达到设定的压力之后开始保压计 时;计时结束之后进入挤压环节，挤压压力也可以设 定，在设定的挤压压力的情况下进行预定时间的挤 压;挤压结束之后，进行反吹，将入料孔和滤板内部 的多余物料吹出，最后进入卸料环节，滤板依次拉 开，物料依靠重力作用落入下方的输送机。4工艺优化 基于上述试验探索结果，该厂拟采用的高压隔 膜压滤机不仅在原有隔膜压滤机的结构上进行改 进，还在卸料方式和滤液处理工艺上进行了相应优 化升级。

卸料方式

与原有隔膜压滤机相比，高压隔膜压滤机的滤 板两侧外缘靠近下方的位置分别安装一块挡片，在 挡片上安装弹簧，在隔膜压滤机滤板压紧的过程 中，受到油缸的压力作用，弹簧被压缩储能，在拉 板小车将滤板拉开的瞬间，底部的弹簧释放压力， 造成滤板的摆动，在摆动的过程中滤板发生多次倾 斜，对滤饼的脱落起到良好的促进作用，可提高隔 膜压滤机自动卸料的效率，较好地解决目前煤泥滤 饼黏附在滤布上不易脱落造成隔膜压滤机使用效率 低的问题，可避免操作人员用木棍协助卸料的问 题，极大地提高卸料速度[11-13],同时规避成本增 加、设备磨损、工艺复杂的问题。

滤液处理工艺

隔膜压滤机使用过程中得到的滤液通过滤液槽 进行收集，进入滤液管道之前的水平段安装有浓度 计，自动控制系统根据浓度计的检测结果选择第一 自动控制阀门和第二自动控制阀门的开启和关闭。 在过滤初期或者当滤布发生破损时，滤液浓度大, 浓度计检测发现滤液浓度不符合要求时，自动控制 系统控制打开第一自动控制阀门，关闭第二自动控 制阀门，滤液经过滤液管道进入浓缩池入料桶进行 沉降得到澄清的循环水。在隔膜压滤机正常过滤后期，浓度计检测结果符合循环水要求时，打开第二自动控制阀门，关闭第一自动控制阀门，滤液经过滤液管道进入循环水池作为澄清水使用，既可实现 滤液浓度在线监测，还可实现滤液的分段回收处理。 此工艺既可解决目前隔膜压滤机滤液直接进入 循环水导致循环水质量不满足要求的问题，隔膜压滤机滤液与煤泥分级旋流器的溢流混合作为浓缩池。

结语

通过高压隔膜压滤机单因素压滤试验分析可 知，在挤压压力为6 MPa、入料压力为1.5 MPa、 入料质量分数为20%、挤压时间为550 s、入料时 间为900s的情况下，高压隔膜压滤机具有最佳工况水平。同时提出了卸料方式和滤液处理工艺的优化升级方案，可解决目前煤泥系统存在的问题。目前高压隔膜压滤机置换项目已报批，预计设备应用 后煤泥水分降低，可以直接掺配进商品煤销售，可 提高选煤厂经济效益，带来良好的社会效益，为同 类煤质的选煤厂提供有益的参考和借鉴。