引言

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作力度的不斷加強(qiáng)，煤炭工業(yè)生產(chǎn)正向著潔凈化和高附加值方向發(fā)展，特別是煤炭行業(yè)的原煤入選率大幅提高，細(xì)粒和微細(xì)粒煤泥脫水問(wèn)題正成為影響當(dāng)前選煤行業(yè)發(fā)展的一個(gè)制約因素。浮選尾煤和原生煤泥脫水處理現(xiàn)在普遍采用傳統(tǒng)型壓濾機(jī)，這種壓濾機(jī)普遍存在過(guò)濾時(shí)間長(zhǎng)、濾餅水分高、拉板速度低、卸料難及過(guò)濾時(shí)噴料現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題，從而導(dǎo)致單循環(huán)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)40-60min。而且需要人工輔助卸料，不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。壓濾機(jī)效率低、可靠性差、自動(dòng)化程度低，已不能滿足當(dāng)前煤泥脫水量日益增長(zhǎng)的需要，因此開(kāi)發(fā)生產(chǎn)大型高效快速壓濾機(jī)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

新型快速壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)思路

壓濾機(jī)作為一種成熟的過(guò)濾設(shè)備，已成為應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)其工作原理和過(guò)濾理論的研究已相當(dāng)完善，在這方面取得本質(zhì)上突破的可能性幾乎不存在。新材料、新技術(shù)、特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，又為其提供了新的發(fā)展空間。只要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上對(duì)其優(yōu)化和完善，就能讓這種傳統(tǒng)的過(guò)濾設(shè)備不斷煥發(fā)新的活力。

提高過(guò)濾速度，縮短過(guò)濾時(shí)間

適當(dāng)提高過(guò)濾壓力，增加入料端口，多端入料。傳統(tǒng)壓濾機(jī)為止推板單端入料，進(jìn)料通道長(zhǎng)、阻力大，提高進(jìn)料速度容易增大濾板兩側(cè)壓差。而整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又不允許濾板過(guò)厚，通常是按過(guò)濾壓力的:/:0來(lái)設(shè)計(jì)濾板強(qiáng)度，濾板兩側(cè)壓差的增大將直接造成濾板破損。改為止推板、壓緊板兩端入料或止推板、中間板、壓緊板端入料，縮短了進(jìn)料通道，減小了進(jìn)料阻力，提高了各濾室入料的均勻度，降低了濾板兩側(cè)壓差。在多端入料速度比單端入料速度提高50%的情況下，濾板兩側(cè)壓差反而有所下降，既顯著的縮短入料時(shí)間，又提高了濾板的使用壽命。優(yōu)化濾板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。增大濾板的濾液通道，主要是增大濾液出口截面積，降低濾液出口壓力，增大有效過(guò)濾壓差，相應(yīng)提高過(guò)濾速度。增加二次物理壓榨。傳統(tǒng)壓濾機(jī)使用普通廂式濾板，過(guò)濾時(shí)僅靠流體靜壓力脫水，當(dāng)濾室濾布兩側(cè)形成濾餅后，過(guò)濾速度隨濾餅厚度的逐漸增加成反比的下降。煤泥粒度越細(xì)”灰分越高”黏度越大，過(guò)濾性能就越差，過(guò)濾速度也就下降的越快。僅靠流體靜壓力過(guò)濾不僅效率低，而且可能出現(xiàn)濾餅夾心現(xiàn)象。在過(guò)濾后期，使用隔膜濾板進(jìn)行二次壓榨，通過(guò)物理方法擠壓濾餅脫水，即能提高過(guò)濾速度”縮短過(guò)濾時(shí)間，避免濾餅夾心，同時(shí)降低濾餅水分。

提高拉板速度，降低卸料時(shí)間

濾板分組拉開(kāi)。傳統(tǒng)壓濾機(jī)為單板拉開(kāi)，拉板小車前進(jìn)后退一個(gè)循環(huán)僅拉開(kāi)一塊濾板，速度慢”效率低。若將濾板分成):-5組，每組一次拉開(kāi)，則僅需):-5次即可將全部濾板拉開(kāi)，可大幅度提高拉板效率。將全部濾板分成一組一次拉開(kāi)，拉板速度最快”效率最高。但板與板之間要有一定的卸料空間，過(guò)濾面積越大，濾板數(shù)量就越多，需要的拉板距離也就越長(zhǎng)，將導(dǎo)致整機(jī)尺寸過(guò)長(zhǎng)。將全部濾板分成5組5次拉開(kāi)，拉板速度及效率又下降過(guò)多。將全部濾板分成3組3次拉開(kāi)，是一個(gè)比較理想的方法，即可以兼顧拉板速度及效率，又可以保證不過(guò)多的增加整機(jī)外形尺寸長(zhǎng)度。

降低物料與過(guò)濾介質(zhì)間附著力，提高卸料速度

降低濾餅水分，可減小濾餅黏度-提高濾布表面光潔度，可降低濾餅與濾布間的附著力-而適當(dāng)增大濾室厚度”增加濾餅重量，又可以提高落餅速度。從而保證濾板拉開(kāi)時(shí)濾餅?zāi)芡耆杆俚拿撀洹Ｌ岣邽V室密封可靠性采用移動(dòng)油缸”多缸壓緊技術(shù)，可提高濾室密封可靠性。(移動(dòng)油缸。濾板分組拉開(kāi)，若仍然采用傳統(tǒng)的固定油缸方法，勢(shì)必要增加油缸行程”加長(zhǎng)活塞桿，導(dǎo)致壓緊時(shí)間的延長(zhǎng)及活塞桿剛性的降低。采用移動(dòng)油缸技術(shù)，靠油缸自身的移動(dòng)來(lái)縮短油缸行程”減小活塞桿長(zhǎng)度，縮短壓緊時(shí)間的同時(shí)增加活塞桿剛性。

多缸壓緊。壓緊板的剛性與其厚度成反比

壓緊板厚度受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，其剛性不可能無(wú)限增大，而制造工藝的限制，又使其壓緊面存在平面度誤差，單缸壓緊會(huì)造成濾室密封面壓強(qiáng)分布不均，增大過(guò)濾時(shí)噴料現(xiàn)象發(fā)生的概率。采用多機(jī)壓緊可顯著改善密封面壓強(qiáng)分布的均勻性，提高了密封的可靠性，大大降低噴料現(xiàn)象發(fā)生的概率。

采用全液壓傳動(dòng)，提高整機(jī)可靠性

目前，國(guó)內(nèi)外大型自動(dòng)壓濾機(jī)的傳動(dòng)方式，基本上可分為全液壓傳動(dòng)和液壓電氣混合傳動(dòng),種。壓濾機(jī)的壓緊系統(tǒng)均采用液壓傳動(dòng)，而拉板系統(tǒng)多數(shù)廠商采用液壓傳動(dòng)，部分廠商采用電氣傳動(dòng)。

液壓傳動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn):具有很好的抗沖擊”抗過(guò)載能力，在一定的范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，運(yùn)行能耗低”噪音低”平穩(wěn)可靠，特別是對(duì)潮濕環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。

缺點(diǎn):系統(tǒng)較復(fù)雜、制造難度大、成本高，外圍管路多，外觀不簡(jiǎn)潔，處理不好會(huì)對(duì)整機(jī)外觀有一定影響。

電氣傳動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單”制造難度低”成本低”故障判斷直觀，外圍線路簡(jiǎn)潔，美觀性好。

缺點(diǎn):電機(jī)自身抗沖擊”抗過(guò)載能力差。其啟動(dòng)電流是運(yùn)行電流的2-3倍，不適應(yīng)頻繁啟動(dòng)和換向的運(yùn)行環(huán)境。對(duì)潮濕環(huán)境的適應(yīng)性也較差。快速壓濾機(jī)拉板系統(tǒng)，要在30-60s內(nèi)完成對(duì)3組濾板的拉開(kāi)與合攏。在這一過(guò)程中，拉板電機(jī)處于頻繁啟動(dòng)”停止和換向的惡劣工況下，其自身所產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊電流及選煤廠相對(duì)潮濕的環(huán)境，勢(shì)必會(huì)降低電機(jī)自身及整個(gè)電控系統(tǒng)的可靠性。基于上述分析，可以得出一般情況下電氣傳動(dòng)不能很好地適應(yīng)拉板系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況的結(jié)論。這也是國(guó)內(nèi)外廠商生產(chǎn)的類似壓濾機(jī)均采用液壓傳動(dòng)的主要原因：西班牙康明克斯公司生產(chǎn)的第二”第三代分組拉板壓濾機(jī)均為全液壓傳動(dòng)。

新型快速壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

新型快速壓濾機(jī)由機(jī)架”過(guò)濾單元”壓緊系統(tǒng)”傳動(dòng)系統(tǒng)”液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)6部分組成。

1、機(jī)架

由止推板”主梁”中間板”壓緊板及前支座等組成。其中大型零部件均采用型鋼與板材焊接結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)度高”剛性好”重量輕”外形簡(jiǎn)潔美觀等特點(diǎn)。

2、過(guò)濾單元

主要由廂式濾板”濾布及廂式隔膜濾板等組成。其中隔膜濾板是新型快速壓濾機(jī)中的一個(gè)關(guān)鍵部件。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否先進(jìn)”是否選用新型高分子材料及整體制造質(zhì)量是否可靠。將直接影響整機(jī)運(yùn)行效果的好壞及長(zhǎng)期運(yùn)行成本的高低，隔膜濾板的結(jié)構(gòu)型式可分為兩片膜片與一塊芯板組合鑲嵌式分體結(jié)構(gòu)和膜片與芯板熱壓成一次型整體式結(jié)構(gòu)兩種，膜板的造價(jià)相對(duì)較高。使用中一旦膜片或芯片損壞。整體式膜板就整體報(bào)廢；而分體式膜板只需要更換相應(yīng)的膜片或芯板后仍可繼續(xù)使用。不會(huì)整體報(bào)廢。可降低用戶的日常運(yùn)行成本，分體式膜板與整體式膜板相比長(zhǎng)期使用經(jīng)濟(jì)性好是其一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。

3、廂式濾板

采用增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)。高壓一次成型技術(shù)。具有很高的強(qiáng)度及韌性，能承受01-0.8MPa的過(guò)濾壓力。廂式隔膜濾板，采用組合鑲嵌式分體結(jié)構(gòu)，其膜片選用特殊的高分子材料。既具有很高的強(qiáng)度。能承受1.6MPa的壓榨壓力。又具有很好的韌性與彈性，濾板整體正常使用壽命長(zhǎng)達(dá)5年。

4、濾布

采用合成纖維材質(zhì)單絲單面壓光濾布。再生性能好。壽命長(zhǎng)。與物料接觸面光滑”附著力小。有利于濾餅的脫落。

5、移動(dòng)壓緊系統(tǒng)

由移動(dòng)油缸座”定位機(jī)構(gòu)及分布在壓緊板中間及四角的多個(gè)小缸徑”短行程油缸等組成，采用多油缸同步技術(shù)。多個(gè)油缸同步壓緊。濾室密封面壓強(qiáng)分布均勻。在較低的系統(tǒng)壓力下即可保證良好的密封性，與單缸壓緊系統(tǒng)相比可以降低1/3的系統(tǒng)壓力。使液壓系統(tǒng)的整體可靠性大幅提高。

6、電控系統(tǒng)

主要由控制柜”接近開(kāi)關(guān)”壓力傳感器及流量傳感器等組成。系統(tǒng)采用PLC自動(dòng)控制主機(jī)及配套管路閥門(mén)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行。

新型快速壓濾機(jī)的工作原理

由傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)壓緊系統(tǒng)后退。合攏第二組濾板到達(dá)設(shè)定位置后停止。移動(dòng)壓緊系統(tǒng)定位機(jī)構(gòu)鎖緊。壓緊系統(tǒng)壓緊過(guò)濾單元形成密閉濾室。入料泵啟動(dòng)。將煤泥水壓入各濾室開(kāi)始過(guò)濾。濾室充滿濾餅后。入料泵停止。開(kāi)啟壓榨進(jìn)氣閥。將高壓氣體壓入膜板。通過(guò)膜板膜片的膨脹對(duì)濾餅的物理擠壓進(jìn)行二次脫水。關(guān)閉進(jìn)氣閥。開(kāi)啟壓榨排氣閥將膜片內(nèi)氣體排空。壓緊系統(tǒng)松開(kāi)過(guò)濾單元。移動(dòng)壓緊系統(tǒng)定位機(jī)構(gòu)松開(kāi)。傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)壓緊系統(tǒng)前進(jìn)。拉開(kāi)第一組濾板卸料。到達(dá)設(shè)定位置后停止。傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)中間板前進(jìn)。拉開(kāi)第二組濾板卸料的同時(shí)合攏第一組濾板。到達(dá)設(shè)定位置后停止。傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)中間板后退拉開(kāi)第二組濾板卸料的同時(shí)合攏第三組濾板。到達(dá)設(shè)定位置后停止。至此一個(gè)工作循環(huán)完成。

快速壓濾機(jī)的應(yīng)用

煤泥水處理典型工藝流程

尾煤脫水工藝流程：過(guò)濾-壓縮空氣穿流-隔膜壓榨-卸料。

精煤脫水工藝流程：過(guò)濾-壓縮空氣穿流-隔膜壓榨-二次高壓空氣穿流-卸料。

結(jié)論

快速壓濾機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，處理量大、效率高、能耗低、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單，濾板及濾布使用壽命長(zhǎng)，整機(jī)故障率低，運(yùn)行可靠性高<各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到或接近國(guó)外同類產(chǎn)品水平，快速壓濾機(jī)不僅適應(yīng)于選煤行業(yè)尾煤及精煤的脫水處理，同樣也能很好地適應(yīng)于環(huán)保行業(yè)及有色金屬行業(yè)等其工業(yè)領(lǐng)域，是城市污水處理污泥、采礦尾礦及高爐塵泥等方面脫水處理的理想通用設(shè)備<具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及推廣應(yīng)用前景。

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