臥式沉降過濾離心脫水機應用現(xiàn)狀
行業(yè)動態(tài)
臥式沉降過濾離心脫水機是基于離心沉降和離心過濾機理發(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在選煤行業(yè)逐步得到推廣應用，該機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細粒級物料的脫水。與加壓過濾機、壓濾機等細粒物料脫水設(shè)備相比，臥式沉降過濾離心機脫水機具有產(chǎn)品水分低、占地面積小、工藝系統(tǒng)簡單、入料濃度范圍廣等特點，但是受主選工藝的選擇、機械加工精度、關(guān)鍵零部件使用壽命、維修成本等因素的影響，該設(shè)備在我國選煤廠并沒有得到大范圍的推廣和應用。
1 臥式沉降過濾離心脫水機
1.1 結(jié)構(gòu)及工作原理
臥式沉降過濾離心脫水機的工作過程分為離心沉降和離心過濾兩個階段。物料通過給料管進入離心機沉降區(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送到過濾區(qū)，經(jīng)再次脫水后從排料口排出，此時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同其他固液分離機械一樣，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)計時已確定，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，而此段的長度決定了物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)停留的時間，停留時間越長，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，而這會加快螺旋葉片的磨損。對應用于選煤廠的臥式沉降過濾離心脫水機來說，半錐角一般取10°～15°。
（3）過濾段轉(zhuǎn)鼓直徑與長度。過濾段轉(zhuǎn)鼓直徑受溢流圓環(huán)影響，應略小于溢流圓環(huán)直徑，轉(zhuǎn)鼓長度影響脫水效果。
（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，國內(nèi)選煤廠應用的臥式沉降過濾離心脫水機多數(shù)篩縫寬度為0.35mm。
（5）螺旋葉片導程。螺旋葉片導程影響固體顆粒在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的停留時間、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。螺旋葉片導程較大時，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)的停留時間短，達不到物料脫水所必需的時間，輸送效率低。
1.2.2 操作參數(shù)
（1）分離因數(shù)。分離因數(shù)也稱離心強度，該因數(shù)是臥式沉降過濾離心脫水機的主要工作參數(shù)，加大分離因數(shù)可提高設(shè)備生產(chǎn)能力，但會增加功率消耗和零部件的磨損。該機國外設(shè)備分離因數(shù)高于國內(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)停留時間短，影響產(chǎn)品脫水效果。目前，沉降過濾離心脫水機的轉(zhuǎn)差率一般控制在1.8%～2.5%。
（3）溢流堰高度。實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 應用現(xiàn)狀
2.1 國內(nèi)外主要代表機型
我國選煤廠從上世紀80年代開始使用臥式沉降過濾離心脫水機，該機主要用于浮選尾煤和煤泥的脫水。目前，國內(nèi)選煤廠應用較多的代表機型為美國的DMI系列和SB系列，一級國內(nèi)通過引進技術(shù)和自主研發(fā)形式的TCL系列、WLG系列、LWZ系列。
國外機型的長徑比和分離因數(shù)大于國內(nèi)機型，長徑比大能有效保證物料的脫水效果。由于國外產(chǎn)品的先進制造技術(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的處理能力。
2.2 應用效果
國內(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碳化鎢轉(zhuǎn)鼓和篩籃的更換周期達10000h；SB系列臥式沉降過濾離心脫水機采用耐磨陶瓷篩網(wǎng)和螺旋，使用壽命可達15000h。通過國內(nèi)選煤廠臥式沉降過濾離心脫水機的使用可以看出，在處理浮選尾煤、原生煤泥等相同物料時，產(chǎn)品水分和設(shè)備處理能力要優(yōu)于加壓過濾機、真空壓濾機和高頻篩。
在入料濃度相同的情況下，臥式沉降過濾離心脫水機產(chǎn)品水分比高頻篩低9個百分點，產(chǎn)品灰分低2個百分點，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、加壓過濾機、板框壓濾機都是細粒物料脫水設(shè)備，但加壓過濾機、板框壓濾機所需輔助設(shè)備臺數(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單臺設(shè)備功率較高，但是輔助設(shè)備臺數(shù)少，占用廠房面積小，綜合功率較低。
由國內(nèi)外選煤廠臥式沉降過濾離心脫水機使用情況來看，細粒物料對該機的工藝效果影響較大。根據(jù)實際應用和試驗研究，認為臥式沉降過濾離心脫水機入料中＜0.044mm粒級物料含量不宜超過40%；若固體產(chǎn)率要達到90%，則入料中＜0.044mm含量不宜超過20%。因此，在細粒物料含量較高條件下，沉降過濾離心脫水機并不能完全作為細粒物料脫水的主要設(shè)備，近年來我國各地選煤廠煤泥水系統(tǒng)改造也證明了這一點。
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在我國已推廣應用30多年，且在浮選尾煤和煤泥脫水應用中優(yōu)點顯著，但始終沒有得到有效推廣和應用。主要問題表現(xiàn)在如下方面：
（1）我國選煤設(shè)備制造企業(yè)在制造水平、加工工藝等方面落后于國外先進企業(yè)，加工精度、零部件壽命均達不到設(shè)計要求，致使設(shè)備可靠性較差，所以在設(shè)備選型中往往會選擇性能較為穩(wěn)定的其他產(chǎn)品。
（2）我國所用材料的材質(zhì)與國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臥式沉降過濾離心脫水機并沒有得到重視，加之設(shè)備系統(tǒng)較為復雜，所以研制單位并不能根據(jù)現(xiàn)場使用中出現(xiàn)的問題進行不斷的改進和完善；售后服務跟不上也是影響該離心機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在推廣和使用中存在的問題，應在制造和使用中解決如下問題：
應充分做好調(diào)研工作，在認真總結(jié)現(xiàn)有機型優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，不斷加強對國外同類產(chǎn)品技術(shù)的引進、消化和吸收。加大對新型金屬和非金屬耐磨材料的研制，加強對粘接工藝的研究；在材料耐磨性能進一步提高的基礎(chǔ)上，優(yōu)化離心機的結(jié)構(gòu)參數(shù)。以先進的可視化設(shè)計和數(shù)字加工技術(shù)為依托，改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計手段和加工工藝，不斷提高產(chǎn)品的加工制造精度，進而提高產(chǎn)品質(zhì)量。臥式沉降過濾離心脫水機制造企業(yè)應不斷提高售后服務水平，根據(jù)現(xiàn)場應用中出現(xiàn)的問題及時改進產(chǎn)品性能。完善臥式沉降過濾離心脫水機的控制技術(shù)，大力推廣和使用工業(yè)計算機和DCS控制系統(tǒng)，建立煤質(zhì)數(shù)據(jù)庫，完善人/機操作界面，從而實現(xiàn)設(shè)備控制與入料檢測的有效集成。
4 結(jié)語
臥式沉降過濾離心脫水機是一種高效細粒物料脫水設(shè)備，近年來雖沒有得到大范圍推廣，但目前國內(nèi)許多煤機研究制造企業(yè)已加大了設(shè)備脫水技術(shù)的研究，部分技術(shù)已達到國際先進水平。在未來研究中，國內(nèi)應加快新技術(shù)的研發(fā)和新材料的應用，努力縮小與國外同類設(shè)備的差距。臥式沉降過濾離心脫水機具有產(chǎn)品水分低、占用廠房面積小、生產(chǎn)管理簡單、可實現(xiàn)自動控制程度高等特點，其必將成為大型化和模塊化重介質(zhì)選煤廠細粒煤脫水的首選設(shè)備。
