SKT跳汰機(jī)高壓風(fēng)凈化方案分析

林國富, 婁德安

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012;2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

SKT跳汰機(jī)高壓風(fēng)凈化方案分析

林國富1,2, 婁德安1,2

(1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012;2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

針對部分跳汰選煤廠生產(chǎn)過程中時常出現(xiàn)的跳汰機(jī)電磁閥等氣動元件易損壞的問題，從提高其所用高壓風(fēng)潔凈度的角度入手，通過分析目前常用的高壓風(fēng)凈化方法，以一臺16 m2SKT跳汰機(jī)為例，提出了三種切實(shí)可行的高壓風(fēng)凈化方案，并對三種方案進(jìn)行了詳細(xì)分析，為保障跳汰生產(chǎn)的正常運(yùn)行提供了有益參考。

跳汰機(jī); 高壓風(fēng); 集中加油過濾裝置；凈化方案；冷干機(jī); 吸干機(jī)

在SKT型跳汰機(jī)選煤的過程中，控制器會按照一定的控制要求輸出控制脈沖至驅(qū)動板，從而驅(qū)動風(fēng)閥系統(tǒng)中的電磁閥通斷換向。在電磁閥通斷換向的過程中，作為控制風(fēng)的高壓風(fēng)推動風(fēng)閥系統(tǒng)中的氣缸閥芯上下運(yùn)動，進(jìn)而帶動風(fēng)箱內(nèi)的蓋板(滑)閥的打開和關(guān)閉。在蓋板(滑)閥開關(guān)的過程中，低壓風(fēng)進(jìn)入或排出機(jī)體，促使機(jī)體內(nèi)的水流產(chǎn)生脈動，從而達(dá)到原煤按密度分層的最終目的[1-2]。通過對SKT型跳汰機(jī)運(yùn)行過程的分析可以看出，高壓風(fēng)是其進(jìn)行原煤分選的前提條件和根本保證，高壓風(fēng)的潔凈與否直接影響著電磁閥的壽命和整個跳汰機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。目前SKT型跳汰機(jī)所用高壓風(fēng)一般來自于空壓機(jī)或礦井用風(fēng)系統(tǒng)，普遍采用的高壓風(fēng)凈化裝置是安裝于高壓風(fēng)入口處的，由可拆裝的過濾器、調(diào)壓閥及油霧器組成的集中加油過濾裝置(簡稱三聯(lián)體)。該裝置具有體積小，價(jià)格便宜，拆裝更換方便等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐應(yīng)用表明該裝置能夠?yàn)V除高壓風(fēng)中的大部分污染物，并實(shí)現(xiàn)對高壓風(fēng)壓力的再調(diào)整和油霧化處理，但在實(shí)際應(yīng)用中，高壓風(fēng)的含水量對其運(yùn)行效果影響較大。

1 問題分析

由于集中加油過濾裝置中的過濾器安裝在高壓風(fēng)的入口處，且高壓風(fēng)以切向進(jìn)入進(jìn)行旋風(fēng)分離，這就使高壓風(fēng)進(jìn)入過濾器后沿切線方向產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，離心力的作用使夾雜在高壓風(fēng)中的水珠分離出來，凝結(jié)于水杯里。在高壓風(fēng)中含水量不大的時候，該裝置能夠提供潔凈、油霧化的控制風(fēng)給跳汰機(jī)的風(fēng)閥系統(tǒng)，可保證跳汰機(jī)的正常運(yùn)行；但當(dāng)高壓風(fēng)中含水量較大的時候，經(jīng)過該集中加油過濾裝置作用后，高壓風(fēng)中會夾帶大量的液態(tài)油-水混合物，極易導(dǎo)致電磁閥閥芯、氣缸等氣動元件銹蝕，使元件損壞的幾率大大增加，影響整個跳汰機(jī)的正常運(yùn)行。在實(shí)際生產(chǎn)中這種情況時有發(fā)生。

對于此，現(xiàn)場只能多準(zhǔn)備一些電磁閥、氣缸等的備件，以便出現(xiàn)問題時及時更換，此外也沒有什么太好的解決辦法。本著對用戶負(fù)責(zé)的態(tài)度，需要積極探索解決這一問題的實(shí)質(zhì)性方法。

2 高壓風(fēng)的凈化原理

高壓風(fēng)中的污染物主要是水分、固體雜質(zhì)及油分等。對于固體雜質(zhì)，通常采用過濾法進(jìn)行凈化，就是讓高壓風(fēng)通過多孔的濾芯，濾除其中的固體雜質(zhì)。用戶可以根據(jù)所需過濾的固體雜質(zhì)的含量要求，選擇對高壓風(fēng)進(jìn)行粗過濾、精密過濾及超精密過濾[2,3]。目前SKT跳汰機(jī)集中加油過濾裝置中的過濾器采用的是25/50 μm的噴鑄銅質(zhì)濾芯，可以很好地濾除高壓風(fēng)中的固體雜質(zhì)，因此關(guān)于高壓風(fēng)中的固體雜質(zhì)，仍然可采用過濾器濾芯過濾的方法凈化。

相比于固體雜質(zhì)，高壓風(fēng)中的水分的干燥過程較為復(fù)雜，需要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及實(shí)用性對比后確定，目前對高壓風(fēng)的干燥處理，可采用的方法主要有冷干法、吸干法和旋風(fēng)分離法等。

(1)冷干法。冷干法的原理類似空調(diào)的原理，將高壓風(fēng)通過冷媒質(zhì)系統(tǒng)后，高壓風(fēng)的溫度被降低到飽和露點(diǎn)以下，其中的水分凝結(jié)成液態(tài)水分離出來，并通過自動排水裝置排出，以達(dá)到干燥高壓風(fēng)的目的。利用冷干法干燥高壓風(fēng)的裝置稱為冷干機(jī)，一般由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器及冷凝器等部件組成[2,4]。冷干機(jī)具有壓力露點(diǎn)高，空氣壓力損失小，設(shè)備投資少，運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，維護(hù)工作量小及無需控制入口高壓風(fēng)含油量等優(yōu)點(diǎn)，但其對高壓風(fēng)的干燥效果不如下面將要提到的吸干機(jī)。冷干機(jī)可以同時除去高壓風(fēng)中的水分、油分等液體污染物[4-6]，是目前國內(nèi)外應(yīng)用較多的高壓風(fēng)干燥裝置。

(2)吸干法。該法利用水分可以吸附在硅膠、分子篩或活性氧化鋁等干燥劑上的特點(diǎn)，利用干燥劑吸收高壓風(fēng)中的水分而獲得干燥的高壓風(fēng)。按照干燥劑吸水飽和后再生過程中是否需要供給熱量，可分為無熱再生吸干機(jī)和有熱再生吸干機(jī)，其中：無熱再生吸干機(jī)是利用變壓吸附原理，用干燥后占總量15%～20%的高壓風(fēng)作為再生風(fēng)，使已處于飽和狀態(tài)的干燥劑解吸再生；有熱再生吸干機(jī)采用兩個干燥劑儲罐，工作時一個儲罐對高壓風(fēng)進(jìn)行干燥，另一個儲罐利用外部提供的熱空氣使干燥劑水分蒸發(fā)而受熱脫水再生[4,6]。吸干機(jī)對高壓風(fēng)具有極佳的干燥效果，無需基礎(chǔ)安裝，但對其入口高壓風(fēng)含油量有一定要求，含油量過高的話，會影響干燥劑的吸水效果；并且當(dāng)高壓風(fēng)的溫度高于吸干機(jī)設(shè)計(jì)的最大入口溫度時，吸干機(jī)對高壓風(fēng)的干燥效果會大打折扣。在高壓風(fēng)含水量要求比較苛刻且溫度較高時，可以在吸干機(jī)的前端增加冷干機(jī)[7,8]。由于無熱再生吸干機(jī)在干燥劑再生時需要消耗一定量的干燥后的高壓風(fēng)，因此在考慮用氣量時，除滿足跳汰機(jī)用風(fēng)量要求外，還應(yīng)再增加一定的風(fēng)量作為干燥劑再生之用。

(3)旋風(fēng)分離法。該法無需外加動力，僅利用高壓風(fēng)自身的壓力，讓空氣旋轉(zhuǎn)流動，利用旋轉(zhuǎn)的離心力除去高壓風(fēng)中大部分的水分，從而達(dá)到凈化高壓風(fēng)的目的。常用的油水分離器就是利用旋風(fēng)分離法除水凈化高壓風(fēng)的[7]。該產(chǎn)品體積小，重量輕，價(jià)格便宜，目前跳汰機(jī)采用的集中加油過濾裝置中的過濾器兼具油水分離器的功能，但生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用表明，當(dāng)高壓風(fēng)中的水分含量較大時，該方法對高壓風(fēng)的凈化效果欠佳。

3 SKT型跳汰機(jī)高壓風(fēng)凈化方案

對SKT型跳汰機(jī)高壓風(fēng)的凈化而言，主要就是除去高壓風(fēng)中的水分和固體雜質(zhì)。跳汰機(jī)用高壓風(fēng)基本都是用螺桿空壓機(jī)將大氣壓縮后得到的，因此其中的雜質(zhì)一部分來源于空氣，一部分來源于螺桿空壓機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)，這也就決定了要解決跳汰機(jī)用高壓風(fēng)的凈化問題，只能在空壓機(jī)的高壓風(fēng)出口和跳汰機(jī)高壓風(fēng)入口之間采取措施。對于一臺16 m2的SKT型跳汰機(jī)而言，其所需的高壓風(fēng)的壓力在0.6～0.7 MPa，用氣量為3.2 m3/min，可采取以下幾種高壓風(fēng)凈化方案：

(1)方案1。鑒于目前SKT型跳汰機(jī)用的集中加油過濾裝置中可拆裝組合的過濾器兼具油水分離器的功能，因此可以在目前的集中加油過濾裝置中再加裝一級過濾器，形成由兩個過濾器、調(diào)壓閥及油霧器組成的四聯(lián)體裝置，實(shí)現(xiàn)對高壓風(fēng)的兩次固體雜質(zhì)過濾和兩次油水分離。該四聯(lián)體裝置需要增加的資金投入不足千元，且可自己組裝，簡單易行，不需要新增設(shè)備，在現(xiàn)有跳汰機(jī)零部件的基礎(chǔ)上即可實(shí)現(xiàn)。目前該方案已應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，較之前相比，采用該方案后，電磁閥等電氣元件損壞現(xiàn)象大有改觀，但根除的不是很徹底。

(2)方案2。在保證現(xiàn)有SKT型跳汰機(jī)零部件配置不變的前提下，在空壓機(jī)高壓風(fēng)管道出口至跳汰機(jī)集中加油過濾裝置高壓風(fēng)管道入口處增加一臺冷干機(jī)，使其與集中加油過濾裝置共同作用，以濾除高壓風(fēng)中的水分和固體雜質(zhì)，為跳汰機(jī)風(fēng)閥系統(tǒng)的氣動元件提供潔凈油霧化的高壓風(fēng)。按照16 m2SKT型跳汰機(jī)的高壓風(fēng)風(fēng)壓和用氣量，可選擇處理量為3.8 m3/min的LG-038N冷干機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。該冷干機(jī)高壓風(fēng)進(jìn)出口管均為DN40(1.5寸)管，通過螺紋連接接入現(xiàn)有高壓風(fēng)管道系統(tǒng)。考慮到收集冷干機(jī)運(yùn)行的過程中排出水的需要，將其靠近跳汰機(jī)側(cè)安裝，使其排出的水分直接進(jìn)入跳汰機(jī)。該方案需要增加的資金投入在 4 000元左右，設(shè)備廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)表明，該冷干機(jī)可濾除高壓風(fēng)中80%以上的水分，但實(shí)際干燥效果如何，還有待進(jìn)一步的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)。

(3)方案3。在保證現(xiàn)有SKT型跳汰機(jī)的零部件配置不變的前提下，在空壓機(jī)高壓風(fēng)管道出口與跳汰機(jī)集中加油過濾裝置高壓風(fēng)管道入口之間增加一臺吸干機(jī)，使其與集中加油過濾裝置共同作用，濾除高壓風(fēng)中的水分和固體雜質(zhì)，為跳汰機(jī)風(fēng)閥系統(tǒng)的氣動元件提供潔凈油霧化的高壓風(fēng)。按照16 m2SKT型跳汰機(jī)的高壓風(fēng)風(fēng)壓和用氣量，可選擇處理量為3.8 Nm3/min的LG-30AC無熱再生吸干機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。該吸干機(jī)高壓風(fēng)進(jìn)出口管均為DN25(1寸)管，通過螺紋連接接入現(xiàn)有高壓風(fēng)管道系統(tǒng)。盡管吸干機(jī)在使用過程中不需要考慮水分的回收問題，但為了保證其入口高壓風(fēng)的溫度不至于太高，同樣將其靠近跳汰機(jī)側(cè)安裝；由于吸干機(jī)對其入口高壓風(fēng)含油量有一定要求，因此在實(shí)際應(yīng)用中還需要視入口高壓風(fēng)含油量的多少，考慮是否需要增加前置的除油過濾器。該方案需要增加的資金投入至少為6 000元，設(shè)備廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)表明，該吸干機(jī)可濾除高壓風(fēng)中90%以上的水分，但如同方案2一樣，實(shí)際干燥效果也有待于實(shí)踐的檢驗(yàn)。

表1 冷干機(jī)與吸干機(jī)技術(shù)參數(shù)對比

綜上分析可知，方案1投入最少，方案2和方案3都需要消耗一定的電能，會增加整個選煤廠的運(yùn)行成本。三種方案中均可視生產(chǎn)現(xiàn)場具體情況的需要，在空壓機(jī)的出口處增加一個緩沖罐，一方面起到穩(wěn)壓的作用，另一方面讓空壓機(jī)輸出的高壓風(fēng)先經(jīng)過緩沖罐，分離出高壓風(fēng)中夾雜的部分固體雜質(zhì)和液體成分，起到一個粗凈化的作用，然后再經(jīng)過干燥機(jī)和過濾器進(jìn)一步凈化。

4 結(jié)語

通過研究分析目前高壓風(fēng)的凈化原理，探討了解決SKT跳汰機(jī)在選煤的過程中，由于高壓風(fēng)中污染物較多、不夠潔凈而時常損壞電磁閥等電氣元件的問題，并以一臺16m2SKT跳汰機(jī)為例，給出了三種切實(shí)可行的解決方案。在三種方案中，方案1投資最少，方案3凈化效果最好，各生產(chǎn)現(xiàn)場可按照適度凈化，確保跳汰機(jī)連續(xù)生產(chǎn)的原則，選擇適宜的高壓風(fēng)凈化方案。

[1] 魯 杰. SKT型跳汰機(jī)新技術(shù)綜述[J]. 潔凈煤技術(shù), 2005, 11(3): 38-40.

[2] 楊 康, 婁德安, 李小樂. SKT跳汰選煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù), 2008, 36(5): 1-4.

[3] 李 申. 壓縮空氣凈化原理及設(shè)備[M]. 杭州: 浙江大學(xué)出版社, 2005.

[4] 王榮生. 壓縮空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2013(12): 166-167.

[5] 劉大州. 壓縮空氣凈化方法[J]. 煤礦機(jī)械, 2001(5): 66-67.

[6] 吳世鳳. 蓄能型壓縮空氣冷凍干燥機(jī)系統(tǒng)性能模擬與研究[D].東南大學(xué), 2006.

[7] 宋寶亮. 壓縮空氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討[J]. 煤炭工程, 2006(3): 25-27.

[8] 孫全江, 李平方, 石建國. 冷干機(jī)和吸干機(jī)組合的壓縮空氣凈化系統(tǒng)優(yōu)化方案[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2012(26): 37-38.

[9] 鞠紅霞. 無熱再生吸干機(jī)前加裝冷干機(jī)的能耗分析[J]. 壓縮機(jī)技術(shù), 2009(4): 31-33.

Notes on the scheme of SKT jig high-pressure air purification

LIN Guo-fu1,2, LOU De-an1,2

(1. Tangshan Research Institute Co., Ltd., China Coal Technology & Engineering Group, Tangshan 063012, Hebei, China; 2. Hebei Province Coal Washing & Engineering Technology Research Center, Tangshan 063012, Hebei, China)

The trouble with the solenoid valve and other pneumatic elements frequency occurs during jigging operation in part of coal preparation plants. For tackling this problem, an investigation is made proceeding from the enhancement of the purity of high-pressure air. Based on an analysis of the high-pressure air purification methods currently in common use, 3 feasible purification schemes are proposed and applied on a 16 m2SKT jig by way of example. A detailed analysis and comparison is made in the paper of the 3 schemes proposed. The schemes provided a valuable reference for ensuring the normal jigging operation.

jig; high-pressure air; centralized oil filling and filtration mechanism; purification scheme; freeze dryer; absorption dryer

1001-3571(2016)04-0033-03

TD942

A

2016-01-11

10.16447/j.cnki.cpt.2016.04.009

林國富(1984—)，男，黑龍江省綏化市人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，從事跳汰機(jī)研究設(shè)計(jì)與選煤廠設(shè)計(jì)工作。

E-mail：linguofu119@126.com Tel：0315-7759458

林國富, 婁德安. SKT跳汰機(jī)高壓風(fēng)凈化方案探討[J]. 選煤技術(shù)，2016(4)：33-35.