【正文】 熱能對(duì)煤進(jìn)行干燥，一般在比較嚴(yán)寒的地區(qū)采用。在國(guó)內(nèi),振動(dòng)卸料離心機(jī)的主導(dǎo)機(jī)型為WZL1000,有些選煤廠使用TWZ1300型臥式振動(dòng)離心機(jī)和TZ(或VC型)立式振動(dòng)卸料離心機(jī)等，但這幾種離心機(jī)在我國(guó)各選煤廠使用情況不佳,主要表現(xiàn)在：振動(dòng)參數(shù)不穩(wěn)定、調(diào)整頻繁；主軸承、彈簧、連接螺栓易損壞；支座易開(kāi)裂；箱體漏油嚴(yán)重；噪聲大。 振動(dòng)離心機(jī) 振動(dòng)離心機(jī)是具有軸向振動(dòng)卸料的離心機(jī)，由轉(zhuǎn)動(dòng)部件、振動(dòng)部件、潤(rùn)滑系統(tǒng)、篩籃、機(jī)座、機(jī)體等部分組成。物料的水分在離心力作用下透過(guò)料層和篩縫，甩向篩籃四周并沿殼體壁流向排水口排出。當(dāng)物料層在抖動(dòng)時(shí),有助于清理過(guò)濾表面，防止篩面堵塞,減輕了物料對(duì)篩面的磨損。目前,臥式振動(dòng)離心機(jī)篩籃最大直徑可達(dá)1500ｍｍ,篩籃錐角在20～36176。德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等產(chǎn)煤大國(guó)都有本國(guó)的系列振動(dòng)離心機(jī)產(chǎn)品。刮刀卸料離心機(jī)煤泥刮刀卸料離心機(jī)的工作原理為：物料通過(guò)入料口,經(jīng)給料分配盤進(jìn)入篩籃與螺旋刮刀之間,在離心力的作用下，煤中所含的水透過(guò)物料層，穿過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)入集水槽，從排液管排出，脫水后的產(chǎn)品由刮刀卸料。從離心脫水機(jī)的分類表中可以看出：同3種國(guó)產(chǎn)煤泥離心機(jī)相比，ＦＣ 1200型處理量大,篩籃轉(zhuǎn)速和刮刀轉(zhuǎn)速低,有效截留粒度更低,達(dá)到0 01mm。篩縫間隙為0375ｍｍ。在傳動(dòng)系統(tǒng)中,電機(jī)采用臥式傳動(dòng)，用三角帶帶動(dòng)傳動(dòng)軸經(jīng)傘齒輪改向傳動(dòng)帶動(dòng)中間軸旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速平穩(wěn)。例如：沉降過(guò)濾式離心機(jī)。在結(jié)構(gòu)上,它是沉降式和過(guò)濾式離心機(jī)的組合，故兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)。這種離心脫水機(jī)轉(zhuǎn)筒分為兩段：第一段為沉降段,第二段為過(guò)濾段。第一段的沉淀層被螺旋推到第二段時(shí)在離心力的作用下進(jìn)一步脫水，產(chǎn)品由排料口排出。 國(guó)產(chǎn)的沉降過(guò)濾式離心機(jī)主要有TCL型和ＷLG型，都已形成系列產(chǎn)品，WLG900沉降過(guò)濾式離心機(jī)是20世紀(jì)80年代初由唐山分院研制成功的，ＴＣＬ系列沉降過(guò)濾式離心機(jī)是引進(jìn)美國(guó)Bird公司專項(xiàng)技術(shù)仿制的。沉降過(guò)濾式離心機(jī)比沉降式離心機(jī)的沉淀物水分約低一半。固體回收率可達(dá)95%以上，產(chǎn)品水分可降至12%～20%,比真空過(guò)濾機(jī)濾餅水分低5～10個(gè)百分點(diǎn)，所需功率消耗比真空過(guò)濾機(jī)低20%。在我國(guó)煤炭產(chǎn)品脫水作業(yè)中：一方面，同先進(jìn)的煤炭生產(chǎn)國(guó)相比，國(guó)產(chǎn)脫水用離心機(jī)無(wú)論是在設(shè)備加工精度、工藝性能、運(yùn)行可靠性和使用壽命等方面都與進(jìn)口同類設(shè)備存在較大差距；另一方面，為了保證設(shè)備的脫水效果，一些大、中型選煤廠則花費(fèi)大量外匯，引進(jìn)昂貴的進(jìn)口設(shè)備。綜合國(guó)內(nèi)外煤炭脫水用離心機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀,提出以下幾點(diǎn)建議：開(kāi)發(fā)研制大型化、可靠性好、脫水效果好的臥式振動(dòng)離心機(jī)，達(dá)到操作維護(hù)方便,易損件少，篩籃使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。刮刀卸料離心機(jī)是細(xì)粒煤脫水的有效設(shè)備，與FC1200型相比,國(guó)產(chǎn)同類設(shè)備因結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上的差距，導(dǎo)致離心機(jī)整機(jī)的技術(shù)性能、固體回收率等都存在較大差異。沉降過(guò)濾式離心機(jī)用于浮選尾煤和原生煤泥脫水時(shí)，因其處理量大，產(chǎn)品水分低，大大減輕了壓濾機(jī)的負(fù)荷。上述兩個(gè)問(wèn)題是發(fā)展國(guó)產(chǎn)沉降過(guò)濾式離心機(jī)需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。加強(qiáng)碳化鎢等耐磨新材料的研究開(kāi)發(fā)，同時(shí)研究耐磨材料粘接等輔助技術(shù)。加強(qiáng)離心機(jī)的自動(dòng)控制，建立離心機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化離心機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本課題主要就是進(jìn)行洗煤廠中洗煤脫水工藝一環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖21所示：以PLC作為工具對(duì)精煤脫水控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。圖21 精煤處理系統(tǒng)工藝流程離心脫水是以離心力場(chǎng)實(shí)現(xiàn)液固分離的過(guò)程，其設(shè)備主要有各類離心機(jī)。 表21 離心脫水機(jī)的分類沉降式過(guò)濾式三足式上懸式上部卸料下部卸料振動(dòng)卸料活塞排渣人動(dòng)排渣離心卸料臥室活塞卸料臥室刮刀卸料噴嘴排渣進(jìn)動(dòng)卸料管式螺旋卸料沉降—過(guò)濾組合式室式碟式蝶式卸料雙極單極多級(jí)雙極單極多級(jí)螺旋卸料沉降過(guò)濾組合式在選煤脫水工業(yè)中常用的離心機(jī)有:振動(dòng)卸料離心機(jī)、刮刀卸料離心機(jī)、沉降式離心機(jī)以及沉降過(guò)濾式離心機(jī)等。與其它脫水機(jī)械相比，采用離心機(jī)脫水設(shè)備投資低、生產(chǎn)能力高,脫水效果好，耗電小，占地面積少，因此，離心機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用一直受到國(guó)內(nèi)外選煤專家的廣泛關(guān)注。浮選精煤的脫水一般在過(guò)濾機(jī)中進(jìn)行，浮選精煤過(guò)濾脫水后的濾餅水分，隨精煤性質(zhì)和過(guò)濾機(jī)性能的不同而異，通常濾餅水分在20%30%之間。水是煤中的雜質(zhì)，含水量高的煤不利于用戶使用和冬季運(yùn)輸，且增加貨運(yùn)量，浪費(fèi)運(yùn)輸財(cái)力；因此，選煤廠的出廠產(chǎn)品須盡量降低水分。這些因素大致包括如下幾個(gè)方面：入料粒度組成：入料的粒度組成均勻且平均粒度較粗時(shí)，可得到較低水分的濾餅。這樣構(gòu)成的濾餅既有利于水的滲透，又不致于使濾餅的通氣性太好而使濾扇內(nèi)部的真空度下降。平均粒度較粗的煤泥，其單位重量的總表面積較小，故過(guò)濾后單位重量煤泥表面攜帶的水分也較少，因此可得到較低水分的產(chǎn)品。但摻入的粗煤泥量不宜太多，而且粒度不應(yīng)大于2mm否則物料在過(guò)濾機(jī)槽內(nèi)容易分層、產(chǎn)生沉淀，使過(guò)濾機(jī)不能正常工作。表現(xiàn)在濾餅變薄且水分較大，濾餅卸落困難，濾液中固體含量較多等方面。由于入料濃度增加，獲得同樣厚度的煤餅所析出的濾液量少，形成必要厚度的濾餅所需的吸濾時(shí)間短，而濾液中的固體顆粒主要是濾扇處在過(guò)濾區(qū)時(shí)因礦漿中水的滲透而攜帶進(jìn)來(lái)的，所以濾液中固體的流失隨入料濃度的增加而減少。但入料濃度過(guò)大時(shí)，形成的濾餅過(guò)厚，過(guò)濾阻力太大，致使過(guò)濾效果變差，濾餅水分增加；所以過(guò)濾入料濃度不宜過(guò)高。礦漿粘度礦漿粘度對(duì)過(guò)濾效果的影響是顯而易見(jiàn)的。影響浮選泡沫產(chǎn)品粘度的因素主要是泡沫產(chǎn)品中細(xì)泥含量和浮選藥劑的性能。此時(shí)不但濾餅較薄，而且因?yàn)V餅中大量細(xì)泥時(shí)存在而使過(guò)濾阻力增大，致使濾餅水分較大。因?yàn)樗鼈兂Ｉ煞€(wěn)定、牢固的泡沫，這不但提高了過(guò)濾機(jī)入料的粘度，而且泡沫吸附在濾扇上時(shí)也增加了脫水的困難。在選擇和使用浮選藥劑時(shí)，要選擇對(duì)泡沫產(chǎn)品脫水不產(chǎn)生不良影響的起泡劑。在操作過(guò)程中，要盡量減少浮選精煤中細(xì)泥的含量，為其過(guò)濾脫水創(chuàng)造良好的條件。真空過(guò)濾機(jī)一般應(yīng)在400500mmHg的條件下工作。影響過(guò)濾機(jī)真空度的因素很多，除過(guò)濾系統(tǒng)的工作狀況外，還與機(jī)槽中礦漿液位的高低等操作因素有關(guān)。（1）加強(qiáng)真空泵的維護(hù)和檢修，使真空泵有足夠的真空度和抽氣量，﹒min 抽氣量和400mmHg 以上的真空度。經(jīng)驗(yàn)表明使用軟化水冷卻真空泵效果較好；如使用硬水，應(yīng)定期清除泵內(nèi)積存的污垢。（2）要保持真空系統(tǒng)處于良好的密封狀態(tài)。對(duì)采用自動(dòng)卸水裝置的氣水分離器要經(jīng)常清理，及時(shí)檢修，保持閥門開(kāi)閉靈活。（4）經(jīng)常清洗濾布和濾扇，發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)修補(bǔ)。過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定過(guò)濾機(jī)吸濾時(shí)間和干燥時(shí)間，因而影響著濾餅的厚度和水分。所以，要同時(shí)考慮過(guò)濾機(jī)的處理能力和濾餅水分來(lái)選擇過(guò)濾機(jī)的轉(zhuǎn)速。在實(shí)際生產(chǎn)中，選擇過(guò)濾機(jī)轉(zhuǎn)速的依據(jù)是：入料的粒度組成、入料濃度、煤餅厚度和卸料效果等。入料濃度較大時(shí)，濾餅增厚速度較快，為了保證濾餅水分，宜采取較快的轉(zhuǎn)速，以避免濾餅過(guò)厚而影響產(chǎn)品水分。卸料效果圓盤式真空過(guò)濾機(jī)靠壓風(fēng)吹落實(shí)現(xiàn)卸料，在吹落濾餅的同時(shí)也清掃了濾布。壓風(fēng)由瞬時(shí)吹風(fēng)裝置采控制，其卸料效果取決于風(fēng)壓、風(fēng)量和吹風(fēng)相位。隨著浮選精煤中細(xì)粒級(jí)含量的增多，吹風(fēng)風(fēng)壓有所提高，但是風(fēng)壓過(guò)大會(huì)使濾布的損壞加劇。在實(shí)際生產(chǎn)中，吹風(fēng)壓力的確定受多方面因素的影響，如濾餅厚度、粘性、濾布性質(zhì)和濾布的工作狀態(tài)以及是否使用凝聚劑等，所以應(yīng)視具體情況來(lái)選定風(fēng)壓。在選擇濾布時(shí)，不但要考慮到經(jīng)濟(jì)效果，同時(shí)要考慮到它的脫水性能。濾布的孔徑越大，濾布的過(guò)濾阻力越小，但濾液中固體流失將增多。為避免在小拱形成的過(guò)程中大量的細(xì)粒隨濾液滲透到濾扇內(nèi)而流失，對(duì)于細(xì)粒含量較多的入料，要選用較小孔徑的濾布。一般過(guò)濾浮選精煤用孔徑為6080 網(wǎng)目的濾布。目前，我國(guó)選煤廠多使用尼龍或不銹鋼絲濾布。鋁制的扇形濾板較木質(zhì)和竹質(zhì)的濾板脫水效果好，可降低水份2%4%，塑料濾板脫水效果更好。浮選精煤在流動(dòng)中，特別在受到?jīng)_擊作用后，會(huì)產(chǎn)生大量泡沫。當(dāng)攜帶有濾餅的濾扇露出礦漿面時(shí)，它們就會(huì)掛在濾餅的表面上。在實(shí)際生產(chǎn)中，大多采用在過(guò)濾機(jī)槽內(nèi)液面下入料的方式。當(dāng)然噴水量不宜過(guò)大，以免影響過(guò)濾礦漿的濃度。另外，PLC開(kāi)發(fā)費(fèi)用中，軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用所占的百分?jǐn)?shù)正得到穩(wěn)定的增長(zhǎng)。繼電器控制系統(tǒng)的控制功能是用硬件繼電器實(shí)現(xiàn)的，而PLC的控制功能主要是用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。繼電器接觸器控制是按并行方式工作的，也就是說(shuō)是按同時(shí)執(zhí)行的方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個(gè)繼電器同時(shí)動(dòng)作，而PLC是以反復(fù)掃描的方式工作的，它是循環(huán)地連續(xù)逐條執(zhí)行程序，任意時(shí)刻它只能執(zhí)行一條指令，PLC是以串行方式工作的，這種串行工作方式可以避免繼電器控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配的問(wèn)題。模板式一般由CPU、電源、內(nèi)存、I／O模板及底板或機(jī)架和簡(jiǎn)易編程器。選得合適與否至關(guān)重要，是系統(tǒng)配置中首先要進(jìn)行的。電源模板可以與CPU模板合二為一，也可是分開(kāi)的，是依據(jù)PLC用的工作電源種類、規(guī)格以及是否為]／0模板提供工作及信號(hào)電源，以及容量需要來(lái)選擇的。FO點(diǎn)數(shù)可多可少，但其最大數(shù)量受CPU所能管理的基本配置能力限制。擴(kuò)展配置可充分利用CPU、內(nèi)存、外設(shè)資源，使PLC的單點(diǎn)費(fèi)用降低。擴(kuò)展配置可分為遠(yuǎn)程擴(kuò)展配置、當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展配置等。根據(jù)功能劃分，特殊單元大體為高速計(jì)數(shù)器單元、位置控制單元、模擬輸入／輸出單元、溫度檢測(cè)單元等。它是通過(guò)總線與PLC連接，CPU可向它讀寫數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速計(jì)數(shù)的控制。位置控制單元是用于運(yùn)動(dòng)部件的位置及速度控制，是數(shù)控(CNC)技術(shù)在PLC控制系統(tǒng)中的運(yùn)用。模擬量輸入單元用以把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。電流為4mA～20mA，電壓為0～I(xiàn)OV或者1～5v或士10V等。模擬量輸出單元用以把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，模擬量也是標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)等。數(shù)字量也是2進(jìn)制8位、10位、12位；有不同的分辨率。溫度量是模擬量的一種，只要能用變送器將其變換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，模入單元即可對(duì)其進(jìn)行處理。第三章 總體結(jié)構(gòu)與硬件選型控制系統(tǒng)：本機(jī)采用了PLC可編程控制器和觸摸屏技術(shù)，可清晰直觀的顯示跳汰機(jī)各種工作狀態(tài)。如圖31所示?？諝馐以O(shè)在篩下，沿跳汰機(jī)的寬度方向布置，其長(zhǎng)度等于跳汰機(jī)的寬度。各室之間設(shè)有隔板，減少風(fēng)室之間串風(fēng)串水現(xiàn)象，洗水脈動(dòng)特性更為合理，有力的保證了跳汰機(jī)的洗選效果，各空氣室內(nèi)設(shè)有隔板，防止空氣室受壓變形。排料裝置在矸石段和中煤段排料道中各安裝一個(gè)排料輪，(有時(shí)稱葉輪)，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，來(lái)控制排料輪轉(zhuǎn)速。浮標(biāo)裝置浮標(biāo)檢測(cè)部分用以反應(yīng)所需排出物料層的厚度，以便控制排料量。連接機(jī)構(gòu)風(fēng)箱與總供風(fēng)管相連，通過(guò)各風(fēng)管分別與篩下空氣室相通。采用多室共用風(fēng)閥專業(yè)技術(shù)，進(jìn)一步提高了數(shù)控風(fēng)閥的工作性能，增強(qiáng)了供風(fēng)的同步性，有效保證跳汰分層效果，減少事故點(diǎn)，降低維護(hù)量，降低了高壓風(fēng)的風(fēng)量，減少了輔助設(shè)施的投資，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，操作簡(jiǎn)便。分水管上裝有閘閥，用以控制各個(gè)篩下空氣室的補(bǔ)充水量，篩下頂水沿機(jī)體的寬度均勻給入，有利于床層脈動(dòng)平穩(wěn)，提高分層精度。選礦用浮選機(jī)較有代表性的機(jī)型主要有XCFII／KYFII外充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)、BF型浮選機(jī)、JJFII浮選機(jī)、CLF粗顆粒浮選機(jī)等。目前，XCFII／KYFII型浮選機(jī)單槽最大容積達(dá)160m3 ，可以滿足大型或特大型選煤廠對(duì)浮選機(jī)大型化的要求；CLF粗顆粒浮選機(jī)可為解決選煤廠粗煤泥回收提供新的思路；JJFII型浮選機(jī)在處理細(xì)粒煤泥上相比其他浮選設(shè)備有更好的分選效果，該機(jī)型最大單槽容積也已做到130m3。 XJM浮選機(jī)是我國(guó)自行研制成功的浮選機(jī)，如圖32所示。該型浮選機(jī)兩槽體之間由中礦箱連接，最后一槽有尾礦箱。每個(gè)槽內(nèi)均設(shè)攪拌機(jī)構(gòu)和放礦機(jī)構(gòu)，兩側(cè)各有刮泡機(jī)構(gòu)。該機(jī)特點(diǎn)是采用了三層傘型葉輪。定子也呈傘形，在葉輪上方，由圓柱面和圓錐面兩部分組成，其上分別開(kāi)有6個(gè)和16個(gè)礦漿循環(huán)孔，定子錐面下端有16塊徑向呈60o夾角的定子導(dǎo)向片．傾斜方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致。在XJM型浮選機(jī)的基礎(chǔ)上， 煤炭科學(xué)研究總院唐山研究院研制成功了XJMS系列浮選機(jī)。葉輪上、下循環(huán)量均可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同可浮性煤泥，通過(guò)定子蓋板上的調(diào)節(jié)裝置改變循環(huán)流道的截面調(diào)節(jié)上循環(huán)量，通過(guò)更換下吸口的調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)下循環(huán)量。該機(jī)的定子設(shè)計(jì)成定子蓋板和導(dǎo)向葉片的分體式結(jié)構(gòu)，主要目的在于實(shí)現(xiàn)定子上的吸漿管與葉輪下吸口對(duì)中，葉輪下吸口伸入吸漿管內(nèi)一定尺寸，保證吸入足夠新鮮礦漿。 吸氣管，混合室，噴嘴，喉管，傘形器 圖32 XPM—8型浮選機(jī)充氣攪拌機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 旋流靜態(tài)微泡浮選柱如下圖所示33關(guān)于浮選柱的研究最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，由加拿大人布廷發(fā)明。近幾年，隨著柱分選技術(shù)的突飛猛進(jìn)，浮選柱的發(fā)展和應(yīng)用取得了重大突破。旋流靜態(tài)微泡浮選柱的主體結(jié)構(gòu)包括浮選柱分選段、旋流分離段、管浮選三部分。從旋流分選角度，柱分離段相當(dāng)于放大了的旋流器溢流管。氣泡發(fā)生器與浮選管段直接相連成一體，單獨(dú)布置在浮選柱柱體體外；其出流沿切向方向與旋流分離段柱體相連，相當(dāng)于旋流器的切線給料管。柱分選技術(shù)的分選原理及在選擇性方面的優(yōu)勢(shì)使其更好地適應(yīng)了細(xì)粒甚至微細(xì)物料高選擇性分選技術(shù)的發(fā)展，可以改善選礦工業(yè)細(xì)粒和微細(xì)粒礦物回收效果不佳的難題，是提高資源回收利用率的有效途徑之一，因此在強(qiáng)化分選過(guò)程的研究中，一批新型高效的柱分選設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。柱體高度降低表明浮選時(shí)間越來(lái)越短，也即礦化環(huán)境越來(lái)越好。如圖34所示，離心機(jī)脫水機(jī)大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。離心脫水就是利用離心機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數(shù)和浮力密度的物質(zhì)分離開(kāi)。離心機(jī)是利用離心力，分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機(jī)械。特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對(duì)固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級(jí)。懸浮液(或乳濁液)加入轉(zhuǎn)鼓后，被迅速帶動(dòng)與轉(zhuǎn)鼓同速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下各組分分離，并分別排出。篩藍(lán) 鐘形罩入料口螺