带式压滤机尾矿性质与浓缩机沉降关系分析.doc

2011淮北选煤厂过程研修

带式压滤机尾矿性质与浓缩机沉降关系分析

桃园分厂
2011年10月

带式压滤机尾矿性质与浓缩机沉降关系分析
（桃园分厂 郭杰 郑思军 王光青 桑淑丽 刘陈陈）
一、选题背景
2010年初，皖北地区首台带式压滤机在淮北选煤厂桃园分厂调试成功并投入使用，大大缓解煤泥水处理压力，但由于带式压滤机是在原本运行平稳的系统上所新添加的一个套系统，与原生产系统共用一套循环水系统，打破了原有的洗水平衡，降低了循环水的质量，带压滤液水中残留的药剂和煤泥回到浓缩机中，给浓缩机新生煤泥的沉降带来一些影响，制约着生产。
二、研修过程
课题确立以后，研修人员积极对带式压滤机尾矿性质进行了全面细致的研究，开展大量的生产试验和设备效果评定检查。通过研究发现带式压滤机尾矿对其他系统均产生影响。
带式压滤机是通过物料在两条滤带间运行中，受到挤压和剪切作用，并受到重力作用使水分排出来，由于滤带作为过滤介质，其孔隙较大，部分细颗粒易在挤压过程中随滤液排出。因此，在脱水过程中必须借助较大剂量的絮凝剂，使物料首先絮凝成蓬松、强度高、透水性好的大絮团，然后在挤压作用下排出水分，絮团形成紧密滤饼，实现固液分离。
带式压滤机的脱水过程为：一定浓度的煤泥颗粒预先与无机凝聚剂充分均匀混合，煤泥颗粒的絮凝是在入料的过程中在管道内的螺旋形静态混合器内实现的。当煤浆和絮凝剂在压力管道中通过静态混合器时，受螺旋叶片的剪切作用，煤浆和药剂均匀混合形成可满足压滤的絮团。
1、对循环水系统的影响。
通过对系统水的流向分析，计算出由于带式压滤系统运行所产生的循环水的循环增量Δ，定量分析对洗水闭路循环系统的影响。
由于我厂采用的是一级洗水闭路循环，带式压滤系统内水的来源有三个途径：煤泥水所含水，使用药剂含水，循环喷水（用来冲洗带式压滤机滤带）。而损失水为产品带走水量，其余的水都回到循环系统中继续循环（如图1所示），现分别定量计算各部分所含水量，在找出循环增量Δ。
冲洗滤带的循环水

配置药剂所用水
产品带走
循环回系统中Δ

煤泥水中的水

图1：带式压滤系统水流向分析
煤泥中的水
取底流浓度为500g/L,查浓度对照表可得1L浓度为500g/L的煤泥水的重量为1177g，故1L煤泥水的含水量=1177-500=677g；桃园分厂带式压滤机1h煤泥水处理量在24m3左右，故1h煤泥带水量=24×103×677×10-6=16.248t
配制药剂用水
由于凝聚剂在1h内的用量较小所以配制凝聚剂的用水忽略不计，而絮凝剂1h的消耗量在4m³左右，而聚丙烯酰胺药剂颗粒易溶于水，其本身体积可忽略不计，故1h药剂带水量=4m³
循环喷水量
由于带式压滤系统的循环喷水由613循环水泵单独供给，613铭牌标示流量为900m³/h，所以1h的循环喷水量= 900m³/h
产品带走的水
24m3煤泥水（500g/L）中含有煤泥=24×0.5=12t(此为12t干煤泥),经测定滤饼的含水量在30%左右，故1h的产品带水量=12/（1-3/10）-12=5.142t
由以上数据得底流浓度为500g /L时，
循环回系统中的水量=煤泥中的水+配制药剂用水+循环冲水量-产品带走水量=915.106t /h
每秒回到循环系统中的水Δ=915.106/3600=0.254t /s
正是由于带式压滤系统是在原本的系统上又添加的一个新系统故Δ就是的在系统中循环的水的增加量。按照同样的方法可以算出底流浓度300g/L,400g/L的循环增加量
浓度g/L
300
400
500
Δ
0.256
0.255
0.254
分析与结论
从Δ值可以看出如果带式压滤系统正常运行，系统循环增加量是0.254t/s,而这些循环增加量最终会经过浓缩机的溢流口到达循环水池，这直接导致浓缩机溢流明显增大，这给我们的系统带来如下影响：
5.1浓缩机溢流过大，导致浓缩机内煤泥水流速变快，煤泥在浓缩机内的有效沉降时间变短，煤泥回收率下降，浓缩机清水层变得难以控制。
5.2未完全沉降的煤泥随浓缩机溢流进入循环水池，导致循环水质量下降，浑浊。而低质量的循环水无法满足日常生产的脱介和设备维护工作，给生产带来压力。
2、计算流入系统的残留药剂
试验方法和过程
煤泥
产品
回到系统
药剂
消耗部分
产品带走
回到系统中

图2：带式压滤系统药剂和煤泥流向分析
在带式压滤机运行的1h内，每10min对滤液水的浓度进行测定，分别取各浓度的滤液水1L烘干进行称重，与理论重量比较。实验结果如下表
时间min
10
20
30
40
50
60
测定浓度g/L
121
85
70
76
68
76
理论煤泥含量g
121
85
70
76
68
76
烘干称重
98.22
66.14
53.53
54.96
52.88
56.75
理论与实际差值δ
22.78
18.52
16.47
15.04
15.12
19.25
由带式压滤系统的物料组成可得。表中的δ值即为残留药剂。
分析结论
如带式压滤系统的残留药剂和煤泥在煤泥水系统内长期累积，煤泥水系统一直处在一种药剂过量的状态，导致浓缩机内的煤泥沉降速度过快，而残留的煤泥与新进入的煤泥附着，出现浓缩机底部煤泥过粘过硬。
3、应对措施：
针对如上两种情况，整合我分厂生产系统实际，特提出以下改造方案和应对措施
积极提升带压司机操作水平，保证产品质量减少残留药剂和煤泥量。
协调浓缩机岗位和带压岗位，根据浓缩机内的煤泥情况合理调整加药量
带式压滤机尾矿流向改造。将带式压滤机尾矿流向改到深锥浓缩机，让一部分煤泥颗粒中和尾矿内含有的药剂。由表1上的数据可以看到，深锥溢流中>0.045mm颗粒含量在10%左右。原煤煤质较差时，深锥浓缩机的溢流浓度在140g/l左右。深锥浓缩机溢流量按200m3/h计算，那么每小时深锥浓缩机溢流中约有2.8吨没有得到有效分离。
说明深锥浓缩机的分级能力还可以进一步提高。带压尾矿进入深锥浓缩机使煤泥颗粒加速沉降，这样既提高了中煤产率，又减少耙子中的煤泥量，减轻耙子的压力。
表1 深锥浓缩机溢流粒度组成对比（实验前后）
粒级mm
溢流％（实验前浓度:140g/l)
溢流％（实验后浓度:75g/l)
产率
累计
产率
累计
＋0.5
0.05
100
0.02
100
0.5～0.25
0.25
99.95
0.38
99.98
0.25～0.125
0.53
99.7
0.23
99.60
0.125～0.075
2.91
99.17
0.46
99.37
0.075～0.045
5.42
96.26
2.54
98.91
-0.045
90.84
90.84
96.37
96.37
小计
100

100

三、效益分析
改造前当底流浓度为500g/L时，滤液水平均的浓度为78g/l，改造后的平均浓度为49g/l，煤泥回收率得到有效提高。
改造前煤泥回收率=（500-78）/500=84.4%，预计改造后的煤泥回收率将为=（500-49）/500=90.2%，提高回收率=90.2%-84.4%=5.8%
桃园分厂每年处理原煤150万吨，煤泥含量平均在25%左右，故需要处理的煤泥量=150*25%=37.5万吨。
则每年可多回收煤泥量=37.5*5.8%=2.175万吨，按照煤泥平均价格元150元/t计算，则年创造经济效益=2.175×150=326.25万元。
通过研修过程，将带式压滤机的尾矿由“碍于生产”变成“利于生产”，进一步提高煤泥水系统的安全性且获得了极大的经济效益。