引言

發(fā)展選煤，實現(xiàn)節(jié)能減排煤炭洗選是煤炭工業(yè)節(jié)能減排的重要手段，擴大原煤入洗量已是擺在我國選煤行業(yè)目前十分緊迫的任務(wù)，十一五期間還將新建煤礦規(guī)模4億t左右。全國原煤入選率預(yù)計超過50％，入選動力煤達到6億t，煉焦煤7億t。在十一五發(fā)展規(guī)劃中，我國政府對煤炭開發(fā)重點作出調(diào)整，由過去的“新建為主，整合為輔”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢蠟橹?，新建為輔”。專家認(rèn)為)我國煤炭行業(yè)開始進入以資源整合、提升改造為主的“大整合時代”。因此，選煤工業(yè)正朝著集約化、大型化、自動化方向發(fā)展，與此同時，必須要求與之相配套的選煤設(shè)備大產(chǎn)能、大型化、自動化。

細(xì)粒級煤泥過濾脫水設(shè)備發(fā)展概述

選煤廠的洗選深度不斷提高，用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的高要求和煤質(zhì)難選、泥化程度的嚴(yán)重，使得細(xì)粒煤脫水問題成為迫切需要解決的問題。隨著環(huán)保政策的貫徹落實，對煤炭洗選的副產(chǎn)品——浮選尾煤、原生煤泥水的處理要求也十分嚴(yán)格。目前我國選煤行業(yè)的精煤和尾煤過濾脫水設(shè)備主要有加壓過濾機和快速隔膜壓濾機等。隨著我國選礦業(yè)的發(fā)展，故障率高、運行成本高、單位能耗高的普通型壓濾機、帶式壓濾機、圓盤真空過濾機逐漸被選煤行業(yè)淘汰。加壓過濾機因其處理量大、自動化程度高、產(chǎn)品水分低而成為我國大型選煤廠精煤、原生煤泥脫水的主力設(shè)備。隨著加壓過濾機應(yīng)用的擴大和運行時間的考驗，其不足也表現(xiàn)得十分明顯：單位產(chǎn)量能耗高、運行成本大，對細(xì)粒級煤泥、難過濾煤泥適應(yīng)性差。KM系列快速隔膜壓濾機，它的推出徹底改變了普通廂式壓濾機故障多、運行成本高、自動化程度低、不適應(yīng)國內(nèi)選煤行業(yè)大發(fā)展的落后面貌，在選煤行業(yè)起到了領(lǐng)軍作用。經(jīng)過近幾年的實踐應(yīng)用，KM系列快速隔膜壓濾機表現(xiàn)出廣泛的適用性，無論是動力煤選煤廠還是煉焦煤選煤廠，在處理精煤、原生煤泥和浮選尾煤等多方面，KM系列快速隔膜壓濾機都能夠滿足用戶使用要求，目前現(xiàn)場在用設(shè)備達至lJ300余臺。但KM系列快速隔膜壓濾機一般小于500m2，產(chǎn)能在50～100t/h左右，與需要加壓過濾機的場合的處理量80～120t/h顯然不匹配，在這種場合采用KM型快速隔膜壓濾機就需要多臺，廠房和作業(yè)面積都受到制約。

DMl000/2500型快速隔膜壓濾機

為適應(yīng)大型選煤廠需求和解決加壓過濾機能耗高的問題，快速隔膜壓濾機——DMl000/2500型快速隔膜壓濾機，采用2500mm×2500mm的煤礦專用濾板，可與目前廣泛采用的90～120m2加壓過濾機一對一匹配，經(jīng)過優(yōu)化配置可以與目前世界上最大的160m2加壓過濾機的產(chǎn)量相適應(yīng)，這就為我國選煤行業(yè)踐行節(jié)能減排事業(yè)提供了可靠的設(shè)備保障。

技術(shù)突破

DMl000/2500型快速隔膜壓濾機是為適應(yīng)目前的經(jīng)濟發(fā)展和滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)管理，利用先進的制造、液壓及控制技術(shù)，依據(jù)現(xiàn)代壓榨過濾理論，對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化組合及模塊化設(shè)計的新一代快速隔膜壓濾機。它克服了目前國內(nèi)快速隔膜壓濾機過濾面積小、濾板尺寸小的設(shè)計難題，以快速隔膜壓濾機“大板短配置”的設(shè)計理念，并結(jié)合現(xiàn)代控制系統(tǒng)對壓濾系統(tǒng)的全自動運行方案進行革命性升級，真正達到了無人值守、數(shù)據(jù)自行監(jiān)測并調(diào)整、全過程自動運行，單位產(chǎn)能的運行成本、能耗和可靠性，相比其他過濾脫水設(shè)備有極大的優(yōu)勢。重要的技術(shù)突破反映在很多方面。

綜合產(chǎn)能

大單臺設(shè)備過濾面積達到1000m2，單循環(huán)產(chǎn)能25t，在快速隔膜壓濾機的設(shè)計思路上有新的突破，小時處理量視煤泥性質(zhì)，一般為60～120t左右。因此，在處理精煤時完全能夠與160m2加壓過濾機進行一對一匹配；而在處理尾煤或煤泥時，由于后者適應(yīng)面較窄，快速隔膜壓濾機更具備優(yōu)勢。3.2 采用2 500mm×2500mm型超大型煤炭專用濾板為了適應(yīng)各種煤質(zhì)條件下、各種選煤工藝中不同精煤及尾煤的特性。采集了300多種煤泥及精煤樣品進行過濾性能試驗，并對濾板的設(shè)計進行改進和創(chuàng)新，最終歸納總結(jié)了十幾種精煤及尾煤過濾專用濾板，在此基礎(chǔ)上，利用技術(shù)優(yōu)勢，開發(fā)DM型快速隔膜壓濾機制作了目前世界上最大的煤炭專用濾板一–2500mm×2500mm型濾板。

過濾面積

達到1000m2由于采用2500mm×2500mm型濾板，單板過濾面積達到10m2，為“大板短配置”設(shè)計提供了基礎(chǔ)，北京中水長推出了800～1000m2超大型DM系列快速隔膜壓濾機。

水分脫除

(1)采用煤礦專用濾板，濾液排出速度更快(3～5min)；

(2)采用高壓力水壓榨(1.6MPa)式隔膜濾板，濾餅水分低，濾餅二次脫水快；

(3)采用高壓干燥空氣進行強力穿流吹餅，使濾餅中殘余水分快速脫除。

多缸同步

采用多油缸同步怏速均勻壓緊及開啟技術(shù)，保證了濾板組可靠并壓緊在使用2000mm×2000mm型濾板時，我們采用了五缸同步壓緊技術(shù)，使用2500mm×2500mm型濾板后，采用9缸同步自適應(yīng)壓緊，確保濾板四周密封的壓緊力均勻，解決了大規(guī)格濾板的變形難題，提高了濾板的使用壽命。

濾板分組拉開、自動卸料

分組拉開機構(gòu)的液壓橋式制動保證了濾板到位準(zhǔn)確，自動運行有可靠的保障；由于分組快速拉開的間距較大，且濾餅的自重很大，加上濾板拉開過程中的偏轉(zhuǎn)力矩設(shè)計，使得濾餅的卸除干凈、完全自動化。

 

無人職守，自動化程度高，開車率高，可全天運行

為快速隔膜壓濾機設(shè)計研制的自動控制裝置通過非時間量參數(shù)控制(入料壓力、入料流量、濾液流量等)，實現(xiàn)了壓濾機從入料開始到卸料結(jié)束的自動控制，使得壓濾系統(tǒng)能夠真正全自動運行，無人職守。

安全、整潔的運行環(huán)境

DMl000/2500型快速隔膜壓濾機進行了更加人性化的設(shè)計，充分考慮到了操作者及管理者的操作習(xí)慣以及外界環(huán)境的安全整潔等問題。在自身工藝與上下游系統(tǒng)配合、液壓、電氣、壓榨、人身保護等各個方面作出了詳盡的設(shè)計。由于產(chǎn)能大，減少了壓濾機的配置臺數(shù)，減少了操作工人數(shù)量，有利于現(xiàn)場環(huán)境的維護。

快速隔膜壓濾機的發(fā)展之路

KM型快速隔膜壓濾機的發(fā)展中國的選煤界很早就認(rèn)識到了傳統(tǒng)壓濾機效率低下、處理量小、自動化程度低、勞動強度大等問題，并進行過試探性的引用外國快速隔膜壓濾機，但最終由于煤泥過濾性質(zhì)與壓濾機適用范圍存在差異，效果與預(yù)期差別巨大。國內(nèi)的幾家設(shè)計院、大學(xué)和壓濾機生產(chǎn)商也進行了不同程度的探討，最終均未達到理想的效果?；趪鴥?nèi)選煤行業(yè)過濾系統(tǒng)存在的種種問題，中煤裝備北京中水長固液分離技術(shù)有限公司就將全部力量用于快速高壓隔膜壓濾機的研制和生產(chǎn)上，在機器本身結(jié)構(gòu)、過濾元件選擇和過濾工藝設(shè)計等幾方面下功夫，最終完成了KM系列快速高壓隔膜壓濾機的研制。先后推出了XKG型快速高壓隔膜壓濾機和KM型快速高壓隔膜壓濾機。邯鄲某選煤廠研制了第一臺XKG250型快速隔膜壓濾機，之后于在中原某礦應(yīng)用了KM250型快速隔膜壓濾機，山東某礦成功運用了KM300型快速高壓隔膜壓濾機，淮南成功應(yīng)用了KMS00型快速高壓隔膜壓濾機，成為細(xì)粒級煤泥過濾脫水設(shè)備的主力軍。期間300多臺快速隔膜壓濾機先后投放市場，由于其處理量大、自動化程度高、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點，得到了用戶一致好評，改變了選煤廠煤泥水處理環(huán)節(jié)的落后面貌，引領(lǐng)我國壓濾機行業(yè)的發(fā)展。

DM型快速隔膜壓濾機的發(fā)展及系統(tǒng)特性

在KM500型快速隔膜壓濾機的基礎(chǔ)上，研制了DMl000/2500型快速隔膜壓濾機，該機的推出，堅持了“大板短配置”的設(shè)計理念，在濾板數(shù)量增加不多的情況下，極大的提升了產(chǎn)能，解決了與加壓過濾機處理量不匹配的問題。該機的系統(tǒng)工藝流程為：

(1)入料過濾階段。利用泵壓將料漿送入由隔膜板和廂式板組成的各個密封濾室內(nèi)，利用泵壓提供的過濾動力使濾液通過過濾介質(zhì)排出，完成液固兩相分離，直至物料充滿濾室。該階段采用變頻入料的方式，從4～6各端口快速均勻入料，保證入料前期物料填充均勻、后期過濾脫水徹底，以最低能耗的方式最大限度的利用了入料泵的填充及過濾作用，并且極大的避免了腔室中偏壓的產(chǎn)生，保護了濾板。

(2)壓榨脫水階段。在入料過濾階段結(jié)束后，采用1.6MPa的高壓水推動隔膜板的隔膜鼓起，對濾餅產(chǎn)生兩維方向的壓縮，破壞顆粒間形成的“拱橋”結(jié)構(gòu)，使濾餅進～步壓密，將殘留在顆粒間隙的濾液擠出。

(3)穿流吹風(fēng)階段。在壓榨脫水階段的同時，干燥的壓縮空氣進入腔室中吹透濾餅，置換出濾餅中的自由間隙水和毛細(xì)水，使濾餅進一步脫水。

(4)反吹階段。穿流吹風(fēng)階段結(jié)束后，壓縮空氣通入入料管道進行反吹，使中心孔殘余的高水分漿料等返回攪拌桶。

(5)分組拉開階段。反吹階段結(jié)束后，液壓系統(tǒng)將濾板快速分組拉開，卸料結(jié)束后自動將濾板再次快速合攏，完成整個工作循環(huán)，進入下一工作循環(huán)。

精煤過濾

目前，國內(nèi)選煤行業(yè)的精煤過濾系統(tǒng)主要有加壓過濾機和圓盤真空過濾機。其中圓盤真空過濾機和加壓過濾機屬于高能耗產(chǎn)品，一般情況下，圓盤真空過濾機處理精煤，產(chǎn)品水分為25％～32％，濾液濃度在30～509/L，過濾電耗在15kW·h/t以上。而加壓過濾機處理精煤，產(chǎn)品水分16％～24％，單位面積處理能力達500～900kg/(Ill2·h)，濾液濃度8～lOg/L，過濾電耗17kW·h/t左右(見表2)。近年KM型快速高壓隔膜壓濾機的誕生，表現(xiàn)了處理量大的優(yōu)點，又傳承了板框壓濾機能耗低、適應(yīng)面廣的特點，因此在處理精煤方面，快速高壓隔膜壓濾機都顯示出了極大的優(yōu)越性。 快速高壓隔膜壓濾機處理精煤，單位產(chǎn)能為120 kg/(m2·h)，產(chǎn)品水分一般為20％左右(壓榨壓力為1.5MPa)，濾液基本無固體物，濾液水可直接循環(huán)使用，同等處理量情況下電耗僅為0.7kW·h/t，大大節(jié)約了能耗和水耗。但由于長期以來，找不到能與加壓過濾機生產(chǎn)能力一對一匹配的產(chǎn)品，因此，高耗能的加壓過濾機的主導(dǎo)地位仍然難于撼動。但是DMl000/2500型快速隔膜壓濾機的出現(xiàn)則徹底打破這一技術(shù)壁壘，使得精煤過濾方面出現(xiàn)了產(chǎn)品含水率低、精煤損失少、能耗低且產(chǎn)量能與加壓過濾機一對一匹配的產(chǎn)品。與160m2加壓過濾機相比，DMl000/2500型快速隔膜壓濾機的產(chǎn)能與其相當(dāng)，而能耗遠(yuǎn)小于加壓過濾機，僅為加壓過濾機的1/5。

并且從基礎(chǔ)建設(shè)投資而言，加壓過濾機需要多層設(shè)計，而壓濾機只需要一層；從配套設(shè)備而言，加壓過濾機需要的遠(yuǎn)多于壓濾機(特別是空壓機部分)；從維護成本來看，加壓過濾機維護復(fù)雜，需要的維修工人的素質(zhì)及能力較高，而壓濾機則普通工人即可維護?？傊谖覈x煤行業(yè)規(guī)?；⒋笮突?、自動化和響應(yīng)節(jié)能減排號召的形勢下，在選煤廠的精煤過濾系統(tǒng)中，DMl000/2500型快速高壓隔膜壓濾機是一個既經(jīng)濟又實用，既環(huán)保又現(xiàn)代的設(shè)備，很有必要進行推廣使用。

原生煤泥過濾

在煤泥過濾方面，目前國內(nèi)選煤廠的選型依據(jù)主要是煤泥的泥化程度，煤泥的泥化程度較大的主要選擇隔膜壓濾機或快速隔膜壓濾機，泥化程度較小的、粒度分布均勻、且沒有粗煤泥回收工藝的多選用加壓過濾機甚至有部分選煤廠選用帶式壓濾機，其他混合類型的選型各不相同，主要都是依據(jù)自身煤泥的特性來決定。隨著國家對節(jié)能減排的日益重視，以及廂式(隔膜)壓濾機設(shè)計、制作的日益精良，其處理量大、效率高、水分低、自動化程度高等優(yōu)點逐步顯現(xiàn)，用以替代能耗較高的加壓過濾機和圓盤真空過濾機已成為過濾行業(yè)的趨勢。

但由于長期以來加壓過濾機以其較大的處理能力、連續(xù)生產(chǎn)且產(chǎn)品無需破碎直接可以配煤等優(yōu)勢一直占領(lǐng)原生煤泥過濾的半壁江山，而其能耗大、物料適應(yīng)面窄等問題成為一直困擾大型選煤廠的痛楚。因此DMl000/2500型快速隔膜壓濾機的出現(xiàn)，適應(yīng)了選煤廠原生煤泥以較低成本進行徹底脫水的要求。以處理原生煤泥為例，加壓過濾機產(chǎn)品水分20％～30％，單位面積處理能力達150～300kg/h，濾液濃度<10％，過濾電耗15kW·h/t；而用快速隔膜壓濾機，產(chǎn)品水分～般為22％～26％，濾液基本無固體物，過濾電耗<2kW·h/t。因此，在處理原生煤泥的能耗成本上，加壓過濾機既浪費電能，又增加運行成本。由于它對物料的粘度和粒度有較苛刻的要求，適應(yīng)面較窄。若將其應(yīng)用于灰分較大(超過40％)、細(xì)顆粒含量較大(–0.045mm超過50％)的煤泥時，不但達不到理想的效果，反而會因為煤泥水中難過濾物聚集過多，造成過濾系統(tǒng)癱瘓，增加運行成本。以東北某礦為例，該礦煤泥為原生煤泥，但粘度大、粒度細(xì)，加壓過濾機一直不能正常生產(chǎn)，需要大量加藥，處理每立方米煤泥料漿需加生石灰(Ca(OH)。)5kg：2.5元/m3；聚合氯化鋁(固態(tài))5kg：10元/m3；陰離子聚丙烯酰胺0.1kg：1.3元/m3；合計加藥成本達到13.8元/m3。而且由于煤泥或尾煤的過濾性能較差，其產(chǎn)量只能達到6～8t/h，噸干煤泥電耗高達48kW，電費24元/t，綜合處理成本高達37.8元/t。

在我國選煤屆的高端市場中，原生煤泥一般采用進口隔膜壓濾機或加壓過濾機脫水，價格均在600萬元以上。但很多地方，使用效果并不理想。例如，山西某礦，煤泥泥化現(xiàn)象較嚴(yán)重，致使原采用的德國和西班牙的壓濾機運行效果很差。具體表現(xiàn)為西班牙壓濾機成餅情況較差，夾心現(xiàn)象嚴(yán)重，循環(huán)時間長(30～40min)，設(shè)計產(chǎn)量9.5t/h，濾餅含水率32％~35％，而實際產(chǎn)量6t/h左右，水分36％’～42％；德國壓濾機循環(huán)時間45～55min，設(shè)計產(chǎn)量15t/h，濾餅含水率25％～30％，而實際產(chǎn)量13t/h左右，水分3％0～35％。最終該廠采用我公司一臺KM500型快速隔膜壓濾機，實際產(chǎn)量22.4t/h，含水率為24％～26％。

浮選尾煤過濾

在處理浮選尾煤時，國內(nèi)選煤廠大多選擇普通隔膜壓濾機或快速隔膜壓濾機，也有部分選廠采用圓盤真空過濾機或加壓過濾機。以河南某礦為例，將圓盤真空過濾機與快速隔膜壓濾機對比發(fā)現(xiàn)，兩種設(shè)備的平均濾液水濃度分別為25.59/L和0.69/L，真空過濾機較高的濾液水濃度嚴(yán)重影響了浮選效果，降低了分選效率。使用快速隔膜壓濾機后，實現(xiàn)了煤泥水閉路循環(huán)每年可多回收煤泥2000t，年凈增收入40萬元，同時減少了因外排水超標(biāo)罰款5000″–12000元。某礦采用加壓過濾機過濾浮選尾煤，最終效果極差，產(chǎn)能僅為8t/h，且能耗驚人，一年僅電費就要160萬元左右?？焖俑裟簽V機在處理尾煤和煤泥上優(yōu)勢很大，一般能夠達到70～80kg/(m2·h)，仍以一座300萬t的選煤廠為例，煤泥比例為12％，則年需要處理煤泥36萬t，只需要400m2的快速隔膜壓濾機2臺即可完成任務(wù)。濾液基本為澄清液，可作為洗煤循環(huán)水，無需加藥，維護簡單。噸干煤泥電耗僅為1～2kw·h。而DMl000/2500型壓濾機的出現(xiàn)則為600～2000萬t級的選煤廠提供了良好且數(shù)量較少的選型方案，如若上例為i000萬t選廠，則DMl000/2500型壓濾機只需要3臺即可解決全部煤泥處理問題，這與部分動力煤選廠用于過濾煤泥而選用的加壓過濾機數(shù)量相同。

與加壓過濾機能耗對比

為了進一步顯示快速隔膜壓濾機的低能耗、經(jīng)濟效益顯著的優(yōu)點，分別選擇了兩個實例進行對比，兩種情況下，加壓過濾機和快速隔膜壓濾機都正常工作。以450萬t/a某選煤廠處理浮選精煤為例，將KM350/2000型快速隔膜壓濾機與96m2型加壓過濾機進行了對比分析(見表2)，這兩種機型的處理量基本相當(dāng)，但KM350/2000型快速隔膜壓濾機處理噸干精煤用電量僅為0.7kW·h，而GPJ96型加壓過濾機噸干煤泥耗電為11.44kW·h，僅此一項KM350/2000型快速隔膜壓濾機每年LLGPJ96型加壓過濾機年節(jié)約電費152.3萬元(電費以0.5元/(kW·h)計)。此外KM350/2000型快速隔膜壓濾機}=LGPJ96型加壓過濾機節(jié)約備件費用10萬元，節(jié)約運行成本18萬元，總經(jīng)濟效益180.3萬元/a。以某400萬t/a動力煤選煤廠處理原生煤泥，煤泥含量為10％的動力煤選煤廠為例，根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況，對KM500/2000型快速高壓隔膜壓濾機和國產(chǎn)120m2加壓過濾機、進口120m2型加壓過濾機進行了對比分析，KMS00/2000型快速高壓隔膜壓濾機處理噸干煤泥用電量僅為1.85kW·h，而國產(chǎn)加壓過濾機噸干煤泥耗電為17kW·h，進口加壓過濾機耗電為18.5kW·h。僅節(jié)約電能一項KM500/2000型快速高壓隔膜壓濾機每年比國產(chǎn)加壓過濾機年節(jié)約電能606萬kW·h，比進口加壓過濾機節(jié)約電能666萬kW·h，電費以0.5元/(kW·h)計，比國產(chǎn)加壓過濾機和進口加壓過濾機分別節(jié)約303萬元/年和333萬元/年。此外，由于運行費用的節(jié)約，KM500型快速高壓隔膜壓濾機的運行費用僅為1.1元/t干煤泥，而國產(chǎn)加壓過濾機為7.16元/t，進口加壓過濾機為7元/t。這一項KM500型快速壓濾機又可比國產(chǎn)加壓過濾機節(jié)約242.4萬元/a，比進口加壓過濾機節(jié)約236萬元/a?？傊?，該案例中KM500型快速高壓隔膜壓濾機比國產(chǎn)加壓過濾機和進口加壓過濾機分別節(jié)約費用總和為545.2萬元/a和569萬元/a。

總 結(jié)

KM系列快速隔膜壓濾機是中煤裝備北京中水長固液分離技術(shù)有限公司原創(chuàng)設(shè)計的一種新型大產(chǎn)能、適應(yīng)面廣、能耗低、自動化程度高、運行可靠的環(huán)境友好型壓濾機，它的問世具有劃時代的意義，解決了多年來困擾選煤行業(yè)發(fā)展的煤泥水系統(tǒng)問題，已經(jīng)成為粘性煤泥過濾脫水的必選設(shè)備，開創(chuàng)了中國壓濾機行業(yè)高效、自動的新局面。

DMl000/2500型快速隔膜壓濾機從設(shè)計到生產(chǎn)再到應(yīng)用，都是中水長自主創(chuàng)新、原創(chuàng)設(shè)計的結(jié)果，都體現(xiàn)了科學(xué)性、合理性和時代性，它采用了世界上最大的、最先進的LENSER技術(shù)的KM型快速隔膜壓濾機專用濾板，具有處理量大、自動化程度高、運行穩(wěn)定性好、性價比好等特點，是新建大型或超大型選煤廠以及改擴建壓濾車間的最佳選擇。隨著我國選煤行業(yè)日益大型化，KM系列快速隔膜壓濾機仍然會朝著更適應(yīng)選煤行業(yè)發(fā)展的方向繼續(xù)前進。

綜上所述，DMl000/2500型快速隔膜壓濾機是順應(yīng)時代潮流，既符合當(dāng)前國內(nèi)選煤行業(yè)大發(fā)展的形式，又為我國節(jié)能減排事業(yè)貢獻一份力量。它的投入運行必將引領(lǐng)壓濾機行業(yè)開創(chuàng)一條新的道路，必將為中國的選煤行業(yè)走節(jié)能減排、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展之路做出卓越的貢獻。

作者簡介：王輝鋒教授