GPJ140/3-C型加压过滤机在永宁选煤厂的应用实践

于腾飞，郭 鹏，张 爽

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山 063012；3.黑龙江科技大学 矿业工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022)

永宁煤业有限公司选煤厂(以下简称“永宁选煤厂”)是一座设计能力为2.00 Mt/a的矿井型选煤厂，经过多次技术改造后处理能力达到3.00 Mt/a，原煤小时处理量为568 t。原煤以不脱泥方式入选，选煤工艺为无压三产品重介质旋流器分选、浮选机浮选的联合工艺。入选原煤为主焦煤，具有低中灰、低中硫、低挥发份、强粘结性的特点，其可选性为易选或中等可选。

在实际生产过程中，浮选精矿采用四台压滤面积为400 m2的快开压滤机进行脱水处理，浮选精煤通过刮板输送机、精煤带式输送机运到精煤仓储存。浮选精矿采用快开压滤机脱水后，产品水分在25%以上，加之其排料方式为间断式，滤饼呈团块状，导致浮选精煤与重介精煤掺配不匀，精煤水分超标，严重影响精煤质量；特别是冬季，商品煤装车难度大，售价难以保持在较高水平。

为此，在该选煤厂技术人员多方调研的基础上，根据现场实际生产情况，决定采用GPJ140/3-C型加压过滤机代替快开压滤机，对浮选精煤进行脱水处理，以达到降低精煤水分，提高并稳定精煤质量的目的。

1 GPJ140/3-C型加压过滤机

1.1 结构组成

GPJ140/3-C型加压过滤机是将一台经过特殊设计制造的盘式过滤机安装在压力容器内的脱水设备，主机由加压仓、盘式过滤机、刮板输送机、电控系统、密封排料装置等组成；除主机外，还包括低压风系统、高压风系统、给料系统、液压系统、清水系统、物料转载系统、滤液排放系统等[1]。GPJ140/3-C型加压过滤机主机结构如图1所示。

图1 GPJ140/3-C型加压过滤机主机结构示意图

1.2 工作原理

在加压过滤机工作时，仓内充入压缩空气，盘式过滤机的滤扇内部通过分配阀与大气相通，进而在滤扇两侧形成压差(P1>Pa，P1为仓内压力，Pa为大气压力)；滤盘在矿浆槽内转动，煤泥水通过入料泵进入矿浆槽，采用压差作为动力进行过滤，并形成滤饼；滤饼经干燥降水(P1>Pa)后，在刮刀与反吹(P2>P1>Pa，P2为反吹压力)作用下进入卸料槽，并通过专用刮板输送机输送至密封排料装置，然后排出机体，一个工作过程完成。GPJ140/3-C型加压过滤机工作原理如图2所示。

图2 GPJ140/3-C型加压过滤机工作原理图

1.3 技术特点

GPJ140/3-C型加压过滤机适用于0～0.5 mm粒级浮选精矿和细煤泥脱水，近些年在污水处理、金属矿选矿、化工等领域也有应用[2-4]，其技术特点如下：

(1)设备处理能力大。在处理浮选精煤时，处理能力在500～800 kg/(m2·h)之间；在处理原生煤泥时，处理能力在260～500 kg/(m2·h)之间，完全能够满足现场生产需要。

(2)产品水分低。用于浮选精煤脱水时，在工作压力为0.30 MPa的条件下，滤饼水分可以保持在16%～18%之间。

(3)能耗低。在工作压力为0.30 MPa的条件下，设备能耗仅为真空过滤机的1/3左右，可以节省大量电能。

部分领导干部还停留在过去的传统和惯性思维上，生态优先、绿色发展的意识和能力还适应不了新时代的新要求，“本领恐慌”问题较为明显。基层工作人员不足，能力偏弱，小马拉大车的问题严重，难以适应日趋繁重的工作任务和要求。先进适用技术研发与示范推广不够，可靠的管理经验少，地方政府、企业难以抉择。同时，跨流域、跨省域、跨部门综合治理还存在不协调、不统一的地方。

(4)自动化程度高。整机实现运行参数的自动调节，运行、停止及特殊情况下的短暂等待均能实现自动操作，具有报警、停止运转等功能。

(5)滤液浓度低。用于处理浮选精煤时，滤液浓度在5～7 g/L之间，其浓度保持在低水平。

1.4 技术参数

GPJ140/3-C型加压过滤机主要技术参数为：

参数

数值

处理能力/(t·h-1)

70～112

入料粒级/mm

<0.5

过滤面积/m2

140

产品水分/%

<19

滤液浓度/(g·L-1)

5～10

工作压力/MPa

0.20～0.50

装机功率/kW

58.24

2 浮选工艺优化

2.1 优化方案

为了满足GPJ140/3-C型加压过滤机的布置要求，对浮选工艺进行完善和优化。在这个过程中尽量不影响生产，且要因地制宜，进而实现设备的合理布置。参考原浮选系统原则流程，考虑厂房布置等因素，在多次测绘与研究的基础上，决定拆除一台精煤快开压滤机，并在相应位置布置一台GPJ140/3-C型加压过滤机。加压过滤机的入料来自浮选精矿池，通过一台变频给料泵进入加压过滤机的矿浆槽；低压风来自新增的压风机，浮选精煤经圆盘给煤机和仓外刮板输送机给入精煤带式输送机。优化后的浮选系统原则流程如图3所示。

图3 优化后的浮选系统原则流程

浮选工艺优化后，采用加压过滤机处理浮选精矿，当生产任务重时，可以根据需要开启一台或两台快开压滤机。由于原浮选精矿池存在问题且有两台入料泵基础影响新设备布置，因此建设新的浮选精矿池和四台泵基础。由于厂房经过改造，加之加压过滤机质量较重，因此单独从地面设计基础，既经济简便，又能避免厂房结构改变带来的风险。

2.2 方案实施

方案实施的基本步骤如下：

(1)建设新的浮选精矿池和入料泵基础，入料泵安装在新位置，并优化相应的管路，三台精煤快开压滤机的入料来自新的浮选精矿池。

(2)原来一台快开压滤机、对应的刮板输送机、非标等拆除。建设新的加压过滤机基础，布置加压过滤机和圆盘给料机等；拆除的刮板输送机改造后用于运输浮选精煤，将其运输给精煤带式输送机；改造压风机机房，安装新配备的压风机。

(3)改造配电室，安装变压器、配电柜等，同时改造相应的线路。

(4)在新设备、新设施布置完成后进行调试，确保生产系统运行正常。

3 应用效果

3.1 生产效果

GPJ140/3-C型加压过滤机于2016年11月完成安装和调试，并投入生产运行，其控制系统画面如图4所示。

图4 GPJ140/3-C型加压过滤机控制系统画面

在实际生产过程中，日常生产记录结果能够客观地反映加压过滤机的运行效果，日常生产指标统计结果见表1。由表1可知：当工作压力在0.20～0.30 MPa之间，主轴转速在0.70～1.12 r/min之间时，其处理能力在82～100 t/h之间，滤液浓度在5～7 g/L之间；浮选精煤水分在16%～19%之间，与原来相比，浮选精煤水分下降约7%，此外，加压过滤机能够实现连续排料，滤饼干燥且呈松散状，可以均匀地掺入其他产品。

3.2 效益分析

精煤质量提高后，销售渠道和销售价格均有所改善和提高。根据生产统计结果，该选煤厂的精煤产量约为250 t/h；其中，浮选精煤产量约为75 t/h，占精煤产量的30%。浮选精煤水分比原来下降约7%，每年可减少无效运输2.77万t。按照平均运费40元/t(选煤厂至火车站)计算，每年至少可节省运费110万元，且铁路运输压力和列车装车强度均减轻，能够节约一定的装卸车时间。同时，精煤水分对炼焦的不良影响降低，一般炼焦精煤水分每降低2%，其发热量增加0.42 MJ/kg，结焦时间缩短5～10 min[5]。

此外，滤液浓度降低，煤泥水处理系统负荷减小；原来由四台400 m2快开压滤机处理的浮选精煤现在采用一台GPJ140/3-C型加压过滤机即可处理，能够节省大量人力、物力、财力。加压过滤系统运行平稳，自动操作程序和自动调节系统可靠而实用，设备运行故障大幅减少，企业管理水平得到显著提高。

表1 生产指标统计结果

4 注意事项

GPJ140/3-C型加压过滤机的生产效果与入料(浮选精矿)性质密切相关，影响浮选精矿性质的因素较多，包括浮选粒度上限、浮选药剂制度、操作水平和循环水浓度等，因此生产管理中要将入料浓度、入料粒度等控制在适宜的范围内[6]。此外，设备的操作参数和零部件性能也对生产效果有影响，在生产过程中要及时调整操作参数，更换损坏的零部件。

(1)加压过滤机的滤盘转速是可调的，在实际使用中要选择最佳的滤盘转速，避免因其转速过高导致滤饼水分偏高，或者因其转速过低导致设备处理能力偏低，以保证加压过滤机的处理能力和滤饼水分都能满足要求[7]。

(2)在设备运行过程中，液压系统可能出现高压油管故障、密封圈故障等，因此要定期清理滑道内的积煤和杂物，以保证滑道畅通[8]。此外，要及时检查气路、压力传感器、充放气电磁阀等，如果这些零部件存在问题，则要及时更换[9]。

(3)滤布是加压过滤机的重要组成部分，决定着压滤效率和产品质量，且其属于易损件，所需数量多。现场工作人员要定期对滤布进行检查，及时更换破损滤布。如果破损滤布得不到及时更换，则滤液浓度升高，导致其他零部件磨损加剧。

(4)润滑系统对设备的正常运行有着重要影响，在日常维护过程中，要高度重视润滑系统的维护，定期对其进行检查，确保润滑系统完好而可靠，防止润滑失效或润滑不足的情况出现。

(5)电控系统是实现加压过滤机自动控制的核心，电控系统的维护对保证设备正常运行有着重要意义。操作人员上岗前要进行系统性地培训，操作过程中要严格按照规程操作，确保电控系统能够正常运行[10]。

5 结语

永宁选煤厂在采用GPJ140/3-C型加压过滤机代替快开压滤机对浮选精煤脱水的同时，对浮选工艺进行完善和优化。此后，浮选精煤水分降低，节约了大量运力资源和运输费用，工人作业环境得到改善，工作岗位所需人数减少，节省了一定人力资源和人工成本，取得了较好的经济效益和社会效益。与其他同类设备相比，GPJ140/3-C型加压过滤机的工艺效果和自动操作水平显著，随着加压过滤机智能化、大型化、高效化等技术的进步，其使用范围将会越来越广。