洗煤厂用离心脱水机发展历程与展望

离心脱水机是选煤厂中主要用于末精煤脱水的设备，具有脱水效率高、产品水分低、占地面积小等优点。起初国内离心脱水机种类少、单机处理能力小、脱水效果不好、故障率高；经过几十年的发展，离心脱水设备的种类不断丰富，适用范围不断细化，主要机型有：用于末煤脱水的立式刮刀卸料离心脱水机、卧式振动卸料离心脱水机；用于粗煤泥脱水的立式刮刀卸料煤泥离心脱水机、卧式刮刀卸料离心脱水机；用于细煤泥脱水的卧式沉降过滤式离心脱水机。随着选煤厂大型化的推进，离心脱水机的机型不断更迭，处理能力不断攀升，其中末煤离心脱水机单机处理能力可达 350 t/h，产品水分在 5%～9% 之间，粗煤泥离心脱水机单机处理能力可达110t/h，产品水分在12%～20%之间，已达到GJXJ水平。立式刮刀卸料离心脱水机、卧式刮刀卸料离心脱水机的差速器和卧式振动离心脱水机的激振系统是关键部件，行业内不断深入研究，取得了一些进展，使离心脱水机的稳定性不断提升。 

       国内众多文献主要介绍了新研发的大型离心脱水机的参数设计、结构特点和新技术，或对两种不同种类离心脱水机进行对比分析，缺乏对所有种类离心脱水机的发展过程的系统介绍与分析。文章回顾离心脱水机发展历程与技术更迭，阐明技术现状，并展望未来发展趋势。 

       煤用离心脱水机靠离心力实现固液分离，是选煤厂中煤炭脱水的关键设备。根据用途的不同，可分为三类：末煤离心脱水机、粗煤泥离心脱水机和细煤泥离心脱水机。煤用离心脱水机分类如图1所示。 

       由图1可知：末煤离心脱水机主要用于末精煤和块精煤脱水，根据结构形式的不同可分为立式刮刀卸料离心脱水机和卧式振动卸料离心脱水机；粗煤泥离心脱水机分为立式刮刀卸料煤泥离心脱水机和卧式刮刀卸料离心脱水机；细煤泥离心脱水机主要为卧式沉降过滤式离心脱水机。

       经过几十年的优化与改进，离心脱水机技术不断发展，设备不断更迭，已形成完备的系列化产品。近年来不断加强对能源安全、环保、绿色发展的高度重视，煤炭企业在倡导工艺设备大型化、的同时又提出了智能化的需求，中煤科工集团唐山研究院有限公司（原煤炭科学研究总院唐山分院、煤炭科学研究总院唐山研究院，以下简称唐山研究院）研制成功的离心脱水机智能监控系统，可应用于各类离心脱水机设备，提供实时状态监测，故障预警，实现无人值守。

       在13～0.5mm粒级末煤脱水方面，国内早期研发的立式、卧式振动卸料离心脱水机应用效果不理想，以 LL3-9立式刮刀卸料离心脱水机为例，其处理能力小，不能满足大型化选煤厂建设需要。1988年唐山研究院设计了TLL1000立式刮刀卸料离心脱水机，传动系统采用独立差速器，润滑系统采用独立强制润滑，整机传动、润滑可靠、检修方便。在此基础上，唐山研究院采用磨齿技术及双润滑系统等方式不断优化差速器和润滑系统结构，并不断提高加工精度，研制出结构简单实用、可靠性高、适应性强、处理能力大的立式刮刀卸料离心脱水机，并形成TLL700到TLL1400的系列化产品，目前大机型为 TLL1400，处理能力可达250t/h。

      在粗煤泥脱水方面，国内早期主要采用直线振动筛、高频振动筛和沉降过滤式离心脱水机，存在产品水分高、处理能力小、噪声高、设备结构复杂、造价高、维修量大等问题。1995年唐山研究院设计了LLL930×550 型立式刮刀卸料煤泥离心脱水机，用于< 2mm粒级煤泥脱水。

    1995—2005年，唐山研究院相继开发了LLL1030、第52卷第2期杨杰等：煤用离心脱水机发展历程与展望2024年4月25日17LLL1200×680立式刮刀卸料煤泥离心脱水机 ， 成功提高了该设备的处理能力，经鉴定达到技术水平 。在提高差速器可靠性和整机稳定性的基础上，已形成LLL930到LLL1400的完备系列化产品，目前大机型 LLL1400处理能力可达80t/h

       立式刮刀卸料煤泥离心脱水机经过多年的使用和改进，技术已经成熟，对细粒煤和黏结性强的煤脱水效果较好，设备可靠性高，但易损件较多。唐山研究院近几年的研究主要集中在提高易损件的寿命、降低使用成本和智能监控方面，主要研究成果如图3所示。

       立式刮刀卸料离心脱水机作为国内早期的过滤式离心脱水机，以其煤质适应性强、脱水效果好、可靠性高等优点，至今仍是诸多选煤厂的常用机型，如果易损件寿命和使用成本问题得到有效改善，必将获得更广泛的应用。

       卧式振动卸料离心脱水机主要用于选煤厂50～0.5mm块煤脱水，与立式刮刀卸料离心脱水机相比，具有易损件少、处理能力大、入料粒度上限大、维修方便、吨煤耗电量低等优点。

       我国早期卧式振动卸料离心脱水机存在振动参数不稳定，调整频繁且困难，主轴承、弹簧、连接螺栓易损坏，支座易开裂，箱体漏油严重、设备噪声大等问题。为了提高我国卧式振动卸料离心脱水机的技术水平，1998年唐山研究院成功研制了ZWP1000卧式振动卸料离心脱水机，该设备采用远共振原理，结构上采用偏心质量的惯性激振器与环形主振橡胶弹簧，基本解决了上述问题。

       2000年后，国内以唐山研究院 、中机伟林 、天津（奥瑞）、衡水天鹰、株洲舜臣等为代表的各研发单位，在末煤脱水方面研发卧式振动卸料离心脱水机。2004年唐山研究院成功开发了 WZY1400卧式振动卸料离心脱水机，大大简化了振动系统结构，设备振动性能稳定、运行可靠、维护方便，解决了我国早期卧式振动卸料离心脱水机的诸多技术问题，推动了我国卧式振动卸料离心脱水机技术的发展，迅速在国内得到推广应用。同时期也有一些研发单位应用国外技术生产卧式振动卸料离心脱水机，在生产现场得到应用。

       2005—2010年，唐山研究院采用亚共振原理相继研制了双质体卧式振动卸料离心脱水机，采用新的激振方式，并优化了激振弹簧结构，筛篮振幅较大的同时，整机振幅极小。设备结构简单、拆装方便、激振弹簧易更换，大机型处理能力达到350t/h，并形成了WZYT1200到 WZYT1600的系列化产品。图4为WZYT1600卧式振动卸料离心脱水机 ，具有处理能力大、脱水效果好、滤液浓度低、能耗小等特点，振幅易控制，整机稳定性得到大幅提升，经鉴定整体技术达到水平。

       卧式振动卸料离心脱水机经过多年的技术改进与大型化设计，技术已经成熟；设备处理能力大、可靠性高。唐山研究院近几年的研究主要集中在离心脱水机智能化领域，并在智能监控系统和故障预警方面取得良好的效果。卧式振动离心脱水机智能监控系统界面如图5所示。

       卧式振动卸料离心脱水机正在以其易损件少、处理能力大等优势逐步取代立式刮刀卸料离心脱水机。但由于卧式振动卸料离心脱水机对入料粒度组成要求严格，对于细粒煤和黏结性高、吸水力强的煤，选用立式刮刀卸料离心脱水机脱水效果会更好。 

       卧式振动卸料离心脱水机已逐渐成为大型选煤厂末煤脱水的主力机型，但物料适应性差和离心强度低两大问题是制约其取代立式刮刀卸料离心脱水机的技术壁垒。

       卧式刮刀卸料离心脱水机正在逐步取代立式刮刀卸料煤泥离心脱水机，但其与卧式振动卸料离心脱水机相似，对于粒度细、黏结性强的煤，使用效果不如立式刮刀卸料煤泥离心脱水机。

       卧式沉降过滤式离心脱水机主要用于< 0.5 mm细煤泥脱水，用作浮选精煤和尾煤的脱水，是一种连续生产的固液分离设备。 

       20世纪80年代以前，我国选煤厂中用于煤泥和尾煤脱水的国产离心脱水机为沈阳矿山机械厂生产的WX-1 型沉降式离心脱水机。1985 年唐山研究院与洛阳矿山机械厂(今洛阳弘实机械设备有限公司）合作制造了国内 WLG900卧式沉降过滤式离心脱水机。利用高速回转的转鼓将矿浆中的煤泥沉降后，由螺旋推进到过滤段再脱水，而后排出机外完成脱水。应用表明，该设备是一种用于浮选精煤脱水的有效设备，提高了我国的煤泥脱水技术水平。 

       随后，洛阳矿山机械厂引进美国 BIRD公司技术，制造了TCL-1418沉降过滤式离心脱水机。该设备分离因数低，实际处理能力、脱水效果和固体回收率因达不到设计要求，未能得到很好地推广。 

       近些年，唐山研究院一直致力于提高卧式沉降过滤式离心脱水机的处理能力、易损件寿命及可靠性，研制了WLG1100×2600卧式沉降过滤式离心脱水机图7。转鼓过滤段采用粘贴陶瓷筛网片工艺，提高了易损件寿命。随后又通过改进转鼓不合理比例结构、更换碳化钨筛网、调整技术参数等方式成功研制了WLG900（Ⅱ）卧式沉降过滤式离心脱水机，提高了设备整体可靠性。

       2000年后唐山森普矿山装备有限公司借鉴国第52卷第2期杨杰等：煤用离心脱水机发展历程与展望 2024年4月25日19外沉降离心脱水机的技术，开始研制LWZ型卧式沉降过滤式离心脱水机。经历了“四代”的创新发展，于2013年研制成功第四代 LWZ（AⅡ）型沉降过滤式离心脱水机。该设备改进了传动系统，调整了离心强度，多处采用人性化设计结构，使整机性能得到进一步优化。

   之后，唐山研究院成功研制了WLG1600×2400卧式沉降过滤式离心脱水机，改进了排料系统的结构，解决了脱水产物溜槽易堵塞等问题，延长了螺旋和筛网寿命，提高了差速器的可靠性。该设备的成功应用标志着我国卧式沉降过滤式离心脱水机的大型化技术水平迈上了新台阶。 

       卧式沉降过滤式离心脱水机兼具沉降和过滤脱水两个功能，因此在细煤泥脱水领域不可被其他机型替代，然而易损件寿命短和维修更换难是亟待解决的问题。

       经过几十年的技术更迭与改进，离心脱水机的机型多样化，整机可靠性和智能化程度更上一个台阶。其处理能力和产品水分这两项重要指标与煤质、入料水分、入料粒度组成密切相关，因为细粒级含量高会导致处理能力降低，产品水分升高，所以根据煤质特点和粒度组成进行离心脱水机的选型至关重要。通过对比四种不同类型的离心脱水机，得到以下结论： 

     （1）立式刮刀卸料离心脱水机通过改变筛篮半锥角和刮刀半锥角，即可兼顾13～0.5mm末 煤脱水和< 3mm粗煤泥脱水，目前大机型筛篮直径为1400mm。与卧式离心脱水机相比，立式刮刀卸料离心脱水机对细粒煤和黏结性高的煤脱水效果更好，但易损件多且使用寿命短制约了其发展，目前已采用新材料（关键部位粘贴耐磨块）和新结构（钟形罩分体式设计），使该问题得到有效改善。

     （2）卧式振动卸料离心脱水机易损件少、处理能力大、入料粒度上限可达 50 mm，已由单质体振动发展为双质体振动 ， 大机型筛篮直径为1600mm，设备稳定可靠，解决了漏油、开裂等问题。 

     （3）为弥补立式刮刀卸料煤泥离心脱水机易损件多、处理能力小的缺点，从国外引进卧式刮刀卸料离心脱水机用于 < 3 mm 粗煤泥脱水，国产化后，目前大机型为唐山研究院的 WLL1300。该设备采用新型的结构形式，易损件更换简便，排料顺畅，大幅提升了单机处理能力。 

     （4）卧式沉降过滤式离心脱水机用于 < 0.5 mm细煤泥脱水，发展至今单机处理能力大的机型为WLG1600×2400，不仅处理能力大幅提高，而且采用新材料提高了易损件寿命，但该机型一直存在易损件更换困难的问题。

      在煤炭脱水领域，与国外技术相比：一方面，国产离心脱水机虽然在性能参数上与之不相上下，但在加工精度、可靠性和使用寿命等方面还存在差距；另一方面，随着选煤厂自动化、智能化程度越来越高，国产离心脱水机智能化水平仍有待提高，特别是在故障预警和自我诊断方面。 

       在经济发展趋势下，应加快离心脱水机的发展步伐，开展自主创新，研发具有我国自主知识产权的大型、、智能的技术装备，来替代进口设备，助力我国煤炭行业发展。结合国内外煤用离心脱水机现状和加快发展我国洁净煤技术的需求，提出以下几点展望： 

     （1）研制处理能力大、产品水分低、可靠性高的大型卧式振动离心脱水机和立式刮刀卸料离心脱水机，力求易损件少、寿命长、维护简便，以顺应选煤厂日益大型化的需求。 

     （2）着力发展细粒煤和粗煤泥脱水领域的立式刮刀卸料离心脱水机，在提高固体回收率的前提下，增大处理能力，保证产品水分，同时优化结构，改善加工精度，提高运行可靠性。此外，应用新材料或新结构，延长易损件寿命，降低选煤厂使用成本。 

    （3）突破卧式沉降过滤式离心脱水机受结构、材质、制造工艺等方面限制，解决更换易损件和维修困难等问题，是国产卧式沉降过滤式离心脱水机的发展方向。

     （4）提高离心脱水机智能化水平，在设备运行参数实时显示、智能调节、故障预警、自我诊断等环节实现无人值守，使设备达到智能的要求，同时满足今后智能化选煤厂建设的需要，这也是未来几年的努力方向