引言

發展選煤，實現節能減排煤炭洗選是煤炭工業節能減排的重要手段，擴大原煤入洗量已是擺在我國選煤行業目前十分緊迫的任務，十一五期間還將新建煤礦規模4億t左右。全國原煤入選率預計超過50％，入選動力煤達到6億t，煉焦煤7億t。在十一五發展規劃中，我國政府對煤炭開發重點作出調整，由過去的“新建為主，整合為輔”轉變為“整合為主，新建為輔”。專家認為)我國煤炭行業開始進入以資源整合、提升改造為主的“大整合時代”。因此，選煤工業正朝著集約化、大型化、自動化方向發展，與此同時，必須要求與之相配套的選煤設備大產能、大型化、自動化。

細粒級煤泥過濾脫水設備發展概述

選煤廠的洗選深度不斷提高，用戶對產品質量的高要求和煤質難選、泥化程度的嚴重，使得細粒煤脫水問題成為迫切需要解決的問題。隨著環保政策的貫徹落實，對煤炭洗選的副產品——浮選尾煤、原生煤泥水的處理要求也十分嚴格。目前我國選煤行業的精煤和尾煤過濾脫水設備主要有加壓過濾機和快速隔膜壓濾機等。隨著我國選礦業的發展，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淘汰。加壓過濾機因其處理量大、自動化程度高、產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備。隨著加壓過濾機應用的擴大和運行時間的考驗，其不足也表現得十分明顯：單位產量能耗高、運行成本大，對細粒級煤泥、難過濾煤泥適應性差。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、不適應國內選煤行業大發展的落后面貌，在選煤行業起到了領軍作用。經過近幾年的實踐應用，KM系列快速隔膜壓濾機表現出廣泛的適用性，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，目前現場在用設備達至lJ300余臺。但KM系列快速隔膜壓濾機一般小于500m2，產能在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，廠房和作業面積都受到制約。

DMl000/2500型快速隔膜壓濾機

為適應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，經過優化配置可以與目前世界上最大的160m2加壓過濾機的產量相適應，這就為我國選煤行業踐行節能減排事業提供了可靠的設備保障。

技術突破

DMl000/2500型快速隔膜壓濾機是為適應目前的經濟發展和滿足現代化工業生產管理，利用先進的制造、液壓及控制技術，依據現代壓榨過濾理論，對結構進行優化組合及模塊化設計的新一代快速隔膜壓濾機。它克服了目前國內快速隔膜壓濾機過濾面積小、濾板尺寸小的設計難題，以快速隔膜壓濾機“大板短配置”的設計理念，并結合現代控制系統對壓濾系統的全自動運行方案進行革命性升級，真正達到了無人值守、數據自行監測并調整、全過程自動運行，單位產能的運行成本、能耗和可靠性，相比其他過濾脫水設備有極大的優勢。重要的技術突破反映在很多方面。

綜合產能

大單臺設備過濾面積達到1000m2，單循環產能25t，在快速隔膜壓濾機的設計思路上有新的突破，小時處理量視煤泥性質，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，由于后者適應面較窄，快速隔膜壓濾機更具備優勢。3.2 采用2 500mm×2500mm型超大型煤炭專用濾板為了適應各種煤質條件下、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，并對濾板的設計進行改進和創新，最終歸納總結了十幾種精煤及尾煤過濾專用濾板，在此基礎上，利用技術優勢，開發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”設計提供了基礎，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，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，使用2500mm×2500mm型濾板后，采用9缸同步自適應壓緊，確保濾板四周密封的壓緊力均勻，解決了大規格濾板的變形難題，提高了濾板的使用壽命。

濾板分組拉開、自動卸料

分組拉開機構的液壓橋式制動保證了濾板到位準確，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力矩設計，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計研制的自動控制裝置通過非時間量參數控制(入料壓力、入料流量、濾液流量等)，實現了壓濾機從入料開始到卸料結束的自動控制，使得壓濾系統能夠真正全自動運行，無人職守。

安全、整潔的運行環境

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

快速隔膜壓濾機的發展之路

KM型快速隔膜壓濾機的發展中國的選煤界很早就認識到了傳統壓濾機效率低下、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與壓濾機適用范圍存在差異，效果與預期差別巨大。國內的幾家設計院、大學和壓濾機生產商也進行了不同程度的探討，最終均未達到理想的效果。基于國內選煤行業過濾系統存在的種種問題，中煤裝備北京中水長固液分離技術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上，在機器本身結構、過濾元件選擇和過濾工藝設計等幾方面下功夫，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，淮南成功應用了KMS00型快速高壓隔膜壓濾機，成為細粒級煤泥過濾脫水設備的主力軍。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、節能效果明顯等優點，得到了用戶一致好評，改變了選煤廠煤泥水處理環節的落后面貌，引領我國壓濾機行業的發展。

DM型快速隔膜壓濾機的發展及系統特性

在KM500型快速隔膜壓濾機的基礎上，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”的設計理念，在濾板數量增加不多的情況下，極大的提升了產能，解決了與加壓過濾機處理量不匹配的問題。該機的系統工藝流程為：

(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，利用泵壓提供的過濾動力使濾液通過過濾介質排出，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生，保護了濾板。

(2)壓榨脫水階段。在入料過濾階段結束后，采用1.6MPa的高壓水推動隔膜板的隔膜鼓起，對濾餅產生兩維方向的壓縮，破壞顆粒間形成的“拱橋”結構，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水，使濾餅進一步脫水。

(4)反吹階段。穿流吹風階段結束后，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。反吹階段結束后，液壓系統將濾板快速分組拉開，卸料結束后自動將濾板再次快速合攏，完成整個工作循環，進入下一工作循環。

精煤過濾

目前，國內選煤行業的精煤過濾系統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品，一般情況下，圓盤真空過濾機處理精煤，產品水分為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，表現了處理量大的優點，又傳承了板框壓濾機能耗低、適應面廣的特點，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越性。 快速高壓隔膜壓濾機處理精煤，單位產能為120 kg/(m2·h)，產品水分一般為20％左右(壓榨壓力為1.5MPa)，濾液基本無固體物，濾液水可直接循環使用，同等處理量情況下電耗僅為0.7kW·h/t，大大節約了能耗和水耗。但由于長期以來，找不到能與加壓過濾機生產能力一對一匹配的產品，因此，高耗能的加壓過濾機的主導地位仍然難于撼動。但是DMl000/2500型快速隔膜壓濾機的出現則徹底打破這一技術壁壘，使得精煤過濾方面出現了產品含水率低、精煤損失少、能耗低且產量能與加壓過濾機一對一匹配的產品。與160m2加壓過濾機相比，DMl000/2500型快速隔膜壓濾機的產能與其相當，而能耗遠小于加壓過濾機，僅為加壓過濾機的1/5。

并且從基礎建設投資而言，加壓過濾機需要多層設計，而壓濾機只需要一層；從配套設備而言，加壓過濾機需要的遠多于壓濾機(特別是空壓機部分)；從維護成本來看，加壓過濾機維護復雜，需要的維修工人的素質及能力較高，而壓濾機則普通工人即可維護。總之，在我國選煤行業規模化、大型化、自動化和響應節能減排號召的形勢下，在選煤廠的精煤過濾系統中，DMl000/2500型快速高壓隔膜壓濾機是一個既經濟又實用，既環保又現代的設備，很有必要進行推廣使用。

原生煤泥過濾

在煤泥過濾方面，目前國內選煤廠的選型依據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，主要都是依據自身煤泥的特性來決定。隨著國家對節能減排的日益重視，以及廂式(隔膜)壓濾機設計、制作的日益精良，其處理量大、效率高、水分低、自動化程度高等優點逐步顯現，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、連續生產且產品無需破碎直接可以配煤等優勢一直占領原生煤泥過濾的半壁江山，而其能耗大、物料適應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，適應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，適應面較窄。若將其應用于灰分較大(超過40％)、細顆粒含量較大(–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，加壓過濾機一直不能正常生產，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)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，煤泥泥化現象較嚴重，致使原采用的德國和西班牙的壓濾機運行效果很差。具體表現為西班牙壓濾機成餅情況較差，夾心現象嚴重，循環時間長(30～40min)，設計產量9.5t/h，濾餅含水率32％~35％，而實際產量6t/h左右，水分36％’～42％；德國壓濾機循環時間45～55min，設計產量15t/h，濾餅含水率25％～30％，而實際產量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現，兩種設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，實現了煤泥水閉路循環每年可多回收煤泥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，產能僅為8t/h，且能耗驚人，一年僅電費就要160萬元左右。快速隔膜壓濾機在處理尾煤和煤泥上優勢很大，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。濾液基本為澄清液，可作為洗煤循環水，無需加藥，維護簡單。噸干煤泥電耗僅為1～2kw·h。而DMl000/2500型壓濾機的出現則為600～2000萬t級的選煤廠提供了良好且數量較少的選型方案，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、經濟效益顯著的優點，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，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型加壓過濾機節約備件費用10萬元，節約運行成本18萬元，總經濟效益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，根據現場實際運行情況，對KM500/2000型快速高壓隔膜壓濾機和國產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。僅節約電能一項KM500/2000型快速高壓隔膜壓濾機每年比國產加壓過濾機年節約電能606萬kW·h，比進口加壓過濾機節約電能666萬kW·h，電費以0.5元/(kW·h)計，比國產加壓過濾機和進口加壓過濾機分別節約303萬元/年和333萬元/年。此外，由于運行費用的節約，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加壓過濾機節約242.4萬元/a，比進口加壓過濾機節約236萬元/a。總之，該案例中KM500型快速高壓隔膜壓濾機比國產加壓過濾機和進口加壓過濾機分別節約費用總和為545.2萬元/a和569萬元/a。

總 結

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有限公司原創設計的一種新型大產能、適應面廣、能耗低、自動化程度高、運行可靠的環境友好型壓濾機，它的問世具有劃時代的意義，解決了多年來困擾選煤行業發展的煤泥水系統問題，已經成為粘性煤泥過濾脫水的必選設備，開創了中國壓濾機行業高效、自動的新局面。

DMl000/2500型快速隔膜壓濾機從設計到生產再到應用，都是中水長自主創新、原創設計的結果，都體現了科學性、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。隨著我國選煤行業日益大型化，KM系列快速隔膜壓濾機仍然會朝著更適應選煤行業發展的方向繼續前進。

綜上所述，DMl000/2500型快速隔膜壓濾機是順應時代潮流，既符合當前國內選煤行業大發展的形式，又為我國節能減排事業貢獻一份力量。它的投入運行必將引領壓濾機行業開創一條新的道路，必將為中國的選煤行業走節能減排、環境友好、可持續發展之路做出卓越的貢獻。

作者簡介：王輝鋒教授