濟二選煤廠重介旋流器入料壓力不穩(wěn)分析

劉樹成

北京華宇工程有限公司選煤工程六所

本文針對濟寧二號煤礦選煤廠投產一年來生產過程中存在的旋流器入料壓力不穩(wěn)定問題，通過對合格介質桶有效高度、合格介質回流緩沖設施、旋流器入料潤濕管的大小等影響因素進行了深入分析，并結合現場情況進行了合理改造，使存在的問題得以解決，保證了生產的正常進行，同時為選煤廠設計和生產人員提供一定的指導作用。

1 概述

濟寧二號煤礦選煤廠原采用原煤預先篩分、動篩排矸、單一跳汰選煤工藝，由于工藝落后、分選效率差、精煤回收率低等問題，公司于2010年11月份開始著手對選煤廠進行技術改造，通過總承包招標形式進行，最終由北京華宇工程有限公司中標實施技術改造工作。

技術改造工作主要內容為新建重介分選系統(tǒng)，廠型為4.00Mt/a，采用的工藝為無壓三產品重介旋流器（直徑1350/950mm）分選。選煤廠于2013年4月份建成投產，經過一年多的生產，現場發(fā)現存在部分設計問題，其中“旋流器入料壓力不穩(wěn)定”問題值得分析和商榷。目前，合格介質泵入料壓力在0.2MPa 左右，與投產時的壓力（0.26～0.28MPa）差距較大，而且壓力忽高忽低，極不穩(wěn)定，已影響到原煤入洗量及產品的質量。針對此問題根據現場整改前后的情況在這里進行淺要的分析。

2 工藝問題的分析

選煤廠采用兩套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)主選設備為直徑1350/950mm 的無壓三產品重介旋流器，小時介質循環(huán)量為1800m3，配套合格介質桶為φ5200mm，V=60m3，配套合格介質泵流量為1800m3/h，實際生產過程中經常出現桶中介質四處外溢和旋流器入料壓力不穩(wěn)定現象，根據現場生產情況，針對以下問題進行分析。

1）合格介質桶的設計分析

正常生產時，是靠控制合格介質桶內液位來保持旋流器入料壓力的。如果生產時的液位過高，會造成停車時桶跑溢流的現象，增加介質損耗且污染廠房環(huán)境；液位過低，則不能有效控制旋流器入料壓力。通過總結在選煤廠設計及生產運行中的經驗發(fā)現：在設計合格介質桶時，不僅要考慮桶的有效容積，還必須考慮桶的有效使用高度。這里的有效使用高度是指正常生產時，桶內液位距泵入口的高度差。設計時，不能單從體積上考慮緩沖量的問題，桶的高度也一定要重點考慮。桶的有效使用高度一定要保持在2.5m 以上，否則合格介質泵很容易因回流介質擾流和泵的吸力影響而吸入空氣，不但會造成泵的氣蝕現象，影響泵的使用壽命，而且會引起旋流器的入料壓力不穩(wěn)定，對生產影響較大。當然桶的體積足夠大時在一定范圍內能彌補液位差的影響，但體積過大會使投資增加，設計宜從兩方面綜合考慮。

濟二選煤廠合格介質桶的總容量為60m3（見圖1）。工作時，去除分選設備及管道內的介質體積（回流介質）后，尚有約30m3有效容積。按緩沖能力來說，不存在問題。但桶的有效高度存在問題。如下圖所示，桶的設計高度為4.132m，出料口的中心高度為1.14m，生產時為保證停車介質回流量不使桶溢流，必須保證桶內留余有一定的儲量，根據設計管路和設備大小情況計算停車回流介質量在16m3左右，通過計算為保證停車時桶不溢流必須控制液位距溢流堰0.9m 左右，這樣生產時液位距合介泵的入料口中心高差僅1.967m。如此低的液位，在泵巨大的吸力及回流介質的擾流作用下，使空氣進入泵內，造成旋流器入料壓力忽高忽低現象，從而影響生產。

圖1 濟二選煤廠原設計合格介質桶

圖2 合格介質回流緩沖裝置

改造時，將桶加高了1.5m，使用效果良好，桶不再出現四處溢流現象，旋流器入料壓力變得穩(wěn)定。

2）合格介質回流分析

濟二選煤廠每臺合格介質桶回流管路包括脫介篩下合格介質管路和磁選精礦管路，脫介篩下合格介質距桶頂端垂直高差11m 左右，設計時管路出口無單獨緩沖裝置。桶上設置的防雜物篦網雖具有一定的緩沖作用，但由于高差造成的沖擊力巨大，使其使用壽命很短，很容易沖壞。巨大的沖擊使桶內形成很深的漩渦，造成局部液位進一步下降，從而使大量空氣進入合格介質泵，造成旋流器入料壓力不穩(wěn)定。

改造時，在入合格介桶的管路出口設置溢流式緩沖裝置（見圖2）。改造后，既防止回流對液位形成沖擊，也減少了煤泥水的外濺問題。對旋流器的入料壓力的穩(wěn)定也起到了一定保障作用。

3）潤濕管路的設計分析

旋流器入料潤濕管路的大小對旋流器的入料壓力的穩(wěn)定也有較大影響。

濟二選煤廠旋流器入料合格介質管路直徑為DN450，設計時采用潤濕管為DN150。生產過程中，潤濕管路上閥門只能開啟五分之一，再大則造成旋流器入料壓力迅速下降。潤濕管設計時采用DN150 的偏大，需靠閥門控制潤濕流量，造成閥門磨損嚴重。一個閥門只能使用一個多月就需要更換。而且在采用閥門控制潤濕流量時，閥門后端管路中流體不充盈造成氣體容易進入主管路，從而使旋流器入料壓力降低，影響旋流器分選。

通過后期將潤濕管更換為DN80 的管道后，閥門起到微調作用，磨損相對下降，旋流器的入料壓力相對穩(wěn)定。

4）其他影響壓力問題分析

除上述設計時存在的三點問題會影響旋流器入料壓力的不穩(wěn)定和變化，生產過程中如下幾點也會對其具有一定影響：

a.合格介質泵配套的變頻器或液力偶合器質量出現問題，至使泵的轉速下降，流量跟揚程下降，從而旋流器入量壓力下降；

b.合格介質泵的葉輪磨損問題，由于長時間的使用、磨損，葉輪磨損嚴重，致使流量與揚程下降，從而使旋流器入量壓力下降；

c.桶內鑄石脫落，堆積在泵入口處，影響合格介質順利進入泵內。

結語

重介選煤廠，旋流器的入料壓力至關重要，決定了該廠是否能夠生產出合格產品。在設計時要從合格介質桶的高度、容量，合格介質回流緩沖設施，潤濕管路大小等方面的設計充分考慮；在生產時，也要對設備運行情況時刻進行關注和分析，保證旋流器入料壓力的穩(wěn)定性，確保分選出合格產品。