陽(yáng)泉五礦選煤廠壓濾機(jī)濾液高效利用技術(shù)改造

馮志斌

（潞安化工集團(tuán)陽(yáng)泉五礦選煤廠）

陽(yáng)泉五礦選煤廠已有30 a的歷史，2021年4月山西省屬國(guó)有企業(yè)改革劃歸為潞安化工集團(tuán)。潞安集團(tuán)要求生產(chǎn)精益求精及節(jié)能減耗，五礦選煤廠后續(xù)雖技改多次，但壓濾車間一直沿用濾液只提供循環(huán)水箱用水的單一方式。壓濾車間濾液處理流程單一，壓濾工段所用的渣漿泵冷卻水全部為自來(lái)水，若車間清水泵出現(xiàn)故障，將直接影響生產(chǎn)。為避免單靠清水泵供給冷卻水并提高生產(chǎn)穩(wěn)定性，對(duì)2臺(tái)壓濾機(jī)的濾液管路進(jìn)行了技術(shù)改造，對(duì)壓濾機(jī)加藥裝置進(jìn)行了自動(dòng)化改造，以達(dá)到濾液高效利用及節(jié)約自來(lái)水的目的［1］。

1 改造原因

潞安化工陽(yáng)泉五礦選煤廠位于山西省平定縣境內(nèi)，缺水嚴(yán)重，導(dǎo)致自來(lái)水成本偏高，建廠以來(lái)，洗水系統(tǒng)一直未進(jìn)行工藝優(yōu)化，始終采用傳統(tǒng)的洗水模式處理煤泥水。壓濾車間的基本情況為二段濃縮后，經(jīng)高頻篩處理后的煤泥水直接通過(guò)管路打入壓濾車間濃縮池，底流通過(guò)底流泵后，在攪拌桶中添加絮凝劑等藥劑，經(jīng)壓濾機(jī)壓濾后，煤泥成為產(chǎn)品銷售，清水則直接打到洗煤主樓的7 層水箱循環(huán)再使用［2］，但主要存在以下問(wèn)題。

（1）壓濾產(chǎn)生的濾液清水濃度很低，全部給入洗水循環(huán)系統(tǒng)再循環(huán)，浪費(fèi)嚴(yán)重。由于五礦選煤廠的煤質(zhì)很差，原煤中夾帶的巖漿泥也進(jìn)入了洗水系統(tǒng)［3］。隨著節(jié)能降耗與環(huán)保要求的日益嚴(yán)峻，分流出部分清水用于冷卻泵或衛(wèi)生清掃、降塵，降低廠區(qū)自來(lái)水總用量勢(shì)在必行。

（2）壓濾系統(tǒng)的給料一直采用攪拌桶加藥后隨管路一同進(jìn)入壓濾機(jī)分離，但依靠的是人工目測(cè)加藥，加藥的多少僅僅依靠觀察或桿測(cè)煤泥水的渾濁程度，缺乏客觀的科學(xué)指導(dǎo)，存在諸多不穩(wěn)定因素［4］。如果加藥過(guò)多，將導(dǎo)致結(jié)痂或掛壁，攪拌桶內(nèi)的雜物會(huì)越來(lái)越多；如果加藥過(guò)少，則導(dǎo)致藥量不足，產(chǎn)生煤泥水濃度過(guò)高的問(wèn)題。

（3）現(xiàn)有管路構(gòu)造單一，冷卻壓濾車間所屬泵的機(jī)械盤根和機(jī)械密封用水全部來(lái)自清水，一旦清水泵發(fā)生故障，將影響整個(gè)車間的生產(chǎn)，導(dǎo)致水系統(tǒng)停車，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)［5］。

（4）壓濾車間所屬的閥門靈活性差，且僅僅依靠人工開關(guān)，當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)，人工勞動(dòng)強(qiáng)度大且事故易發(fā)，會(huì)產(chǎn)有跑水現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生壓皮帶或壓刮板的情況［6］，嚴(yán)重制約產(chǎn)量的增長(zhǎng)。

（5）壓濾機(jī)的濾液池缺少分離裝置，壓濾機(jī)分離出的煤泥很容易掉落到分離出的清水中，導(dǎo)致濾液濃度增加［7］，進(jìn)入到循環(huán)水中造成洗水濃度過(guò)高，而影響正常生產(chǎn)。

（6）壓濾車間2臺(tái)濃縮機(jī)分別通過(guò)給料泵單獨(dú)給料至各自對(duì)應(yīng)的壓濾機(jī)，每臺(tái)濃縮機(jī)產(chǎn)生的底流供應(yīng)3 臺(tái)壓濾機(jī)，一旦某個(gè)濃縮機(jī)發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致一半的壓濾機(jī)由于無(wú)法給料而停車［8］。因此，需對(duì)管路進(jìn)行聯(lián)通改造，保證壓濾機(jī)不間斷給料，穩(wěn)定生產(chǎn)。

2 改造方案

2.1 壓濾機(jī)濾液收集裝置改造

壓濾機(jī)采用人工卸餅的方式分離煤泥，由于陽(yáng)泉五礦原煤煤質(zhì)原因，洗水濃度波動(dòng)較大，為了降低洗水濃度，依賴壓濾車間對(duì)細(xì)顆粒進(jìn)行處理。進(jìn)入壓濾機(jī)前的物料往往需要加入絮凝劑或氯化鎂等化學(xué)藥劑，致使煤泥水化學(xué)性質(zhì)改變，壓濾機(jī)壓出的煤泥與濾布難以分離，職工勞動(dòng)強(qiáng)度較大，小車需要通過(guò)取拉板卸料［9］。由于壓濾車間采用人工卸煤泥的方式，煤泥在人工與機(jī)械的雙重作用下重力不好把控，甚至出現(xiàn)失衡而滑向干凈濾液槽的現(xiàn)象，成為技改的一大難題［10］。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘探及多次現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，決定在收集槽加設(shè)鐵板。在不改變收集槽高度的前提下，用預(yù)先制作好的鐵板焊制45°的等長(zhǎng)擋煤裝置，增大煤泥滑入刮板的概率，防止煤泥滑入收集濾液槽內(nèi)，影響濾液濃度。改造前后收集槽結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

2.2 增設(shè)電動(dòng)閥門分流清水污水

在壓濾層增加清水收集桶，壓濾機(jī)部分澄清濾液將進(jìn)入清水桶用于密封或盤根冷卻。調(diào)整車間管路流向，在清水和污水管道加置分流三通和清水、污水閥門，使澄清濾液流入清水桶，污水進(jìn)入濾池。在清水、污水分流過(guò)程中，需降低清水的濾液濃度，保證清水質(zhì)量，同時(shí)需避免壓濾機(jī)因?yàn)V布損壞或物料進(jìn)入壓濾機(jī)瞬間微細(xì)煤泥水顆粒穿過(guò)濾布導(dǎo)致清水濾液濃度加大的情況［11-12］。

為避免上述情況的出現(xiàn)，清水、污水閥門采用機(jī)械化程度較高的電動(dòng)閥門，利用電動(dòng)閥門開關(guān)的靈活性，加裝監(jiān)控設(shè)備。當(dāng)濾布出現(xiàn)損壞或給料瞬間壓力過(guò)大時(shí)，控制濾液流向，保證污水不流入清水桶，同時(shí)可有效避免煤泥水外泄，保障生產(chǎn)順行。

2.3 增設(shè)自動(dòng)加藥裝置

原有加藥系統(tǒng)人工在壓濾車間二層觀察口處加藥，廠區(qū)化驗(yàn)組的煤泥水濃度如不能及時(shí)更新，加藥量將會(huì)出現(xiàn)偏差，現(xiàn)對(duì)壓濾機(jī)的加藥裝置進(jìn)行自動(dòng)化改造，改善全部依靠人工加藥而產(chǎn)生的藥劑濃度過(guò)大或過(guò)小對(duì)煤泥與清水分離產(chǎn)生的影響［13］。

（1）由單一的攪拌桶加藥，改為3 個(gè)部分組合加藥，將藥劑的分解、熟化、儲(chǔ)備融為一體，每個(gè)獨(dú)立的部分由隔板阻擋，隔板未全部封口，上方留有溢流缺口部分。阻擋煤泥等雜物進(jìn)入儲(chǔ)備藥物的箱體，保證箱體內(nèi)的藥物不受外界影響。

（2）攪拌器改造。箱體改造后，攪拌器不連續(xù)作業(yè)，絮凝劑在水中的溶解程度提高，絮凝劑熟化程度也隨之提高，減少了由于藥劑不完全溶解而產(chǎn)生的掛壁或固體結(jié)痂增多的現(xiàn)象，同時(shí)可有效減少攪拌電機(jī)的電能消耗［14-15］。

（3）絮凝劑添加方式自動(dòng)化改造。改造前，根據(jù)系統(tǒng)給出的指定濃度，崗位工將定量的絮凝劑干料倒入加藥漏斗，設(shè)備自帶的螺旋把絮凝劑帶入溶解箱中。絮凝劑添加方式自動(dòng)化改造后，絮凝劑的添加量由之前的人工確定變?yōu)橛呻妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，增加的自動(dòng)開關(guān)閥門與攪拌桶同時(shí)啟動(dòng)，大大提高了絮凝劑的溶解程度，產(chǎn)生溢流后，再流入熟化箱體部分。儲(chǔ)藥箱加設(shè)液體計(jì)量器，可對(duì)液體位置進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，自動(dòng)控制系統(tǒng)中由液位高低加設(shè)控制節(jié)點(diǎn)；當(dāng)絮凝劑溶解產(chǎn)生的液體到達(dá)最高限度時(shí)，將清水供給閥門自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)向攪拌桶中添加干燥的絮凝劑；當(dāng)液體位置在中部以下時(shí)，清水供給閥門與絮凝劑加藥閥門同時(shí)開啟，保證藥劑充分溶解；當(dāng)清水與藥劑都觸底時(shí)，液位檢測(cè)儀將發(fā)出警報(bào)，系統(tǒng)自動(dòng)停止給料，螺旋桿同步停止運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)液位檢測(cè)儀再次監(jiān)測(cè)到藥劑與水混合物比中部位置高時(shí)，加藥與螺旋攪拌再次同時(shí)啟動(dòng)［16］。

2.4 水系統(tǒng)循環(huán)改造

改造前，清水全部使用選煤廠統(tǒng)一購(gòu)進(jìn)的自來(lái)水，車間的衛(wèi)生清掃及降塵用水也使用購(gòu)入的自來(lái)水，清水泵負(fù)荷很大。通過(guò)技術(shù)論證，壓濾產(chǎn)生的濾液由于電動(dòng)閥門與增加濾液擋板的共同作用，清水與污水的分離已能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)底流泵與壓濾一層增加清水箱并在原有基礎(chǔ)上增加管路，實(shí)現(xiàn)濾液的充分利用。通過(guò)將設(shè)備管路并聯(lián)連接，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能夠切換至備用流程，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

（1）在2 個(gè)濃縮池的底流泵給料系統(tǒng)中，連接612#濃縮機(jī)下方的615#泵出料管至611#濃縮池的底流泵出料管。當(dāng)其中1個(gè)濃縮機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)控制電動(dòng)閥門，將1 個(gè)濃縮池的底流打向所有壓濾機(jī)，可有效解決因濃縮池故障而導(dǎo)致的壓濾機(jī)全線停車情況。2 個(gè)濃縮池可根據(jù)設(shè)備狀況、洗水濃度隨時(shí)變換底流流向，濾液濃度也會(huì)得到有效保證［17］。

（2）在壓濾車間一層加設(shè)管路與清水箱，合格的濾液流入清水箱。加設(shè)冷卻泵專用管路，并入到清水泵提供冷卻水的管路；加設(shè)清掃專用管路，改善清掃車間衛(wèi)生；改造原循環(huán)水管路，使其部分進(jìn)入循環(huán)水箱，部分用以冷卻水泵與清掃；在降塵用水系統(tǒng)中接入濾液管路，用以車間降塵［18］。

改造前后洗水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2、圖3。

3 改造效果及效益分析

選煤廠壓濾車間每天開車時(shí)間24 h，原有壓濾車間一層清水泵的額定功率為5.5 kW，工業(yè)電費(fèi)以0.6元計(jì)算，改造后電費(fèi)可少支出2 376 元，每日節(jié)約用水量43 m3，節(jié)約水費(fèi)283.8 元。改造前，絮凝劑添加依靠人工肉眼觀測(cè)，加藥系統(tǒng)改造后，絮凝劑使用量每天減少69 kg，在減少絮凝劑使用量的同時(shí)，提高了環(huán)保效益及經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 論

潞安化工陽(yáng)泉五礦選煤廠壓濾車間濾液重復(fù)利用技改項(xiàng)目通過(guò)洗水系統(tǒng)管路及設(shè)備改造，實(shí)現(xiàn)了煤泥與清水的徹底分離，解決了壓濾車間由于系統(tǒng)單一，煤泥分離程度不高而產(chǎn)生的清水浪費(fèi)與絮凝劑添加不科學(xué)的問(wèn)題。改造后降低了藥劑耗量及水資源用量，環(huán)保效益及經(jīng)濟(jì)效益顯著。