超高壓隔膜壓濾機(jī)在煤泥脫水工藝中的應(yīng)用研究

＊?jiǎng)⒓t宇 宋玉

（上海同臣環(huán)保有限公司 上海 200092）

引言

煤泥是濕法選煤過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，粒度小于0.5mm、固體含量在600g/L以上的煤漿，主要成分為煤粉和泥化的矸石，具有持水性強(qiáng)、水分含量高、黏性大、灰分含量高、熱值低、粒度細(xì)、微粒含量多等特點(diǎn)[1-5]。行業(yè)內(nèi)常采用加壓過(guò)濾機(jī)回收，大部分的選煤廠采用隔膜壓濾機(jī)對(duì)煤泥進(jìn)行脫水后回收使用。該工藝下泥餅的含水率在25%～40%左右，熱值提高低，后續(xù)還需干燥脫水才能實(shí)現(xiàn)真正的資源化利用，隨著我國(guó)環(huán)保相關(guān)政策越來(lái)越嚴(yán)格，安全性差、能源消耗高的干燥工藝的應(yīng)用也越來(lái)越少或已禁止采用。超高壓隔膜壓濾機(jī)通過(guò)提高進(jìn)泥壓力、壓榨壓力，從而大幅度地降低尾煤泥水分（減少選煤廠水分損失，降低補(bǔ)水量）、提高尾煤泥價(jià)值、摻配增效，經(jīng)超高壓隔膜壓濾機(jī)脫水后的煤泥含水率比普通壓濾機(jī)脫水后的煤泥含水率可降低5%～10%，平均提高發(fā)熱量400～500kcal左右，經(jīng)過(guò)破碎處理，最終煤泥產(chǎn)品的狀態(tài)近似于顆粒狀，摻入產(chǎn)品煤可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。

本文研究超高壓隔膜壓濾機(jī)對(duì)陜西省延安市某選煤廠的煤泥進(jìn)行處理，驗(yàn)證在調(diào)理藥劑相同，不同壓榨壓力、不同壓榨時(shí)間、不同型號(hào)濾布的情況下脫水后的煤泥含水率的變化。

1.試驗(yàn)部分

(1)污泥來(lái)源與性質(zhì)

試驗(yàn)所用煤泥取自陜西省延安市某選煤廠洗選過(guò)程中產(chǎn)生的煤泥水，該地區(qū)煤層頂?shù)装屙肥啄嗷?，洗選過(guò)程中會(huì)形成大量高黏性次生煤泥。這些煤泥粒度細(xì)、水分高、黏度大（具有高嶺土性質(zhì)）、透水性差，處理難度較大[6]。試驗(yàn)煤泥的基本特性見表1。

表1 煤泥基本性質(zhì)

(2)試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)設(shè)備包含TP型超高壓隔膜壓濾機(jī)、進(jìn)料隔膜泵、污泥調(diào)理攪拌罐、空壓機(jī)等設(shè)備以及所需的藥劑、測(cè)試濾布，其中超高壓隔膜壓濾機(jī)的主要性能參數(shù)如表2所示。實(shí)驗(yàn)儀器采用快速水分測(cè)定儀對(duì)煤泥的水分進(jìn)行檢測(cè)。

表2 主要性能參數(shù)

①超高壓隔膜壓濾機(jī)

試驗(yàn)采用的超高壓隔膜壓濾機(jī)相比普通壓濾機(jī)最大的特點(diǎn)是可以進(jìn)行二次壓榨（即由高壓水泵將水注入隔板內(nèi)部，漲鼓隔板來(lái)減小濾室容積，達(dá)到壓榨作用），且最大壓榨壓力達(dá)10MPa。其主要由機(jī)架、濾板、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成[7]，濾板為鋼制隔膜板，分隔板和配板，隔板為空心結(jié)構(gòu)，配板為實(shí)心板，隔板和配板交錯(cuò)相間排布形成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的濾室。

②進(jìn)料隔膜泵

隔膜泵的主要工作原理是在隔膜泵的兩個(gè)對(duì)稱工作腔中，各裝有一塊有彈性的隔膜，連桿將兩塊隔膜結(jié)成一體，在氣源進(jìn)口處安裝兩位五通電磁閥，壓縮空氣從泵的進(jìn)氣接頭進(jìn)入中間體后，推動(dòng)兩個(gè)工作腔內(nèi)的隔膜，驅(qū)動(dòng)連桿連接的隔膜同步運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，另一工作腔中的氣體則從其隔膜的背面排出泵外。

③污泥調(diào)理藥劑

由于該地區(qū)煤層頂?shù)装鍘r石泥化比較嚴(yán)重，是高嶺土的成分；以及受綜采綜掘生產(chǎn)工藝的影響，煤矸石的含量較高，煤泥水的灰分高、黏性大、粒度細(xì)，該類型的煤泥處理難度較大。故本次試驗(yàn)需添加調(diào)理藥劑來(lái)提高壓濾機(jī)的脫水性能。

(3)試驗(yàn)方法

待處理的濃縮池煤泥水通過(guò)輸送泵送至污泥調(diào)理攪拌罐內(nèi)進(jìn)行加藥調(diào)理，經(jīng)過(guò)助濾劑和絮凝劑調(diào)理后的煤泥通過(guò)高壓進(jìn)料隔膜泵泵入超高壓隔膜壓濾機(jī)中，在壓濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行壓榨脫水。具體工藝流程見圖1。

濕度是果蔬中的水分含量。果蔬在采收以后的運(yùn)輸期間發(fā)生失水現(xiàn)象是不可避免的。影響濕度的因素主要有果蔬本身的水分蒸騰強(qiáng)度和包裝的材料種類兩個(gè)方面?？刂茲穸鹊姆椒ㄖ饕性谒埾浠蛟诩埾渲杏镁垡蚁┍∧や亯|和定期澆水兩種。

圖1 工藝流程圖

(4)試驗(yàn)過(guò)程

①試驗(yàn)原泥含水率的測(cè)定

利用含水率測(cè)定儀對(duì)待處理的煤泥進(jìn)行含水率的測(cè)定，平行取樣3個(gè)，取平均值作為試驗(yàn)煤泥的最終含水率數(shù)值。

測(cè)試前先對(duì)測(cè)定儀進(jìn)行水平調(diào)整和內(nèi)部天平校準(zhǔn)；取濃縮池煤泥約2g放置在樣品盤內(nèi)并均勻攤開；設(shè)置干燥溫度105℃，按下干燥鍵進(jìn)行泥樣含水率的測(cè)定。

②污泥調(diào)理與壓榨

在污泥調(diào)理攪拌罐內(nèi)依次投加助濾劑和絮凝劑對(duì)煤泥進(jìn)行調(diào)理，經(jīng)過(guò)藥劑調(diào)理的煤泥通過(guò)高壓隔膜泵輸送至超高壓隔膜壓濾機(jī)內(nèi)，再通過(guò)高壓隔膜泵對(duì)煤泥進(jìn)行一次壓榨，當(dāng)煤泥充滿整個(gè)腔室后進(jìn)料過(guò)程結(jié)束。啟動(dòng)高壓壓榨泵，對(duì)煤泥進(jìn)行二次壓榨，在壓榨壓力的作用下，煤泥內(nèi)的大部分水分被擠出，實(shí)現(xiàn)深度脫水。

2.試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)濾布型號(hào)對(duì)煤泥脫水效果的影響

通過(guò)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在煤泥的深度脫水過(guò)程中，采用錦綸單絲PA800型號(hào)的濾布深度脫水后的煤泥出泥含水率低于采用丙綸復(fù)絲750B濾布的煤泥出泥含水率，且泥餅的脫落性更好。

(2)壓榨壓力對(duì)深度脫水效果的影響

在相同的進(jìn)泥時(shí)間（25min）、壓榨時(shí)間（20min）、泥餅厚度（55mm）和濾布種類（PA800）的情況下，第2組、10組、18組和第4組、12組、20組的不同進(jìn)泥壓力（1.0MPa、1.2MPa）對(duì)于煤泥深度脫水出泥含水率的影響如圖2。

圖2 壓榨壓力對(duì)煤泥深度脫水效果的影響

由圖2可知，在相同的進(jìn)泥時(shí)間、壓榨時(shí)間、泥餅厚度、濾布種類和進(jìn)泥壓力的情況下，壓榨壓力分別為6MPa、8MPa、10MPa三種壓力下，隨著壓榨壓力逐漸升高，煤泥經(jīng)深度脫水后的含水率呈下降趨勢(shì)，壓榨壓力從6MPa升至8MPa時(shí)煤泥含水率下降較明顯，當(dāng)壓榨壓力從8MPa升至10MPa時(shí)煤泥含水率下降較少。

(3)進(jìn)泥壓力對(duì)深度脫水效果的影響

分別從第2組、4組、第6組、8組、第10組、12組、第14組、16組、第18組、20組、第22組、24組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在相同的進(jìn)泥時(shí)間（25min）、壓榨時(shí)間（20min）、壓榨壓力（6MPa、8MPa、10MPa）、泥餅厚度（55mm）和濾布種類（PA800）的情況下，進(jìn)泥壓力的增加對(duì)煤泥深度脫水后出泥含水率的影響很小，只有0.1%左右。

試驗(yàn)表明，在煤泥的深度脫水過(guò)程中，進(jìn)泥壓力的變化對(duì)煤泥出泥含水率幾乎無(wú)影響。

(4)壓榨時(shí)間對(duì)深度脫水效果的影響

在相同的進(jìn)泥時(shí)間（25min）、進(jìn)泥壓力（1.0 MPa）、泥餅厚度（55mm）、壓榨壓力（6MPa、8MPa、10MPa）和濾布種類（PA800）的情況下，第2組、6組、10組、14組、18組、22組的不同壓榨時(shí)間（20min、15min）對(duì)于煤泥深度脫水出泥含水率的影響如圖3。

圖3 壓榨時(shí)間對(duì)煤泥深度脫水效果的影響

由圖3可知，在相同的進(jìn)泥時(shí)間、進(jìn)泥壓力、泥餅厚度、濾布種類和壓榨壓力的情況下，隨著壓榨時(shí)間的延長(zhǎng)，煤泥經(jīng)深度脫水后的含水率呈下降趨勢(shì)，試驗(yàn)的壓榨時(shí)間從15min增至20min，同等壓榨壓力條件下煤泥出泥含水率會(huì)降低1%～2%。試驗(yàn)表明，煤泥出泥含水率隨著壓榨時(shí)間的增加而降低，實(shí)際運(yùn)行中可通過(guò)調(diào)節(jié)壓榨時(shí)間來(lái)調(diào)整煤泥的出泥含水率。

3.結(jié)論

（1）單絲濾布（試驗(yàn)用PA800）更適合煤泥的深度脫水，脫水效果更好、泥餅脫落率更高。

（2）在壓榨壓力為8MPa的情況下，煤泥深度脫水后的含水率在17%左右，在降低含水率的同時(shí)也提高了煤泥的發(fā)熱量，從而大大提高煤泥的應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了煤泥的摻配增效。

（3）壓濾機(jī)進(jìn)泥壓力的變化對(duì)煤泥出泥含水率幾乎無(wú)影響。

（4）煤泥出泥含水率隨著壓榨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，實(shí)際運(yùn)行中可通過(guò)調(diào)節(jié)壓榨時(shí)間來(lái)調(diào)整煤泥的出泥含水率。

（5）本次試驗(yàn)只研究了壓濾機(jī)對(duì)煤泥進(jìn)行深度脫水時(shí)，隨著壓榨壓力的升高，煤泥的出泥含水率會(huì)下降，并未研究在最佳壓榨壓力下單批次時(shí)間的變化情況，后續(xù)還可繼續(xù)研究。