在选煤工业中常用的离心机有:振动卸料离心机、刮刀卸料离心机、沉降式离心机以及沉降-过滤式离心机[1,2]。刮刀卸料离心机主要用于细粒煤脱水;振动卸料离心机主要用于不小于05ｍｍ粒级煤炭产品脱水;沉降式离心机,主要用于易泥化的原生煤泥、浮选尾煤、浮选精煤的脱水以及洗水的澄清,因其脱水后产品水分偏高,故目前选煤厂用得较少;沉降-过滤式离心机主要用于浮选精煤脱水[3,4]。

2、煤炭产品脱水用离心机的现状

    与其它脱水机械相比,采用离心机脱水设备投资低、生产能力高,脱水效果好,耗电小,占地面积少,因此,离心机的发展和应用一直受到国内外选煤专家的广泛关注。

    2-1振动离心机

    振动离心机是具有轴向振动卸料的离心机,由转动部件、振动部件、润滑系统、筛篮、机座、机体等部分组成。

工作原理为:物料经机体上部的给料管运行到筛篮下部,因受离心力的作用而紧贴筛面;在轴向振动力的作用下,料层均匀地沿锥形筛网向筛篮大端移动,完成离心脱水过程;物料从筛篮大端甩出,落入机壳下部的排料口排出。物料的水分在离心力作用下透过料层和筛缝,甩向筛篮四周并沿壳体壁流向排水口排出。卧式振动离心机的传动机构使筛篮绕主轴旋转,并作轴向振动,强化了物料的脱水作用,并促使筛面上的物料向前移动。当物料层在抖动时,有助于清理过滤表面,防止筛面堵塞,减轻了物料对筛面的磨损。

    振动卸料离心机经几十年的发展和改进,技术不断完善。目前,卧式振动离心机筛篮最大直径可达1500ｍｍ,筛篮锥角在20～36°之间,分离因素为60～180,筛篮振幅15～10ｍｍ,单机处理能力最大可达400ｔ/ｈ。德国、美国、俄罗斯等产煤大国都有本国的系列振动离心机产品。比较著名的有德国产的ＨＳＬ、ＨＳＧ型卧式振动离心机、美国ＣＭＩ公司生产的ＶＣ型立式振动卸料离心机以及澳大利亚约翰芬雷公司生产的ＶＭ系列卧式振动离心机,目前国内进口较多的是约翰芬雷公司生产的ＶＭ1400型离心机。

    在国内,振动卸料离心机的主导机型为ＷＺＬ1000,有些选煤厂使用ＴＷＺ1300型卧式振动离心机和ＴＺ(或ＶＣ型)立式振动卸料离心机等,但这几种离心机在我国各选煤厂使用情况不佳,主要表现在:①振动参数不稳定、调整频繁;②主轴承、弹簧、连接螺栓易损坏,支座易开裂;③箱体漏油严重;④噪声大。另外,在国内选煤厂使用的振动离心机有ＷＺＴ1000(Ｃ)型、ＺＷＰ1000型、ＷＺＹ1400型、ＶＭ1400型等。

    2-2刮刀卸料离心机

    煤泥刮刀卸料离心机的工作原理为:物料通过入料口,经给料分配盘进入筛篮与螺旋刮刀之间,在离心力的作用下,煤中所含的水透过物料层,穿过筛网进入集水槽,从排液管排出,脱水后的产品由刮刀卸料。

    目前,国产的煤泥刮刀卸料离心机有ＬＬＬ型、ＬＬＬ1030×550Ｂ型、ＸＬ1000型等,这3种煤泥离心机与澳大利亚约翰芬雷公司(ＣＭＩＰｔｙＬｔｄ)生产ＦＣ1200型煤泥离心机主要技术特征对比见表2。

    从表2看出,同3种国产煤泥离心机相比,ＦＣ1200型处理量大,筛篮转速和刮刀转速低,有效截留粒度更低,达到001ｍｍ。从结构上说,ＦＣ1200型煤泥离心机筛篮倾角为13°,筛缝间隙为0375ｍｍ。筛篮和刮刀以较小的速度差同向旋转,保证了物料在筛篮中的停留时间,有利于降低产品水分。在传动系统中,电机采用卧式传动,用三角带带动传动轴经伞齿轮改向传动带动中间轴旋转,转速平稳。目前,我国的新集矿业集团、兖州矿业集团、大同煤业集团、永煤集团等先后进口了该类设备,主要用于重选工艺中粗煤泥回收、脱水。

    2-3沉降过滤式离心机

    沉降过滤式离心机是在沉降式离心机的基础上,于20世纪60年代中期开发的一种新型脱水设备。在结构上,它是沉降式和过滤式离心机的组合,故兼有两者的优点。属于该类的离心脱水机有美国的Ｂｉｒｄ型、德国的洪堡特维达格型、苏联的ＨＯＴЩ325型等。这种离心脱水机转筒分为两段,第一段为沉降段,第二段为过滤段。煤浆由给料管导入,当经过第一段时固体在离心力的作用下形成沉降层,溢流水从溢流口排出。第一段的沉淀层被螺旋推到第二段时在离心力的作用下进一步脱水,产品由排料口排出。沉降过滤式离心机适用于浮选精煤、尾煤、原生煤泥、旋流器底流以及管道输煤终端的脱水。

    国产的沉降过滤式离心机主要有ＴＣＬ型和ＷＬＧ型,都已形成系列产品,ＷＬＧ900沉降过滤式离心机是20世纪80年代初由唐山分院研制成功的,ＴＣＬ系列沉降过滤式离心机是引进美国Ｂｉｒｄ公司专项技术仿制的。ＴＣＬ1418型、ＷＬＧ1100×2600型与美国Ｂｉｒｄ公司生产的ＳＢ6400型离心机技术特征见表3。

    沉降过滤式离心机比沉降式离心机的沉淀物水分约低一半。这种离心机常用于浮选精煤、浮选尾煤和旋流器底流的脱水。固体回收率可达95%以上,产品水分可降至12%～20%,比真空过滤机滤饼水分低5～10个百分点,所需功率消耗比真空过滤机低20%。

3、煤炭产品脱水用离心机的发展方向

    随着煤炭市场激烈的竞争,对煤炭产品水分的要求必将日益严格,这就对其脱水设备提出了更高的要求。在我国煤炭产品脱水作业中,一方面,同先进的煤炭生产国相比,国产脱水用离心机无论是在设备加工精度、工艺性能、运行可靠性和使用寿命等方面都与进口同类设备存在较大差距;另一方面,为了保证设备的脱水效果,一些大、中型选煤厂则花费大量外汇,引进昂贵的进口设备。因此,开发研制大型、新型、高效、高可靠性的煤炭产品脱水用离心机对加快发展我国洁净煤技术,特别是选煤技术具有十分重要的意义。综合国内外煤炭脱水用离心机的发展现状,提出以下几点建议:

    (1)开发研制大型化、可靠性好、脱水效果好的卧式振动离心机,达到操作维护方便,易损件少,筛篮使用寿命长等优点。特别是对细粒煤脱水的大型卧振设备,一直受到世界各国选煤界普遍关注,在我国有关单位也曾开展过相关研究,但至今仍未实现工业应用。

    (2)刮刀卸料离心机是细粒煤脱水的有效设备,与ＦＣ1200型相比,国产同类设备因结构和材质上的差距,导致离心机整机的技术性能、固体回收率等都存在较大差异。如何吸取和借鉴国外先进经验,改进国产刮刀卸料离心机的结构,提高加工精度,改善整体性能是该类设备发展的主攻方向。

    (3)沉降过滤式离心机用于浮选尾煤和原生煤泥脱水时,因其处理量大,产品水分低,大大减轻了压滤机的负荷。但该机始终未能得到推广应用,一方面是由于受到技术水平、材质和加工精度和制造工艺的限制,难以保证质量,另一方面是由于研制单位不能根据出现的问题,去完善和改进,提高产品的质量。上述两个问题是发展国产沉降过滤式离心机需要重点解决的问题。

    (4)在对国内外离心机进行充分调研的基础上,分析各机型的优缺点,吸收和借鉴其设计制造的先进经验。

    (5)加强碳化钨等耐磨新材料的研究开发,同时研究耐磨材料粘接等辅助技术。

    (6)离心机制造厂家应努力提高设计加工技术水平和制造精度,确保离心机的质量。

    (7)加强离心机的自动控制,建立离心机结构参数的数学模型,优化离心机的结构设计。

    参考文献:

    [1]孙启才,金鼎五离心机原理结构与设计计算[Ｍ]北京:机械工业出版社,1987

    [2]梁汉文,王礼才,刘宗时ＷＺＴ1000新型卧式振动离心脱水机[Ｊ]选煤技术,1999(5)

    [3]张迁,李中林ＷＺＴ1000Ｃ型卧式振动离心机在太西选煤厂的应用[Ｊ]煤炭加工与综合利用,2001(5)