论文部分内容阅读
摘要：针对朱仙庄矿选煤厂煤泥水处理能力小，可用于增加耙式浓缩机的空地狭小，2010年，选煤厂技术改造时，设计布置深锥高效斜管浓缩机。阐述了斜管浓缩机安装、使用中存在的问题，解决办法以及改造方法。
关键词：斜管浓缩机；存在问题；倾斜板；底流浓度；溢流浓度
一、概述
朱仙庄矿选煤厂近年来入选原煤煤质变差，矸石和细粒级煤含量增加，灰分由原来的接近40%变化到现在的53%，并有逐渐增加到60%的趋势。原煤二次筛分效果变差，洗选系统细粒级的高灰细泥含量增加，改造前普通耙式浓缩机使用效果不理想，底流排料浓度通常小于300g/l，后续压滤系统压力大，压滤时间较长，压滤煤泥水分较高，单台设备压滤时间达1.5小时至3小时。矿井原煤产量增加，矿井日平均最大提升原煤能力达8000至9000吨，并有增大的趋势，原煤仓缓冲能力小，改造前选煤厂处理原煤能力不足。
朱仙庄矿选煤厂技术改造时，可用于增加浓缩机的空地狭小，须布置深锥高效斜管浓缩机。2010年，选煤厂技术改造时，设计布置了一台ITT—1212Z和三台ITT—1111Z高效斜管浓缩机。于2010年12月26日投入使用。
（一）ITT-Z高效斜管浓缩机投入使用后，存在以下问题：
1、二段浓缩机如果连续排料，底流浓度低，压滤机压滤时间长，需要3～5小时/循环；如果断续排料，则容易堵泵。
2、滤液回水少，造成生产系统缺水，只有用生产泵向系统补水。又造成压滤沉淀池涨肚子，洗水不能闭路循环。
3、由于ITT-Z高效斜管浓缩机是从中心入料，一段浓缩机溢流水通过溢流管分别向三个浓缩机垂直入料管入料，当溢流管内有空气时，进入浓缩机的煤泥水有气泡冒出，把已沉淀的煤泥水搅浑，使ITT-Z高效斜管浓缩机效果变差，溢流水浓度升高，满足不了洗煤生产的需要。
4、浓缩机底部容易堆积煤泥，当堆积一定高度或数量后突然垮塌，造成底流泵不上料或堵泵。
5、浓缩剂两侧集水槽安装高度不一样，造成单侧溢流或一端溢流，影响浓缩机的效果。
针对以上问题，朱仙庄矿选煤厂成立课题研究小组，对以上问题专门研究，逐项研究解决，并申报2011年集团公司过程研修课题。
二、ITT-Z高效斜管浓缩机的用途、结构和工作原理
（一）用途
在煤泥水处理过程中，煤泥的各种分选、回收和脱水设备不仅对入料煤泥的粒度有一定的要求，而且对浓度也有一定的要求，只有浓度合适才能达到理想的工艺效果。因此，煤泥水的浓缩、澄清成为煤泥水处理过程中一个必不可少的重要环节。目前选煤厂煤泥水的浓缩多采用自然沉降设备，即煤泥水在一定面积的设备里自然沉降或强化沉降，大部分固体颗粒沉降到底部成为浓缩产品，浓度相对减少的溢流水作为澄清水进行循环使用。ITT-Z高效斜管浓缩机由斜管块体、集水槽、斜管浓缩池等联合组成的浓缩、澄清设备，它使用介入斜管的手段来加快沉降速度、提高浓缩效果的一种高科技产品。
（二）结构
ITT-Z高效斜管浓缩机浓缩池为混凝土结构，它主要以下几部分组成：
1、浓缩池：用于容纳煤泥水（混凝土浓缩池由用户自建）。
2、斜管块体：用于加快沉降速度，提高沉降效率。
3、入料管：用于给浓缩机入料。
4、集水槽：用于快速排出浓缩池里的澄清水。
（三）工作原理
1、设备工作原理
煤泥水从入料管均匀进入浓缩机，在通过斜管时被高效浓缩、结团，结成大颗粒后依靠自身重力快速沉降至浓缩机锥底，再由煤泥底流泵输送到下一煤泥分选（脱水和回收）设备，同时澄清水不断上浮并收集到溢流水槽内，然后集中流入循环水池，再进行循环利用。
2、斜管高效原理
斜管主要通过缩短沉降时间来提高沉降效率。斜管片材料为玻璃钢瓦，使用高强粘合剂粘成斜管块体（倾斜角度65度，22片，每块面积0.5m2）。
斜管块体装好后，煤泥水在块体中间的断面形状为椭圆状，在靠近上侧管壁部分的煤泥颗粒由于重力作用也同时下沉，因上下侧壁距离较短，所以煤泥较为迅速沉淀到下侧壁上，然后沉淀的煤泥靠自重下滑，从而缩短了沉降时间。
在斜管浓缩机中，斜管块体的相邻两片倾斜板之间的垂直距离为S，倾斜板长度为l，，倾斜板某处的临界颗粒的自身沉降速度为v，水流沿倾斜板的速度为u，倾斜板与水平面之间的夹角为α，沉降槽宽度为B，倾斜板的空格数为N，溢流量为Q。
當煤泥水从两斜板之间流过时，上层倾斜板的长度应足以能保证使临界颗粒沿倾斜板长度方向运行时沉降到下层板面上，因此有：
s/v×cosα=l/（u-v×sinα）即：su=lv cosα+su sinα又：Q=NBsu
所以溢流体积量Q计算出的煤泥水处理体积为：
Q=NB（lv cosα+sv sinα）
在对斜管块体倾斜板间垂直距离S、倾斜板长度l及倾斜板与水平夹角α作进一步综合优化后，在斜管高度（竖直长度距离l sinα）内安装斜管是不安装斜管同等面积下处理量的13倍。
ITT-Z高效斜管浓缩机的煤泥沉淀过程是由在斜管高度内的高效浓缩和其后一段很长距离的自然沉降共同完成的。实践表明：ITT-Z高效斜管浓缩机处理量是同等面积、同等深度条件下自然沉降处理量的4～5倍。
（四）操作与使用
1、一般在主洗系统运行20～30分钟后开启煤泥底流泵。
2、生产过程中应保持稳定的底流排放量。
3、主洗系统停车后，由于浓缩池内仍有大量煤泥继续沉淀，一般需在主洗系统停车后30～40分钟后再停煤泥底流泵，严禁主洗系统停车后浓缩系统立即停车，以确保排净浓缩池内的煤泥。 三、生产过程中解决的问题
针对生产过程中存在的问题，研修人员认真研究、分析产生这些问题的原因，咨询了设备生产厂家的技术人员，结合朱仙庄矿选煤厂的实际情况，逐项处理、解决了以下问题：
（一）由于朱仙庄矿选煤厂洗出产品为动力煤，原煤不全部入洗，只洗筛上物大块或部分入洗，煤泥量相对较少。所以，二段浓缩机采取连续排料方式，底流泵扬水闸阀关闭2/3，以保证有连续、稳定的底流排放，即提高了底流浓度，又不會赌泵。
（二）排放到压滤车间的煤泥水先进入沉淀池，经过二次沉淀、浓缩后再打到压滤机压滤，缩短了压滤时间，一般一个小时左右即可压好一个循环，压滤机压出的滤液水可即时回到循环水箱，供洗煤循环使用。
（三）由于ITT-Z高效斜管浓缩机是从中心入料，一段浓缩机溢流水通过溢流管分别向三个浓缩机垂直入料管入料，当溢流管内有空气时，进入浓缩机的煤泥水有气泡冒出，把已沉淀的煤泥水搅浑，使ITT-Z高效斜管浓缩机效果变差，溢流水浓度升高，满足不了洗煤生产的需要。
在三个二段浓缩机的总入料管上垂直安装一根DN159管道，用以排放总入料管内的空气，避免了浓缩机的煤泥水有气泡冒出，提高了ITT-Z高效斜管浓缩机效果。
（四）浓缩机底部容易堆积煤泥，检查了三个二段浓缩机的锥底，发现锥底尺寸偏大，而底流泵设计采用吸入式进水管道，煤泥泵只能吸掉管口300×300mm内的煤泥，否则容易堆积煤泥，当堆积一定高度或数量后突然垮塌，造成底流泵不上料或堵泵。另外底流泵入料口不在锥底中心。
安排土建施工单位将锥底尺寸收为300×300mm，收光、抹平。将底流泵入料口调整至锥底中心。
（五）安排安装单位对一段斜管浓缩机、3个二段斜管浓缩机的集水槽调整，使斜管浓缩机的溢流能够均匀溢流，充分发挥斜管浓缩机的作用。
四、取得的效果
（一）通过以上问题的解决，取得了良好的效果。朱仙庄矿选煤厂煤泥水系统运行正常。在矿纪委的监察下，从2011年6月至今，选煤厂斜管浓缩机的溢流水浓度在5g/l以下，实现了清水洗煤，杜绝了煤泥水外排，达到了一级洗水闭路循环。取得了较好的经济效益和社会效益。
（二）从2011年4月至2012年3月份，生产煤泥数量：（三）经济效益估算：
1、在正常生产过程中，杜绝了煤泥水外排，实现煤泥厂内回收，每天比过去多回收干煤泥6吨，每年多回收干煤泥1980吨，创造直接经济效益：1980吨*330元/吨=65.34万元。
2、工艺改造和设备改造投入0.8万元；
3、增加电费成本：37KW×6H×330天=73260KW.H
73260×0.78=5.7142万元
4、水费成本：全年节约用水45000m3
45000 m3×0.5元/ m3 =2.25万元
5、环境成本：每年可节约环境治理费用：20万元
6、新增药剂费用：60吨×2040元/吨=12.24万元
7、节约介质费用：全年节约介质：100吨
100吨×680元/吨=6.8万元
合计：65.34-0.8-5.7142+2.25+20-12.24+6.8=75.63万元。
参考文献：
[1]ITT高效斜管浓缩机使用说明书。
作者简介：
彭继承（1963年2月），男，民族：汉；籍贯：安徽省濉溪县；职务：朱仙庄矿选煤厂副厂长 职称：工程师 工作内容：机电设备的安装、维修；选煤生产控制。
关键词：斜管浓缩机；存在问题；倾斜板；底流浓度；溢流浓度
一、概述
朱仙庄矿选煤厂近年来入选原煤煤质变差，矸石和细粒级煤含量增加，灰分由原来的接近40%变化到现在的53%，并有逐渐增加到60%的趋势。原煤二次筛分效果变差，洗选系统细粒级的高灰细泥含量增加，改造前普通耙式浓缩机使用效果不理想，底流排料浓度通常小于300g/l，后续压滤系统压力大，压滤时间较长，压滤煤泥水分较高，单台设备压滤时间达1.5小时至3小时。矿井原煤产量增加，矿井日平均最大提升原煤能力达8000至9000吨，并有增大的趋势，原煤仓缓冲能力小，改造前选煤厂处理原煤能力不足。
朱仙庄矿选煤厂技术改造时，可用于增加浓缩机的空地狭小，须布置深锥高效斜管浓缩机。2010年，选煤厂技术改造时，设计布置了一台ITT—1212Z和三台ITT—1111Z高效斜管浓缩机。于2010年12月26日投入使用。
（一）ITT-Z高效斜管浓缩机投入使用后，存在以下问题：
1、二段浓缩机如果连续排料，底流浓度低，压滤机压滤时间长，需要3～5小时/循环；如果断续排料，则容易堵泵。
2、滤液回水少，造成生产系统缺水，只有用生产泵向系统补水。又造成压滤沉淀池涨肚子，洗水不能闭路循环。
3、由于ITT-Z高效斜管浓缩机是从中心入料，一段浓缩机溢流水通过溢流管分别向三个浓缩机垂直入料管入料，当溢流管内有空气时，进入浓缩机的煤泥水有气泡冒出，把已沉淀的煤泥水搅浑，使ITT-Z高效斜管浓缩机效果变差，溢流水浓度升高，满足不了洗煤生产的需要。
4、浓缩机底部容易堆积煤泥，当堆积一定高度或数量后突然垮塌，造成底流泵不上料或堵泵。
5、浓缩剂两侧集水槽安装高度不一样，造成单侧溢流或一端溢流，影响浓缩机的效果。
针对以上问题，朱仙庄矿选煤厂成立课题研究小组，对以上问题专门研究，逐项研究解决，并申报2011年集团公司过程研修课题。
二、ITT-Z高效斜管浓缩机的用途、结构和工作原理
（一）用途
在煤泥水处理过程中，煤泥的各种分选、回收和脱水设备不仅对入料煤泥的粒度有一定的要求，而且对浓度也有一定的要求，只有浓度合适才能达到理想的工艺效果。因此，煤泥水的浓缩、澄清成为煤泥水处理过程中一个必不可少的重要环节。目前选煤厂煤泥水的浓缩多采用自然沉降设备，即煤泥水在一定面积的设备里自然沉降或强化沉降，大部分固体颗粒沉降到底部成为浓缩产品，浓度相对减少的溢流水作为澄清水进行循环使用。ITT-Z高效斜管浓缩机由斜管块体、集水槽、斜管浓缩池等联合组成的浓缩、澄清设备，它使用介入斜管的手段来加快沉降速度、提高浓缩效果的一种高科技产品。
（二）结构
ITT-Z高效斜管浓缩机浓缩池为混凝土结构，它主要以下几部分组成：
1、浓缩池：用于容纳煤泥水（混凝土浓缩池由用户自建）。
2、斜管块体：用于加快沉降速度，提高沉降效率。
3、入料管：用于给浓缩机入料。
4、集水槽：用于快速排出浓缩池里的澄清水。
（三）工作原理
1、设备工作原理
煤泥水从入料管均匀进入浓缩机，在通过斜管时被高效浓缩、结团，结成大颗粒后依靠自身重力快速沉降至浓缩机锥底，再由煤泥底流泵输送到下一煤泥分选（脱水和回收）设备，同时澄清水不断上浮并收集到溢流水槽内，然后集中流入循环水池，再进行循环利用。
2、斜管高效原理
斜管主要通过缩短沉降时间来提高沉降效率。斜管片材料为玻璃钢瓦，使用高强粘合剂粘成斜管块体（倾斜角度65度，22片，每块面积0.5m2）。
斜管块体装好后，煤泥水在块体中间的断面形状为椭圆状，在靠近上侧管壁部分的煤泥颗粒由于重力作用也同时下沉，因上下侧壁距离较短，所以煤泥较为迅速沉淀到下侧壁上，然后沉淀的煤泥靠自重下滑，从而缩短了沉降时间。
在斜管浓缩机中，斜管块体的相邻两片倾斜板之间的垂直距离为S，倾斜板长度为l，，倾斜板某处的临界颗粒的自身沉降速度为v，水流沿倾斜板的速度为u，倾斜板与水平面之间的夹角为α，沉降槽宽度为B，倾斜板的空格数为N，溢流量为Q。
當煤泥水从两斜板之间流过时，上层倾斜板的长度应足以能保证使临界颗粒沿倾斜板长度方向运行时沉降到下层板面上，因此有：
s/v×cosα=l/（u-v×sinα）即：su=lv cosα+su sinα又：Q=NBsu
所以溢流体积量Q计算出的煤泥水处理体积为：
Q=NB（lv cosα+sv sinα）
在对斜管块体倾斜板间垂直距离S、倾斜板长度l及倾斜板与水平夹角α作进一步综合优化后，在斜管高度（竖直长度距离l sinα）内安装斜管是不安装斜管同等面积下处理量的13倍。
ITT-Z高效斜管浓缩机的煤泥沉淀过程是由在斜管高度内的高效浓缩和其后一段很长距离的自然沉降共同完成的。实践表明：ITT-Z高效斜管浓缩机处理量是同等面积、同等深度条件下自然沉降处理量的4～5倍。
（四）操作与使用
1、一般在主洗系统运行20～30分钟后开启煤泥底流泵。
2、生产过程中应保持稳定的底流排放量。
3、主洗系统停车后，由于浓缩池内仍有大量煤泥继续沉淀，一般需在主洗系统停车后30～40分钟后再停煤泥底流泵，严禁主洗系统停车后浓缩系统立即停车，以确保排净浓缩池内的煤泥。 三、生产过程中解决的问题
针对生产过程中存在的问题，研修人员认真研究、分析产生这些问题的原因，咨询了设备生产厂家的技术人员，结合朱仙庄矿选煤厂的实际情况，逐项处理、解决了以下问题：
（一）由于朱仙庄矿选煤厂洗出产品为动力煤，原煤不全部入洗，只洗筛上物大块或部分入洗，煤泥量相对较少。所以，二段浓缩机采取连续排料方式，底流泵扬水闸阀关闭2/3，以保证有连续、稳定的底流排放，即提高了底流浓度，又不會赌泵。
（二）排放到压滤车间的煤泥水先进入沉淀池，经过二次沉淀、浓缩后再打到压滤机压滤，缩短了压滤时间，一般一个小时左右即可压好一个循环，压滤机压出的滤液水可即时回到循环水箱，供洗煤循环使用。
（三）由于ITT-Z高效斜管浓缩机是从中心入料，一段浓缩机溢流水通过溢流管分别向三个浓缩机垂直入料管入料，当溢流管内有空气时，进入浓缩机的煤泥水有气泡冒出，把已沉淀的煤泥水搅浑，使ITT-Z高效斜管浓缩机效果变差，溢流水浓度升高，满足不了洗煤生产的需要。
在三个二段浓缩机的总入料管上垂直安装一根DN159管道，用以排放总入料管内的空气，避免了浓缩机的煤泥水有气泡冒出，提高了ITT-Z高效斜管浓缩机效果。
（四）浓缩机底部容易堆积煤泥，检查了三个二段浓缩机的锥底，发现锥底尺寸偏大，而底流泵设计采用吸入式进水管道，煤泥泵只能吸掉管口300×300mm内的煤泥，否则容易堆积煤泥，当堆积一定高度或数量后突然垮塌，造成底流泵不上料或堵泵。另外底流泵入料口不在锥底中心。
安排土建施工单位将锥底尺寸收为300×300mm，收光、抹平。将底流泵入料口调整至锥底中心。
（五）安排安装单位对一段斜管浓缩机、3个二段斜管浓缩机的集水槽调整，使斜管浓缩机的溢流能够均匀溢流，充分发挥斜管浓缩机的作用。
四、取得的效果
（一）通过以上问题的解决，取得了良好的效果。朱仙庄矿选煤厂煤泥水系统运行正常。在矿纪委的监察下，从2011年6月至今，选煤厂斜管浓缩机的溢流水浓度在5g/l以下，实现了清水洗煤，杜绝了煤泥水外排，达到了一级洗水闭路循环。取得了较好的经济效益和社会效益。
（二）从2011年4月至2012年3月份，生产煤泥数量：（三）经济效益估算：
1、在正常生产过程中，杜绝了煤泥水外排，实现煤泥厂内回收，每天比过去多回收干煤泥6吨，每年多回收干煤泥1980吨，创造直接经济效益：1980吨*330元/吨=65.34万元。
2、工艺改造和设备改造投入0.8万元；
3、增加电费成本：37KW×6H×330天=73260KW.H
73260×0.78=5.7142万元
4、水费成本：全年节约用水45000m3
45000 m3×0.5元/ m3 =2.25万元
5、环境成本：每年可节约环境治理费用：20万元
6、新增药剂费用：60吨×2040元/吨=12.24万元
7、节约介质费用：全年节约介质：100吨
100吨×680元/吨=6.8万元
合计：65.34-0.8-5.7142+2.25+20-12.24+6.8=75.63万元。
参考文献：
[1]ITT高效斜管浓缩机使用说明书。
作者简介：
彭继承（1963年2月），男，民族：汉；籍贯：安徽省濉溪县；职务：朱仙庄矿选煤厂副厂长 职称：工程师 工作内容：机电设备的安装、维修；选煤生产控制。