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本文作者：馬嘯1杜雄偉2作者單位：1.山西省分析科學研究院2.太原煤炭氣化（集團）有限責任公司

加壓過濾機節能技術研究

1加壓過濾機的工作原理

在加壓過濾過程中，固體顆粒會在過濾介質一側形成濾餅。這是因為過濾介質本身較薄，故開始時阻力較小，較粗的顆粒受阻而滯留在過濾介質表面，致使后續的細顆粒難以通過過濾介質，從而在過濾介質表面形成濾餅。濾餅形成后，固體顆粒自身也會起到過濾介質的作用，隨著濾餅厚度的增加過濾阻力也不斷增加，當過濾阻力增加到一定程度時，過濾過程基本停止。這時，只有將濾餅去除，才能使過濾過程繼續進行。在此過程中，細粒物料極易堵塞過濾通道，影響過濾過程的進行。

2影響加壓過濾機工作效果的主要因素

有許多因素對加壓過濾機的工作效果有影響，這些因素主要包括入料濃度、工作壓差、粒度組成、氣泡含量、主軸轉速。不論對哪種物料進行加壓過濾時，都希望其工作參數為最佳值，即水分最低、產量最高、耗風量最小，電量最能有效利用［2］。

（1）入料濃度對工作效果的影響

不同的入料濃度在相同條件下所獲得的工藝指標存在較大的差異，能量消耗也存在明顯的差別。當入料濃度（質量濃度）高（大于250g/L）時,形成的濾餅厚（大于25mm），產量增加，耗風量小，系統能耗降低，低壓風機工作時間縮短，系統耗電量降低，但是會造成刮板壓力和產品水分增大（22％以上），所以入料濃度不能太高。反之，當入料濃度（質量濃度）低（小于150g/L）時，形成的濾餅薄（小于5mm），水分低，過薄的濾餅會導致跑風，使耗風量增加和加壓倉壓力下降，系統效率低，低壓風機工作時間延長，滿負荷工作造成電耗增加。因此，在用加壓過濾機處理浮選精煤時，入料濃度（質量濃度）一定要控制在180g/L～220g/L之間。

（2）工作壓力對工作效果的影響

在對物料進行加壓過濾時，如果其他因素固定，則壓力越大，水分越低，處理量越大；但當壓力增加時，濾餅的孔隙度會相應減小，此時濾餅的阻力會增大，水分排出的難度也會加大。因此，當工作壓力增加到一定值后，繼續增加工作壓力對加壓過濾機的處理量及濾餅水分的影響不大，而工作壓力提高，加大了系統中低壓風機的運轉負荷，增加了系統耗電量［3］。所以，確定合理的工作壓力是提高加壓過濾效率和節能降耗的主要因素，應根據不同的煤質選取合理的工作壓力。一般來說，易過濾煤泥的工作壓力約為0.21MPa，難過濾煤泥的工作壓力約為0.3MPa，系統電耗可以有效利用。

（3）粒度組成對工作效果的影響

浮選精礦的粒度組成對加壓過濾機的處理能力影響很大。精礦粒度組成均勻，則濾餅厚度適宜，脫水速度快，加壓倉倉壓穩定，低壓風機運轉平穩，耗能低，水分含量符合標準；相反，精礦粒度組成不均勻，會使加壓過濾機處理能力下降很大，且使濾餅水分升高，濾餅漏氣的同時會造成倉壓降低，使低壓風機運轉時間延長，增加電耗。這是因為，當同一種物料的粒度組成發生變化時，其所形成濾餅的過濾比阻也會相應發生變化，過濾比阻降低可加快同樣壓力下的成餅速度，提高過濾效率。然而，處理量提高的同時也會使耗風量增加，加大電耗。這就是說，入料應有合理的級配。當加壓過濾機入料平均粒度較小，尤其是0.075mm以下的粒級含量較高，或當0.5mm以上的粒度含量大于5％時要及時調整入浮煤泥水的粒度控制系統，保證精礦的粒度控制在合理的范圍。

（4）氣泡含量對工作效果的影響

加壓過濾機工作時需要通過給料泵將精礦打入加壓倉，當浮選精礦中含有大量氣泡時，會造成給料泵氣蝕而不上料，引起浮選機“冒槽”，使加壓過濾機無法正常工作，同時造成加壓過濾機實際料位偏低，濾板漏氣現象嚴重，倉壓降低，低壓風機工作時間延長，導致電耗損失。因此，隨著浮選入料粒度組成的變化，應及時調整藥劑濃度，避免虛泡形成。防止氣泡被直接吸入給料泵而影響加壓過濾機的工況，造成電耗損失。

（5）主軸轉速對工作效果的影響

采用加壓過濾機處理浮選精煤時，濾餅的形成速度很快。當主軸轉速減慢時會形成很厚的濾餅,而過厚的濾餅不僅比阻大、水分高，還會在過濾區提前卸餅而掉入礦漿槽內,造成大量壓縮空氣外逸，損失風壓，延長了低壓風機的運轉時間；當主軸轉速加快時形成的濾餅很薄，出現透風現象，風耗量增加，倉壓降低，也會造成系統耗電量增大。因此，一定要確定合理的主軸轉速，以便控制濾餅厚度。對同一種物料來說，在加壓過濾的整個過程中，從濾餅形成到脫水的前一段時間內過濾效果顯著，其后濾餅的厚度隨著過濾時間的延長而增加，過濾效果會逐漸減弱。這與物料的特性、工作壓差、入料濃度、粒度組成等因素有關。在物料中粗粒較多或入料濃度較高的情況下，要適當加快轉速；在處理難過濾物料和低濃度物料時，為延長過濾和脫水的時間，應適當放慢轉速。實踐證明：主軸轉速在0.4r/min～0.5r/min范圍內調節，濾餅厚度控制在8mm～16mm范圍內時，不僅產品質量能得到保證，而且倉內的壓力穩定，用風量少，低壓風機的電耗也會降低。

3加壓過濾機系統節能技術的研究

目前，該廠有加壓過濾機系統兩套，但在生產中若雙系統運轉，必將使電耗增加，但在末煤量大、精礦量多時，不開啟雙系統，將使泡沫溢流而進入生產系統，造成系統紊亂。另外，開兩套系統時，若來料不能完全滿足兩系統滿負荷工作，又會造成電耗損失，因此，從工業工程的角度出發，把握何時開啟雙車系統是提高精煤產率、降低電能消耗的關鍵。

（1）排料時間的把握

加壓過濾機系統機械運作一個正常的循環周期需要60s，考慮圓盤和刮板機的承載能力，加壓過濾機最佳排料周期應在76s～88s之間，這與精礦的濃度和粒度結構有關，低于這個時間，設備承載能力不夠，易造成設備損壞。在正常排料周期內若系統跑溢流就說明來料多，需要開啟雙系統，在正常排料周期外若系統跑溢流，就需要調整浮選機工況，提高精礦泡沫富集量，降低排料周期，減少設備損壞或保證加壓倉壓力穩定，減少風量損失，減少低壓風機功耗，不能開啟雙系統。

（2）入料量的分配

加壓過濾機在開啟雙系統時，應通過調節閥門來調整兩個給料桶的入料量，確保一套系統滿負荷工作，另一套系統根據供料桶內精礦的多少進行開停。這樣既能最大限度提高精煤產率，又能有效減少雙系統開車時間，降低設備無效運轉帶來的電耗。

（3）風機串聯提功效

該廠加壓過濾機系統中低壓風機風包各自獨立，為了提高每臺低壓風機風包的有效氣容量，我們把2臺加壓過濾機、6臺低壓風機的出風口串聯起來，結果在單臺加壓過濾機時運轉3臺低壓風機能滿足工藝需要，在雙系統運轉時，開啟5臺低壓風機就能保證2臺加壓過濾機倉壓穩定。

應用效果分析

在對加壓過濾機系統進行改造之前，該系統每洗選1t煤的電耗曾一度高達2.74kWh，比計劃規定的2.20kWh超過0.54kWh；在對加壓過濾機系統進行改造后，當年年底每洗選1t煤的電耗平均值僅為1.82kWh，比計劃減少了0.38kWh，從而最大限度地降低了運行成本，達到了節能降耗的目的。技術改造前后實際產生的經濟效果見表1。

結語

從工業工程的角度，工藝參數對于提高加壓過濾效率、降低系統電耗非常重要，一定要科學、合理地確定工藝參數，使加壓過濾機獲得產量大、風耗小、水分達標的最佳工藝指標，從而更好地發揮其作用。