古书院矿选煤厂煤泥水处理系统的改造
摘要：古书院矿选煤厂因入洗煤质发生变化,导致煤泥水处理系统能力不足;为此,该 厂采取了更换新型离心机、增设快速隔膜压滤机等措施,同时优化压滤机PLC逻辑控制功能, 改进其自动控制系统,提高煤泥水处理效率,获得了较好的经济效益。
关键词：煤泥水;离心机;压滤机;控制系统
古书院矿选煤厂于1992年投入使用,是年 处理能力330万t的矿井型选煤厂,生产洗中块、 洗小块、标末煤等优质无烟煤产品。该厂主要入 洗古书院矿3#和9#煤,其中3#煤为中灰、低硫 煤, -13mm粒级占45·38%; 9#煤为高灰、高硫 煤, -13mm粒级占55·11%,而且矸石易泥化。 近年来,随着3#煤资源面临枯竭,两种煤入洗比 例由原设计的1·4∶1逐步调整为1∶1,因此,原 煤中煤泥量增大,增加了煤泥水处理的难度。原 有煤泥水处理系统已不能满足正常洗煤生产要 求,且部分设备、设施老化,事故率高,必须结 合入洗煤质的变化进行改造。
1 煤泥水处理系统存在的问题
1·1 离心机脱水效果差
随着煤质的变化,使用过程中发现WZT- 1000A型卧式振动离心机存在以下问题:
(1)处理能力低(150t/h),不能保证正常洗选的需求;
(2)脱水效果差,产品水分12% ~14%,且离心液中粗粒级含量多, +0·3mm粒级含量达 25%左右,进入系统内的粗煤泥增加,造成煤泥水浓度升高,影响洗煤生产。
(3)由于满负荷运行,设备故障率高,经常出现堵眼、冒仓、机座开焊、丝杠断裂、振动不平稳等现象。
1·2 胶带运输机输煤效果差
设计使用胶带运输机输送煤饼,由于煤泥粘湿,经常出现卸饼不尽的现象。
1·3 XMZ500/1500压滤机处理量不足
由于XMZ500/1500压滤机处理量低,并且备件短缺、工作环境恶劣,造成电气控制系统故障频发,严重制约着煤泥水处理系统的正常运行。
2 技术改造
2·1 设备更新
对不能满足生产需要的设备进行更新:将4 台WZT—1000A型卧式振动离心机更换为两台 VM—1400型卧式振动离心机和1台SCC1400型 卧式振动离心机,提高系统的脱水能力和效果; 采用XGZ1000型刮板输送机代替胶带运输机用 于煤饼输送;同时安装两台KM300/2000快速隔 膜压滤机。
2·1·1 离心机的结构及优点
V M—1400型与SCC1400型卧式振动离心机结构相同,工作原理相同。VM—1400型卧式振动离心机主要由工作系统、回转系统、振动系统、润滑系统及保护系统等构成。工作系统主要包括筛篮、底座等;回转系统包括传动装置、主轴装置、支撑装置等;振动系统主要包括主电机、振动电机、弹性元件等;润滑系统采用稀油集中润滑, 润滑油从油管经滤油器进入油泵,然后经主油管 进入各分支油管,最终送入各润滑点;保护系统 有电机过热、过载保护和润滑保护。
VM—1400型、SCC1400型离心机与WZT- 1000A型离心机相比具有振幅大、离心力强、固体回收率高、产品水分较低等优点。改造后,在入料性质相同的情况下,洗末煤产品水分由改造前 的13%降低为11%,而离心液中+0·3mm级含量 减少到10%左右,离心液固体产率以1·56%计, 回收率提高了0·234%,脱水效率提高了5百分 点,小时处理量增加了20~30t。VM—1400型、 SCC1400型离心机的具体优点如下。
(1)振动系统中采用两台振动电机,取消了齿轮传动,降低了设备运转噪声,振动平稳可靠,整机使用寿命长。
(2)采用独立的润滑系统,主机开动前各润滑点已充分供油,在每个分支油管上装有油流指 示器,可直接观测油流情况。
(3)检修方便、维修量小、故障率低。
(4)筛篮间隙为0·4mm,脱水面积大、效果 好、处理量大,运转线速度高,使用寿命长。
(5)采用了过流保护和润滑保护等多种安全 保护措施:当因进料量过大等原因使电流超过允许值时立即断开主电机电源,从而达到保护电机 的目的;主电机和润滑电机联锁,油泵电机开动 之前主电机无法启动;在润滑系统中,采用电接 点压力表来监测油压的高低,当油压过低或过高 时,发出报警信号,警告司机停机检查。
2·1·2 刮板输送机的优点
将压滤机下部的胶带输送机更换为刮板输送 机。每台刮板输送机的运输量为40t/h,可保证 卸饼完全,现场卫生干净,岗位司机无需清理原 胶带输送机下的煤饼,减少了劳动量。
2·1·3 快速隔膜压滤机的工作原理及特点
(1)工作原理。煤泥水经泵加压后从多点注 入滤室中,在滤室注满后继续由泵给滤室内物料 加压,使大部分水通过滤布从滤板的沟槽流出; 然后,高压空气均匀通过整个滤饼的断面,排出 滤饼内的残留水分;最后卸料,所有滤板分3次 拉开。该类型压滤机的工作过程为:压紧滤板— 给料压滤—吹风(挤压)—卸饼。
(2)特点。①自动化程度高,用人少;②单 循环时间短,处理量大,多点入料时间短,滤室 快速分组拉开,卸料快;③采用反吹风技术,滤 饼水分低;④滤板采用上部吊挂结构,摆动幅度 大,脱饼效果好,无需人工辅助;⑤整机结构简 单,体积小,占用空间小。
(3)工作效果。XMZ500/1500压滤机与 KM300/2000压滤机工作效果对比见表1。
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(4)数据分析。从生产数据来看, KM型快 速隔膜压滤机能够解决煤泥水的脱水问题,并能 顺利回收煤泥,且滤饼水分低、单位面积处理能 力较大。生产实践表明,随入料浓度增加,压滤 机单位处理量增加、滤饼水分降低、单循环时间 缩短,但当入料浓度达到450~650g/L时,易导 致压滤机入料管堵塞。另外, KM型快速隔膜压 滤机的入料粒度越细,脱水效果越差。
2·2 设备、设施技术升级
2·2·1 KM300/2000型压滤机自动控制系统的改 造
(1)优化PLC逻辑网络功能,减少输入、输 出模块使用数量:将原先使用的3个输入模块、 3个输出模块,优化减少为1个输入模块、2个 输出模块,结余模块作为备用模块;
(2)增加闭锁和解锁功能,闭锁时正常生产, 解锁时更换滤布;
(3)增加压滤机与下部刮板输送机的对应流 程指示功能,确保刮板机司机与压滤机司机相互 配合,使设备运行正常;
(4)将三芯电缆线应用于远方控制,减少材 料投入;
(5)简化外部接线,降低事故率。
2·2·2 XMZ500/1500压滤机控制系统的更新改造 用继电器控制压滤机松开滤板、压紧滤板、 拉板、返回、保压启泵、超压停泵、松开限位、过负荷停机等功能。
(1)对控制柜升级改造。采用继电器控制压 滤机的各项功能,将控制部件分成以8个继电器为核心的8个模块,模块之间相互独立,既简化 了系统回路,又实现了松开滤板、压紧滤板、拉 板、返回、保压启泵、超压停泵、松开限位、过负荷停机等压滤机所需的全部功能;油泵工作回路与其他控制回路分别设置,避免因动力回路频繁启动造成控制系统误动作,同时为不带负荷处理故障创造了条件。
(2)重新规划压滤机控制面板,用指示灯分别对应压滤机的每一项功能,使压滤机任何一项 操作变化都可以在柜面得到及时反映,并在系统 中设置相关闭锁,确保司机操作正确。
(3)对外全部围接线进行规范更新,为压滤机加装了接近开关和电接点压力表,用来监测液 压泵站和头板的工作情况;利用电磁阀简化泵 站,取消了原有的滤布清洗回路,减少了液压回 路损耗,降低了故障率。
3 效益分析
古书院矿选煤厂煤泥水处理系统的改造,保证了生产连续稳定运行,减少了生产事故的发 生,降低了工人的劳动强度,便于生产管理,并 且获得了较好的经济效益。
3·1 产品回收率提高增加的经济效益
(1)离心机改造后,优末煤产品回收率增加 了0·234%,以年入洗原煤100万,t优末煤价格 300元/t计算,可创造经济效益: 100×0·234% ×300 =70·2(万元)。
(2)使用快速隔膜压滤机后,因煤泥水浓度 超标每月影响洗煤生产的时间由4h缩短为2h。 每月洗煤时间增加2h,按每小时生产块精煤产品 120t、洗块煤与原煤差价60元/t计算,全年效 益: 2×12×120×60=17·28(万元)。
上述两项合计达87·48万元。
3·2 减少材料投入成本
(1)KM300/2000型快速隔膜压滤机的PLC 逻辑网络功能优化前,每年消耗8个模块,优化改造后每年消耗4个,每个模块价格为2000元, 年节约模块费8000元。另外,改造前使用的电 缆价格为68元/m,改造后用于压滤机远方控制的是三芯电缆线,价格为8元/m,全厂每年消耗200m,年节约费用(68-8)×200=1·2(万元)。
(2)为XMZ500/1500压滤机设计安装新的电控系统,按市场价每台至少需要6·5万元,而该厂利用原有柜体对控制回路进行改造后,实现了相关功能。每台仅需材料费1000元, 3台合计可减少设备投入19·2万元。
几项合计,共节约材料成本21·2万元。
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