Энергоэффективность и производительность быстродействующих фильтр-прессов для обогащения угля.

В практике углеобогащения для обезвоживания шламов и продуктов флотации в основном применяют фильтрование. Обезвоживание продуктов флотации и шламов напрямую зависит от их состава и свойств. Для обезвоживания могут использоваться ленточные и камерные фильтр-прессы, а также барабанные дисковые и ленточные вакуум-фильтры.

Для обезвоживания флотационных концентратов и для обезвоживания шламов применяют в основном дисковые вакуум-фильтры Бердичевского машиностроительного завода Прогресс: ДОО160-3,75, ДОО250-3,75У «Сибирь», ДОО140-3,5У «Горняк», ДОО80-2,7 «Украина» ДОО160-3,75.

При высокой удельной производительности дисковых вакуум-фильтров, их недостатком считается как высокое содержание твердой фазы в фильтрате 30-60 г/л (проскок), так и высокая влажность осадка 24-30 %.

Напротив, фильтр-прессы позволяют получать чистый фильтрат и сухие транспортабельные осадки. Это позволяет который сразу направлять их в водооборот фабрики.

Существовало ошибочное мнение: по производительности камерные фильтр-прессы не могут догнать дисковые вакуум-фильтры. Поэтому значительное время фильтр-прессы применяли в основном для обезвоживания отходов флотации угольных и антрацитовых шламов.  Быстродействующие современные камерно-мембранные фильтр-прессы типа KZG опровергают данное утверждение.

Камерно-мембранный быстродействующий фильтр-пресс типа KZG – это многосекционный фильтровальный аппарат периодического действия. За счёт увеличения скорости заполнения, прессования, фильтрации, просушки и выгрузки максимально сокращаются  фильтровальные  циклы.

Из аппарата периодического действия фильтр-пресс превращается в действительно непрерывно действующий фильтр. Таким образом, быстродействующие фильтр-прессы типа KZG меняют парадигму фильтровальной технологии. В то время как обычные фильтр-прессы выполняют за один час не более одного фильтровального цикла, такой фильтр-пресс за один час выполняет 5-7 полных фильтровальных циклов.

За счет изменения одноканальной односторонней схемы подачи суспензии на двухстороннюю многоканальную и разделения фильтровального пакета на отдельный независимые секции, удалось увеличить скорости заполнения и фильтрации. Суспензия во внутрь фильтровального пакета подается через головную, нажимную и промежуточные плиты фильтр-пресса. При этом значительно сокращает время заполнения камер, а также идет более равномерное формирование кека без линз пустот.

Быстродействующие фильтр-прессы типа KZG позволяют производить операцию прессования осадка, поскольку они снабжены камерными плитами с отжимными мембранами (диафрагмами). Прессование осадка дополнительно удаляет из него значительный объем остаточной жидкой фазы. При сжатии осадка критически сокращается объем пор, тем самым вытесняется часть жидкой фазы, которая при обычных условиях даже длительной продувкой не удаляется. Применение современных компактных высоконапорных многоступенчатых насосов позволяет сократить время прессования осадка.

Многосекционная пакетная раздвижка фильтровальных плит значительно сокращает длительность выгрузки осадка.

Фильтр-пресс – целый фильтровально-обезвоживающий комплекс, работа которого невозможна без современной системы автоматизированного управления, отвечающего за работу системы позиционирования подвижных элементов, электроприводов, запорной арматуры,гидравлики. Она обеспечивает безопасность рабочего процесса и контролирует очередность выполнения операций. В области автоматизации в качестве ядра системы могут быть выбраны решения от Mitsubishi, Hitachi, Siemens, LG, Schneider Electric, Omron.

Соответствие фильтр-прессов вакуум-фильтрам по производительности:
- KZG-700-2000 (84 т/ч) = ДОО250-3,75У «Сибирь» (80 т/ч)
- KZG-400-2000 (48 т/ч) = ДОО140-3,5У «Горняк» (44,8 т/ч)
- KZG-500-2000 (60 т/ч) = ДОО160-3,75 (51,2 т/ч)
- KZG-250-1500 (30 т/ч) = ДОО80-2,7 «Украина» (26,5 т/ч)

Сравнительный анализ энергоэффективности дисковых вакуум-фильтров и быстродействующих фильтр-прессов:

Чтобы определить какой аппарат экономичнее и проанализировать энергоэффективность, информации об уровне энергопотребления фильтров и установленной мощности электроприводов будет недостаточно. К этому необходимо добавить мощность и уровень энергопотребления агрегатов и вспомогательных машин без которых процесс фильтрации невозможен. Сюда относятся насосное, компрессорное и вакуумное оборудование, которые составляют единую систему фильтровального комплекса.

1). ДОО80-2,7 / KZG-250-1500

Вид ——————————————————— Вакуум-фильтр ——– Фильтр-Пресс —-

Модель ——————————————————– ДОО80-2,7 ——— KZG-250-1500 —–

Площадь фильтрования, м2 ———————————— 80 ——————— 250 ————

Суммарная мощность приводов, кВт ———————— 4,75 ——————– 14 ————

Расход электроэнергии у фильтра, кВт/час ————— 4,75 ——————— 4 ————-

Мощность вакуум-насоса, кВт ——————————— 204 ——————– нет ————

Расход электроэнергии у вакуум-насоса, кВт ————– 204 ——————– нет ————

Мощность воздуходувки, кВт ———————————– 37 ——————– нет ————

Расход электроэнергии воздуходувки, кВт —————— 37 ——————– нет ————

Мощность шламового насоса, кВт —————————- нет ——————- 150 ————

Расход электроэнергии шламового насоса, кВт ———– нет ——————– 50 ————

Мощность компрессора, кВт ———————————– нет ——————– 90 ————

Расход электроэнергии компрессора, кВт —————— нет ——————– 30 ————

Суммарное энергопотребление, кВт/час —————— 245,75 —————– 84 ————

Коэффициент энергоэффективности ————————– 1 ——————– 2,93 ———–

2). ДОО140-3,5У / KZG-400-2000

Вид ——————————————————— Вакуум-фильтр ——– Фильтр-Пресс —-

Модель ——————————————————- ДОО140-3,5 ——— KZG-400-2000 —–

Площадь фильтрования, м2 ———————————– 140 ———————- 400 ———-

Суммарная мощность приводов, кВт ————————- 11 ———————– 25 ————

Расход электроэнергии у фильтра, кВт/час —————— 11 ———————- 7 ————

Мощность вакуум-насоса, кВт ——————————— 280 ——————— нет ———-

Расход электроэнергии у вакуум-насоса, кВт ————— 280 ——————– нет ———-

Мощность воздуходувки, кВт ———————————– 74 ———————- нет ———

Расход электроэнергии воздуходувки, кВт ——————- 74 ——————— нет ———–

Мощность шламового насоса, кВт —————————– нет ——————— 220 ———-

Расход электроэнергии шламового насоса, кВт ————- нет ——————– 73,3 ——–

Мощность компрессора, кВт ———————————— нет ——————— 160 ———-

Расход электроэнергии компрессора, кВт ——————– нет ——————– 53,5 ———

Суммарное энергопотребление, кВт/час ———————- 365 ——————- 133,8 ——–

Коэффициент энергоэффективности —————————- 1 ——————— 2,72 ———

3). ДОО160-3,75 / KZG-500-2000

Вид ——————————————————– Вакуум-фильтр ——- Фильтр-Пресс ——

Модель ——————————————————- ДОО160-3,75 ——- KZG-500-2000 —–

Площадь фильтрования, м2 ———————————– 160 ——————— 500 ———-

Суммарная мощность приводов, кВт ———————— 13,5 ——————– 25 ————

Расход электроэнергии у фильтра, кВт/час —————- 13,5 ——————– 7 ————

Мощность вакуум-насоса, кВт ——————————— 280 ——————— нет ———-

Расход электроэнергии у вакуум-насоса, кВт ————– 280 ——————— нет ———-

Мощность воздуходувки, кВт ———————————– 74 ———————- нет ———-

Расход электроэнергии воздуходувки, кВт —————— 74 ———————- нет ———-

Мощность шламового насоса, кВт —————————– нет ——————— 320 ———-

Расход электроэнергии шламового насоса, кВт ———— нет ——————— 106,6 ——-

Мощность компрессора, кВт ———————————— нет ——————— 200 ———

Расход электроэнергии компрессора, кВт ——————- нет ——————— 66,7 ——–

Суммарное энергопотребление, кВт/час ——————— нет ——————– 180,3 ——-

Коэффициент энергоэффективности ————————— 1 ——————— 2,04 ——–

4). ДОО250-3,75У / KZG-700-2000

Вид ——————————————————– Вакуум-фильтр ——– Фильтр-Пресс

Модель —————————————————– ДОО250-3,75У ——– KZG-700-1500 —-

Площадь фильтрования, м2 ———————————– 250 ——————— 700 ———–

Суммарная мощность приводов, кВт ———————— 16,5 ——————— 25 ————

Расход электроэнергии у фильтра, кВт/час —————- 16,5 ——————— 7 ————-

Мощность вакуум-насоса, кВт ——————————— 402 ——————– нет ————

Расход электроэнергии у вакуум-насоса, кВт ————— 402——————– нет ————

Мощность воздуходувки, кВт ———————————– 74 ——————— нет ————

Расход электроэнергии воздуходувки, кВт ——————- 74 ——————– нет ————

Мощность шламового насоса, кВт —————————– нет ——————- 400 ————

Расход электроэнергии шламового насоса, кВт ————- нет —————– 133,3 ———-

Мощность компрессора, кВт ————————————- нет —————— 315 ———–

Расход электроэнергии компрессора, кВт ——————– нет —————— 105 ———–

Суммарное энергопотребление, кВт/час ——————— 492,5 ————— 245,3 ———

Коэффициент энергоэффективности —————————- 1 —————— 2,01 ———-

Технические характеристики быстродействующих фильтр-прессов:

- Отвод фильтрата: закрытый или открытый;

- Площадь фильтрации: от 100 до 700 кв.м.;

- Глубина фильтровальной камеры: 45 мм;

- Емкость фильтровальных камер: от 2.14 до 15.75 куб. м.;

- Типоразмер применяемых фильтровальных плит: 1500х1500, 1500х2000, 2000х2000;

- Количество силовых гидроцилиндров: от 1 до 4.

Особенности конструкции быстродействующих фильтр-прессов:

- Боковая подвеска плит;

- Фильтровальные плиты из полипропилена;

- Многосекционная конструкция фильтровального пакета;

- Электромеханическая система раздвижки плит;

- Подвижная рама гидроцилиндра;

- Высокая скорость прямого хода и реверса рамы гидроцилиндра;

- Мотор-редуктор перемещения фирмы SEW с частотно-регулируемым электродвигателем;

- Высоконадежная гидравлическая система на базе компонентов Atos и Yuken.

Выводы:

Быстродействующие фильтр-прессы обладают неоспоримыми преимуществами перед дисковыми вакуум-фильтрами:

1). Более низкие потери твердого с фильтратом: не более 3 г/л;

2). Более низкая влажность осадка на выходе: 18 – 26 %;

3). Энергоэффективность выше в 2,0-2,9 раз;

4). Суммарный расход электроэнергии всех систем фильтра ниже;

5). Высокая экономичность;

6). Высокая ремонтопригодность;

7). Простота и удобство в обслуживании;

8). Высокий уровень аварийной защиты и безопасности.

Более 10 лет успешно применяются быстродействующие камерно-мембранные фильтр-прессы KZG для обезвоживания флотационного концентрата угля на углеобогатительных предприятиях Австралии, США, Китая, Индии,Бразилии, Индонезии. Они зарекомендовали себя как оборудование надежное и экономичное. К сожалению, российские углеобогатители не спешат инвестировать в столь необходимое оборудование, предпочитая латать дыры в старых вакуум-фильтрах и покупать дорогие запчасти. Не решат главной проблемы – высокой энергоемкости вакуумной системы эксперименты производителей дисковых вакуум-фильтров с увеличением проходных сечений горловин и каналов вала. Выход – приобретать экономичные и надежные быстродействующие фильтр-прессы KZG компании HydroTrend.