古書院礦選煤廠煤泥水處理系統的改造
摘要：古書院礦選煤廠因入洗煤質發生變化,導致煤泥水處理系統能力不足;為此,該 廠采取了更換新型離心機、增設快速隔膜壓濾機等措施,同時優化壓濾機PLC邏輯控制功能, 改進其自動控制系統,提高煤泥水處理效率,獲得了較好的經濟效益。
關鍵詞：煤泥水;離心機;壓濾機;控制系統
古書院礦選煤廠于1992年投入使用,是年 處理能力330萬t的礦井型選煤廠,生產洗中塊、 洗小塊、標末煤等優質無煙煤產品。該廠主要入 洗古書院礦3#和9#煤,其中3#煤為中灰、低硫 煤, -13mm粒級占45·38%; 9#煤為高灰、高硫 煤, -13mm粒級占55·11%,而且矸石易泥化。 近年來,隨著3#煤資源面臨枯竭,兩種煤入洗比 例由原設計的1·4∶1逐步調整為1∶1,因此,原 煤中煤泥量增大,增加了煤泥水處理的難度。原 有煤泥水處理系統已不能滿足正常洗煤生產要 求,且部分設備、設施老化,事故率高,必須結 合入洗煤質的變化進行改造。
1 煤泥水處理系統存在的問題
1·1 離心機脫水效果差
隨著煤質的變化,使用過程中發現WZT- 1000A型臥式振動離心機存在以下問題:
(1)處理能力低(150t/h),不能保證正常洗選的需求;
(2)脫水效果差,產品水分12% ~14%,且離心液中粗粒級含量多, +0·3mm粒級含量達 25%左右,進入系統內的粗煤泥增加,造成煤泥水濃度升高,影響洗煤生產。
(3)由于滿負荷運行,設備故障率高,經常出現堵眼、冒倉、機座開焊、絲杠斷裂、振動不平穩等現象。
1·2 膠帶運輸機輸煤效果差
設計使用膠帶運輸機輸送煤餅,由于煤泥粘濕,經常出現卸餅不盡的現象。
1·3 XMZ500/1500壓濾機處理量不足
由于XMZ500/1500壓濾機處理量低,并且備件短缺、工作環境惡劣,造成電氣控制系統故障頻發,嚴重制約著煤泥水處理系統的正常運行。
2 技術改造
2·1 設備更新
對不能滿足生產需要的設備進行更新:將4 臺WZT—1000A型臥式振動離心機更換為兩臺 VM—1400型臥式振動離心機和1臺SCC1400型 臥式振動離心機,提高系統的脫水能力和效果; 采用XGZ1000型刮板輸送機代替膠帶運輸機用 于煤餅輸送;同時安裝兩臺KM300/2000快速隔 膜壓濾機。
2·1·1 離心機的結構及優點
V M—1400型與SCC1400型臥式振動離心機結構相同,工作原理相同。VM—1400型臥式振動離心機主要由工作系統、回轉系統、振動系統、潤滑系統及保護系統等構成。工作系統主要包括篩籃、底座等;回轉系統包括傳動裝置、主軸裝置、支撐裝置等;振動系統主要包括主電機、振動電機、彈性元件等;潤滑系統采用稀油集中潤滑, 潤滑油從油管經濾油器進入油泵,然后經主油管 進入各分支油管,最終送入各潤滑點;保護系統 有電機過熱、過載保護和潤滑保護。
VM—1400型、SCC1400型離心機與WZT- 1000A型離心機相比具有振幅大、離心力強、固體回收率高、產品水分較低等優點。改造后,在入料性質相同的情況下,洗末煤產品水分由改造前 的13%降低為11%,而離心液中+0·3mm級含量 減少到10%左右,離心液固體產率以1·56%計, 回收率提高了0·234%,脫水效率提高了5百分 點,小時處理量增加了20~30t。VM—1400型、 SCC1400型離心機的具體優點如下。
(1)振動系統中采用兩臺振動電機,取消了齒輪傳動,降低了設備運轉噪聲,振動平穩可靠,整機使用壽命長。
(2)采用獨立的潤滑系統,主機開動前各潤滑點已充分供油,在每個分支油管上裝有油流指 示器,可直接觀測油流情況。
(3)檢修方便、維修量小、故障率低。
(4)篩籃間隙為0·4mm,脫水面積大、效果 好、處理量大,運轉線速度高,使用壽命長。
(5)采用了過流保護和潤滑保護等多種安全 保護措施:當因進料量過大等原因使電流超過允許值時立即斷開主電機電源,從而達到保護電機 的目的;主電機和潤滑電機聯鎖,油泵電機開動 之前主電機無法啟動;在潤滑系統中,采用電接 點壓力表來監測油壓的高低,當油壓過低或過高 時,發出報警信號,警告司機停機檢查。
2·1·2 刮板輸送機的優點
將壓濾機下部的膠帶輸送機更換為刮板輸送 機。每臺刮板輸送機的運輸量為40t/h,可保證 卸餅完全,現場衛生干凈,崗位司機無需清理原 膠帶輸送機下的煤餅,減少了勞動量。
2·1·3 快速隔膜壓濾機的工作原理及特點
(1)工作原理。煤泥水經泵加壓后從多點注 入濾室中,在濾室注滿后繼續由泵給濾室內物料 加壓,使大部分水通過濾布從濾板的溝槽流出; 然后,高壓空氣均勻通過整個濾餅的斷面,排出 濾餅內的殘留水分;最后卸料,所有濾板分3次 拉開。該類型壓濾機的工作過程為:壓緊濾板— 給料壓濾—吹風(擠壓)—卸餅。
(2)特點。①自動化程度高,用人少;②單 循環時間短,處理量大,多點入料時間短,濾室 快速分組拉開,卸料快;③采用反吹風技術,濾 餅水分低;④濾板采用上部吊掛結構,擺動幅度 大,脫餅效果好,無需人工輔助;⑤整機結構簡 單,體積小,占用空間小。
(3)工作效果。XMZ500/1500壓濾機與 KM300/2000壓濾機工作效果對比見表1。
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(4)數據分析。從生產數據來看, KM型快 速隔膜壓濾機能夠解決煤泥水的脫水問題,并能 順利回收煤泥,且濾餅水分低、單位面積處理能 力較大。生產實踐表明,隨入料濃度增加,壓濾 機單位處理量增加、濾餅水分降低、單循環時間 縮短,但當入料濃度達到450~650g/L時,易導 致壓濾機入料管堵塞。另外, KM型快速隔膜壓 濾機的入料粒度越細,脫水效果越差。
2·2 設備、設施技術升級
2·2·1 KM300/2000型壓濾機自動控制系統的改 造
(1)優化PLC邏輯網絡功能,減少輸入、輸 出模塊使用數量:將原先使用的3個輸入模塊、 3個輸出模塊,優化減少為1個輸入模塊、2個 輸出模塊,結余模塊作為備用模塊;
(2)增加閉鎖和解鎖功能,閉鎖時正常生產, 解鎖時更換濾布;
(3)增加壓濾機與下部刮板輸送機的對應流 程指示功能,確保刮板機司機與壓濾機司機相互 配合,使設備運行正常;
(4)將三芯電纜線應用于遠方控制,減少材 料投入;
(5)簡化外部接線,降低事故率。
2·2·2 XMZ500/1500壓濾機控制系統的更新改造 用繼電器控制壓濾機松開濾板、壓緊濾板、 拉板、返回、保壓啟泵、超壓停泵、松開限位、過負荷停機等功能。
(1)對控制柜升級改造。采用繼電器控制壓 濾機的各項功能,將控制部件分成以8個繼電器為核心的8個模塊,模塊之間相互獨立,既簡化 了系統回路,又實現了松開濾板、壓緊濾板、拉 板、返回、保壓啟泵、超壓停泵、松開限位、過負荷停機等壓濾機所需的全部功能;油泵工作回路與其他控制回路分別設置,避免因動力回路頻繁啟動造成控制系統誤動作,同時為不帶負荷處理故障創造了條件。
(2)重新規劃壓濾機控制面板,用指示燈分別對應壓濾機的每一項功能,使壓濾機任何一項 操作變化都可以在柜面得到及時反映,并在系統 中設置相關閉鎖,確保司機操作正確。
(3)對外全部圍接線進行規范更新,為壓濾機加裝了接近開關和電接點壓力表,用來監測液 壓泵站和頭板的工作情況;利用電磁閥簡化泵 站,取消了原有的濾布清洗回路,減少了液壓回 路損耗,降低了故障率。
3 效益分析
古書院礦選煤廠煤泥水處理系統的改造,保證了生產連續穩定運行,減少了生產事故的發 生,降低了工人的勞動強度,便于生產管理,并 且獲得了較好的經濟效益。
3·1 產品回收率提高增加的經濟效益
(1)離心機改造后,優末煤產品回收率增加 了0·234%,以年入洗原煤100萬,t優末煤價格 300元/t計算,可創造經濟效益: 100×0·234% ×300 =70·2(萬元)。
(2)使用快速隔膜壓濾機后,因煤泥水濃度 超標每月影響洗煤生產的時間由4h縮短為2h。 每月洗煤時間增加2h,按每小時生產塊精煤產品 120t、洗塊煤與原煤差價60元/t計算,全年效 益: 2×12×120×60=17·28(萬元)。
上述兩項合計達87·48萬元。
3·2 減少材料投入成本
(1)KM300/2000型快速隔膜壓濾機的PLC 邏輯網絡功能優化前,每年消耗8個模塊,優化改造后每年消耗4個,每個模塊價格為2000元, 年節約模塊費8000元。另外,改造前使用的電 纜價格為68元/m,改造后用于壓濾機遠方控制的是三芯電纜線,價格為8元/m,全廠每年消耗200m,年節約費用(68-8)×200=1·2(萬元)。
(2)為XMZ500/1500壓濾機設計安裝新的電控系統,按市場價每臺至少需要6·5萬元,而該廠利用原有柜體對控制回路進行改造后,實現了相關功能。每臺僅需材料費1000元, 3臺合計可減少設備投入19·2萬元。
幾項合計,共節約材料成本21·2萬元。
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