过滤机体系降耗技术探讨

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本文作者：马啸1杜雄伟2作者单位：1.山西省分析科学研究院2.太原煤炭气化（集团）有限责任公司

加压过滤机节能技术研究

1加压过滤机的工作原理

在加压过滤过程中，固体颗粒会在过滤介质一侧形成滤饼。这是因为过滤介质本身较薄，故开始时阻力较小，较粗的颗粒受阻而滞留在过滤介质表面，致使后续的细颗粒难以通过过滤介质，从而在过滤介质表面形成滤饼。滤饼形成后，固体颗粒自身也会起到过滤介质的作用，随着滤饼厚度的增加过滤阻力也不断增加，当过滤阻力增加到一定程度时，过滤过程基本停止。这时，只有将滤饼去除，才能使过滤过程继续进行。在此过程中，细粒物料极易堵塞过滤通道，影响过滤过程的进行。

2影响加压过滤机工作效果的主要因素

有许多因素对加压过滤机的工作效果有影响，这些因素主要包括入料浓度、工作压差、粒度组成、气泡含量、主轴转速。不论对哪种物料进行加压过滤时，都希望其工作参数为最佳值，即水分最低、产量最高、耗风量最小，电量最能有效利用［2］。

（1）入料浓度对工作效果的影响

不同的入料浓度在相同条件下所获得的工艺指标存在较大的差异，能量消耗也存在明显的差别。当入料浓度（质量浓度）高（大于250g/L）时,形成的滤饼厚（大于25mm），产量增加，耗风量小，系统能耗降低，低压风机工作时间缩短，系统耗电量降低，但是会造成刮板压力和产品水分增大（22％以上），所以入料浓度不能太高。反之，当入料浓度（质量浓度）低（小于150g/L）时，形成的滤饼薄（小于5mm），水分低，过薄的滤饼会导致跑风，使耗风量增加和加压仓压力下降，系统效率低，低压风机工作时间延长，满负荷工作造成电耗增加。因此，在用加压过滤机处理浮选精煤时，入料浓度（质量浓度）一定要控制在180g/L～220g/L之间。

（2）工作压力对工作效果的影响

在对物料进行加压过滤时，如果其他因素固定，则压力越大，水分越低，处理量越大；但当压力增加时，滤饼的孔隙度会相应减小，此时滤饼的阻力会增大，水分排出的难度也会加大。因此，当工作压力增加到一定值后，继续增加工作压力对加压过滤机的处理量及滤饼水分的影响不大，而工作压力提高，加大了系统中低压风机的运转负荷，增加了系统耗电量［3］。所以，确定合理的工作压力是提高加压过滤效率和节能降耗的主要因素，应根据不同的煤质选取合理的工作压力。一般来说，易过滤煤泥的工作压力约为0.21MPa，难过滤煤泥的工作压力约为0.3MPa，系统电耗可以有效利用。

（3）粒度组成对工作效果的影响

浮选精矿的粒度组成对加压过滤机的处理能力影响很大。精矿粒度组成均匀，则滤饼厚度适宜，脱水速度快，加压仓仓压稳定，低压风机运转平稳，耗能低，水分含量符合标准；相反，精矿粒度组成不均匀，会使加压过滤机处理能力下降很大，且使滤饼水分升高，滤饼漏气的同时会造成仓压降低，使低压风机运转时间延长，增加电耗。这是因为，当同一种物料的粒度组成发生变化时，其所形成滤饼的过滤比阻也会相应发生变化，过滤比阻降低可加快同样压力下的成饼速度，提高过滤效率。然而，处理量提高的同时也会使耗风量增加，加大电耗。这就是说，入料应有合理的级配。当加压过滤机入料平均粒度较小，尤其是0.075mm以下的粒级含量较高，或当0.5mm以上的粒度含量大于5％时要及时调整入浮煤泥水的粒度控制系统，保证精矿的粒度控制在合理的范围。

（4）气泡含量对工作效果的影响

加压过滤机工作时需要通过给料泵将精矿打入加压仓，当浮选精矿中含有大量气泡时，会造成给料泵气蚀而不上料，引起浮选机“冒槽”，使加压过滤机无法正常工作，同时造成加压过滤机实际料位偏低，滤板漏气现象严重，仓压降低，低压风机工作时间延长，导致电耗损失。因此，随着浮选入料粒度组成的变化，应及时调整药剂浓度，避免虚泡形成。防止气泡被直接吸入给料泵而影响加压过滤机的工况，造成电耗损失。

（5）主轴转速对工作效果的影响

采用加压过滤机处理浮选精煤时，滤饼的形成速度很快。当主轴转速减慢时会形成很厚的滤饼,而过厚的滤饼不仅比阻大、水分高，还会在过滤区提前卸饼而掉入矿浆槽内,造成大量压缩空气外逸，损失风压，延长了低压风机的运转时间；当主轴转速加快时形成的滤饼很薄，出现透风现象，风耗量增加，仓压降低，也会造成系统耗电量增大。因此，一定要确定合理的主轴转速，以便控制滤饼厚度。对同一种物料来说，在加压过滤的整个过程中，从滤饼形成到脱水的前一段时间内过滤效果显著，其后滤饼的厚度随着过滤时间的延长而增加，过滤效果会逐渐减弱。这与物料的特性、工作压差、入料浓度、粒度组成等因素有关。在物料中粗粒较多或入料浓度较高的情况下，要适当加快转速；在处理难过滤物料和低浓度物料时，为延长过滤和脱水的时间，应适当放慢转速。实践证明：主轴转速在0.4r/min～0.5r/min范围内调节，滤饼厚度控制在8mm～16mm范围内时，不仅产品质量能得到保证，而且仓内的压力稳定，用风量少，低压风机的电耗也会降低。

3加压过滤机系统节能技术的研究

目前，该厂有加压过滤机系统两套，但在生产中若双系统运转，必将使电耗增加，但在末煤量大、精矿量多时，不开启双系统，将使泡沫溢流而进入生产系统，造成系统紊乱。另外，开两套系统时，若来料不能完全满足两系统满负荷工作，又会造成电耗损失，因此，从工业工程的角度出发，把握何时开启双车系统是提高精煤产率、降低电能消耗的关键。

（1）排料时间的把握

加压过滤机系统机械运作一个正常的循环周期需要60s，考虑圆盘和刮板机的承载能力，加压过滤机最佳排料周期应在76s～88s之间，这与精矿的浓度和粒度结构有关，低于这个时间，设备承载能力不够，易造成设备损坏。在正常排料周期内若系统跑溢流就说明来料多，需要开启双系统，在正常排料周期外若系统跑溢流，就需要调整浮选机工况，提高精矿泡沫富集量，降低排料周期，减少设备损坏或保证加压仓压力稳定，减少风量损失，减少低压风机功耗，不能开启双系统。

（2）入料量的分配

加压过滤机在开启双系统时，应通过调节阀门来调整两个给料桶的入料量，确保一套系统满负荷工作，另一套系统根据供料桶内精矿的多少进行开停。这样既能最大限度提高精煤产率，又能有效减少双系统开车时间，降低设备无效运转带来的电耗。

（3）风机串联提功效

该厂加压过滤机系统中低压风机风包各自独立，为了提高每台低压风机风包的有效气容量，我们把2台加压过滤机、6台低压风机的出风口串联起来，结果在单台加压过滤机时运转3台低压风机能满足工艺需要，在双系统运转时，开启5台低压风机就能保证2台加压过滤机仓压稳定。

应用效果分析

在对加压过滤机系统进行改造之前，该系统每洗选1t煤的电耗曾一度高达2.74kWh，比计划规定的2.20kWh超过0.54kWh；在对加压过滤机系统进行改造后，当年年底每洗选1t煤的电耗平均值仅为1.82kWh，比计划减少了0.38kWh，从而最大限度地降低了运行成本，达到了节能降耗的目的。技术改造前后实际产生的经济效果见表1。

结语

从工业工程的角度，工艺参数对于提高加压过滤效率、降低系统电耗非常重要，一定要科学、合理地确定工艺参数，使加压过滤机获得产量大、风耗小、水分达标的最佳工艺指标，从而更好地发挥其作用。