阳泉五矿选煤厂压滤机滤液高效利用技术改造

冯志斌

（潞安化工集团阳泉五矿选煤厂）

阳泉五矿选煤厂已有30 a的历史，2021年4月山西省属国有企业改革划归为潞安化工集团。潞安集团要求生产精益求精及节能减耗，五矿选煤厂后续虽技改多次，但压滤车间一直沿用滤液只提供循环水箱用水的单一方式。压滤车间滤液处理流程单一，压滤工段所用的渣浆泵冷却水全部为自来水，若车间清水泵出现故障，将直接影响生产。为避免单靠清水泵供给冷却水并提高生产稳定性，对2台压滤机的滤液管路进行了技术改造，对压滤机加药装置进行了自动化改造，以达到滤液高效利用及节约自来水的目的［1］。

1 改造原因

潞安化工阳泉五矿选煤厂位于山西省平定县境内，缺水严重，导致自来水成本偏高，建厂以来，洗水系统一直未进行工艺优化，始终采用传统的洗水模式处理煤泥水。压滤车间的基本情况为二段浓缩后，经高频筛处理后的煤泥水直接通过管路打入压滤车间浓缩池，底流通过底流泵后，在搅拌桶中添加絮凝剂等药剂，经压滤机压滤后，煤泥成为产品销售，清水则直接打到洗煤主楼的7 层水箱循环再使用［2］，但主要存在以下问题。

（1）压滤产生的滤液清水浓度很低，全部给入洗水循环系统再循环，浪费严重。由于五矿选煤厂的煤质很差，原煤中夹带的岩浆泥也进入了洗水系统［3］。随着节能降耗与环保要求的日益严峻，分流出部分清水用于冷却泵或卫生清扫、降尘，降低厂区自来水总用量势在必行。

（2）压滤系统的给料一直采用搅拌桶加药后随管路一同进入压滤机分离，但依靠的是人工目测加药，加药的多少仅仅依靠观察或杆测煤泥水的浑浊程度，缺乏客观的科学指导，存在诸多不稳定因素［4］。如果加药过多，将导致结痂或挂壁，搅拌桶内的杂物会越来越多；如果加药过少，则导致药量不足，产生煤泥水浓度过高的问题。

（3）现有管路构造单一，冷却压滤车间所属泵的机械盘根和机械密封用水全部来自清水，一旦清水泵发生故障，将影响整个车间的生产，导致水系统停车，严重影响正常生产［5］。

（4）压滤车间所属的阀门灵活性差，且仅仅依靠人工开关，当有紧急情况发生时，人工劳动强度大且事故易发，会产有跑水现象，甚至产生压皮带或压刮板的情况［6］，严重制约产量的增长。

（5）压滤机的滤液池缺少分离装置，压滤机分离出的煤泥很容易掉落到分离出的清水中，导致滤液浓度增加［7］，进入到循环水中造成洗水浓度过高，而影响正常生产。

（6）压滤车间2台浓缩机分别通过给料泵单独给料至各自对应的压滤机，每台浓缩机产生的底流供应3 台压滤机，一旦某个浓缩机发生故障，则会导致一半的压滤机由于无法给料而停车［8］。因此，需对管路进行联通改造，保证压滤机不间断给料，稳定生产。

2 改造方案

2.1 压滤机滤液收集装置改造

压滤机采用人工卸饼的方式分离煤泥，由于阳泉五矿原煤煤质原因，洗水浓度波动较大，为了降低洗水浓度，依赖压滤车间对细颗粒进行处理。进入压滤机前的物料往往需要加入絮凝剂或氯化镁等化学药剂，致使煤泥水化学性质改变，压滤机压出的煤泥与滤布难以分离，职工劳动强度较大，小车需要通过取拉板卸料［9］。由于压滤车间采用人工卸煤泥的方式，煤泥在人工与机械的双重作用下重力不好把控，甚至出现失衡而滑向干净滤液槽的现象，成为技改的一大难题［10］。

经现场勘探及多次现场模拟试验，决定在收集槽加设铁板。在不改变收集槽高度的前提下，用预先制作好的铁板焊制45°的等长挡煤装置，增大煤泥滑入刮板的概率，防止煤泥滑入收集滤液槽内，影响滤液浓度。改造前后收集槽结构见图1。

2.2 增设电动阀门分流清水污水

在压滤层增加清水收集桶，压滤机部分澄清滤液将进入清水桶用于密封或盘根冷却。调整车间管路流向，在清水和污水管道加置分流三通和清水、污水阀门，使澄清滤液流入清水桶，污水进入滤池。在清水、污水分流过程中，需降低清水的滤液浓度，保证清水质量，同时需避免压滤机因滤布损坏或物料进入压滤机瞬间微细煤泥水颗粒穿过滤布导致清水滤液浓度加大的情况［11-12］。

为避免上述情况的出现，清水、污水阀门采用机械化程度较高的电动阀门，利用电动阀门开关的灵活性，加装监控设备。当滤布出现损坏或给料瞬间压力过大时，控制滤液流向，保证污水不流入清水桶，同时可有效避免煤泥水外泄，保障生产顺行。

2.3 增设自动加药装置

原有加药系统人工在压滤车间二层观察口处加药，厂区化验组的煤泥水浓度如不能及时更新，加药量将会出现偏差，现对压滤机的加药装置进行自动化改造，改善全部依靠人工加药而产生的药剂浓度过大或过小对煤泥与清水分离产生的影响［13］。

（1）由单一的搅拌桶加药，改为3 个部分组合加药，将药剂的分解、熟化、储备融为一体，每个独立的部分由隔板阻挡，隔板未全部封口，上方留有溢流缺口部分。阻挡煤泥等杂物进入储备药物的箱体，保证箱体内的药物不受外界影响。

（2）搅拌器改造。箱体改造后，搅拌器不连续作业，絮凝剂在水中的溶解程度提高，絮凝剂熟化程度也随之提高，减少了由于药剂不完全溶解而产生的挂壁或固体结痂增多的现象，同时可有效减少搅拌电机的电能消耗［14-15］。

（3）絮凝剂添加方式自动化改造。改造前，根据系统给出的指定浓度，岗位工将定量的絮凝剂干料倒入加药漏斗，设备自带的螺旋把絮凝剂带入溶解箱中。絮凝剂添加方式自动化改造后，絮凝剂的添加量由之前的人工确定变为由电动机的转速控制，增加的自动开关阀门与搅拌桶同时启动，大大提高了絮凝剂的溶解程度，产生溢流后，再流入熟化箱体部分。储药箱加设液体计量器，可对液体位置进行全面监测，自动控制系统中由液位高低加设控制节点；当絮凝剂溶解产生的液体到达最高限度时，将清水供给阀门自动关闭，同时向搅拌桶中添加干燥的絮凝剂；当液体位置在中部以下时，清水供给阀门与絮凝剂加药阀门同时开启，保证药剂充分溶解；当清水与药剂都触底时，液位检测仪将发出警报，系统自动停止给料，螺旋杆同步停止运转；当液位检测仪再次监测到药剂与水混合物比中部位置高时，加药与螺旋搅拌再次同时启动［16］。

2.4 水系统循环改造

改造前，清水全部使用选煤厂统一购进的自来水，车间的卫生清扫及降尘用水也使用购入的自来水，清水泵负荷很大。通过技术论证，压滤产生的滤液由于电动阀门与增加滤液挡板的共同作用，清水与污水的分离已能实现。通过底流泵与压滤一层增加清水箱并在原有基础上增加管路，实现滤液的充分利用。通过将设备管路并联连接，当设备出现故障时，能够切换至备用流程，保证生产的正常进行。

（1）在2 个浓缩池的底流泵给料系统中，连接612#浓缩机下方的615#泵出料管至611#浓缩池的底流泵出料管。当其中1个浓缩机出现故障时，通过控制电动阀门，将1 个浓缩池的底流打向所有压滤机，可有效解决因浓缩池故障而导致的压滤机全线停车情况。2 个浓缩池可根据设备状况、洗水浓度随时变换底流流向，滤液浓度也会得到有效保证［17］。

（2）在压滤车间一层加设管路与清水箱，合格的滤液流入清水箱。加设冷却泵专用管路，并入到清水泵提供冷却水的管路；加设清扫专用管路，改善清扫车间卫生；改造原循环水管路，使其部分进入循环水箱，部分用以冷却水泵与清扫；在降尘用水系统中接入滤液管路，用以车间降尘［18］。

改造前后洗水系统结构见图2、图3。

3 改造效果及效益分析

选煤厂压滤车间每天开车时间24 h，原有压滤车间一层清水泵的额定功率为5.5 kW，工业电费以0.6元计算，改造后电费可少支出2 376 元，每日节约用水量43 m3，节约水费283.8 元。改造前，絮凝剂添加依靠人工肉眼观测，加药系统改造后，絮凝剂使用量每天减少69 kg，在减少絮凝剂使用量的同时，提高了环保效益及经济效益。

4 结 论

潞安化工阳泉五矿选煤厂压滤车间滤液重复利用技改项目通过洗水系统管路及设备改造，实现了煤泥与清水的彻底分离，解决了压滤车间由于系统单一，煤泥分离程度不高而产生的清水浪费与絮凝剂添加不科学的问题。改造后降低了药剂耗量及水资源用量，环保效益及经济效益显著。