两产品重介质旋流器

2024-09-06

两产品重介质旋流器（共8篇）

两产品重介质旋流器篇1

近十几年来,重介质选煤工艺在国内迅猛发展,已成为目前主流选煤方法之一。大型、高效的三产品重介质旋流器( 以下简称旋流器) 作为主选设备也得到了广泛推广与应用,其一段的最大直径已达到1. 5 m。旋流器多数采用钢筒内衬氧化铝陶瓷结构,属损耗型设备,其寿命取决于自身质量、煤的物理性质、工艺参数等诸多因素。在生产实践中,旋流器的实际使用寿命差距很大,以二段旋流器为例,寿命低的仅两三个月, 高的则能达到1 a,甚至更长。

旋流器的损坏是不可避免的,但很多旋流器并未达到正常的使用寿命便过早失效,给企业造成了较大的经济损失。因此,分析旋流器损坏原因,并进行有针对性的改进,对延长其使用寿命,充分发挥其性能具有重要意义。

1旋流器的正常损坏

旋流器工作过程中,煤、磁铁矿粉和水在筒体内以5 ~ 10 m/s甚至更高的速度螺旋前进,形成比较复杂的流场,产生了较大的离心力,使煤、磁铁矿粉与衬块之间相互摩擦,从而导致衬块逐渐磨损。由于物料的不均匀性和不规则性, 其运动过程中还会产生对衬块的撞击,使衬块表面发生微观小颗粒损失,进而加剧磨损。在正常情况下,虽然不同部位的磨损程度不一致,但这种磨损是平滑的,即衬块只有磨耗,没有明显的局部破损。随着旋流器不断使用,某个部件的衬块被磨穿后,该部件即失效,这属于旋流器的正常损坏。

由于受到旋流器的工作原理和结构的影响, 在正常损坏中,各个部件损坏的速度有很大差异,通常表现为一段损坏较慢,二段损坏较快。而一段又表现为导向筒损坏较快,中部筒损坏较慢。导向筒主要的损坏点一般是在连接管与圆筒交接部的下方( 见图1) ,这主要是由于物料在该处有直线运动与周向运动的转换,对衬块产生了较大的冲击力所致。二段导向筒与一段的类似, 但因二段内矸石等物料较多,磨损会更加严重。二段另一个损坏较快的位置是在锥筒出口端、锥筒长度的1 /3 ~ 1 /4区域,这个部位受力变化较大,加上位置不稳定的零轴向速度包络面尖端的液流挤压以及重物相互撞击作用于衬块,使衬块易发生严重磨损。

旋流器部件的失效通常仅仅是局部很小区域被磨穿( 见图2) 而导致整个部件报废。报废部件的大多数衬块磨损程度还很小,甚至不到1 /5, 因此,旋流器即便是在正常磨损的状况下,也难免造成较大的经济损失。

旋流器衬块的磨损机理比较复杂,文献 [1] 中提到的有微切削磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损等,而真正导致局部磨损严重的主要因素是物料的冲击。常用于旋流器的氧化铝衬块抗磨性能很好,但抗冲击能力较差,有文献[2,3]提出采用碳化硅等性能更加优越的耐磨材料来替代氧化铝衬块,但终因价格较高等因素未能推广。

针对以上问题,烟台金华选煤工程有限公司改进了旋流器的设计,如在上述提到的关键部位采用含氧化锆的增韧氧化铝陶瓷衬块来改善旋流器的磨损状况; 针对不同部位使用不同厚度的衬块,使旋流器各部件的磨损趋于同步,经过现场使用,效果很好。例如,一台直径1. 3 m的旋流器在黑龙江某选煤厂运行了15个月,至今二段旋流器尚未更换导向筒和锥筒; 一台直径1. 45 m的旋流器在山西某选煤厂运行了12个月,每天工作20 h,二段旋流器仍正常工作,这表明改进后的旋流器更加经济耐用。

2旋流器的非正常损坏

旋流器的非正常损坏主要表现为局部衬块脱落、局部衬块磨穿、局部沿缝隙磨穿、局部衬块碎裂等。造成损坏的原因主要有: 衬块质量不均衡、粘贴效果差、筒体制造质量差、设计问题、物料中有铁件等,具体情况分析如下。

2.1衬块质量不均衡

受原料和烧制过程的影响,不同衬块的硬度、韧性差别很大。实践中发现,同一厂家不同批次的衬块,其硬度和韧性是有差别的; 即便是同一批烧制的衬块,由于烧制时在炉中的位置、温度等不同,其硬度和韧性也存在差异,硬度小的易磨损,韧性差的易碎裂。旋流器实际工作过程中,往往会出现某一块衬块因质量差先于其他衬块磨损或碎裂而脱落的现象,从而使临近衬块受冲击而脱落,造成旋流器的非正常损坏。如图3所示的衬块因质量较差而碎裂。

2.2衬块粘贴效果差

衬块粘贴效果差也会导致衬块脱落,产生的原因有以下几点:

( 1) 粘贴胶质量差。粘贴胶的品种较多,质量差别较大,对衬块的粘结强度影响很大,因此选用粘贴胶应充分考虑其粘结强度。

( 2) 筒体未打磨干净。筒体是钢制品,表面通常有铁锈和油污,粘贴前如不打磨干净,或打磨后不及时粘贴而重新产生氧化层,都会导致粘结强度降低。

( 3) 粘贴未严格按要求操作。通常表现为胶的双组分配比不合适、粘贴温度过低、胶配好后放置时间过长等。

( 4) 粘贴时缝隙过大。由于筒体和衬块的不规则性,粘贴时衬块间的缝隙难以避免,但缝隙过大会导致缝隙处的填胶被其他物料或介质冲刷开,从而磨穿筒体,造成损坏; 即便不磨穿,由于缝隙处的杠杆效应,衬块受力恶化,边缘损坏会越来越严重,直至碎裂脱落。

2.3筒体制造质量差

旋流器筒体多为钢板卷制,而且很多筒体卷制后内壁不进行机械加工,这就造成了筒体的尺寸和形状有较大的误差,尤其是锥筒,因其下口直径小,误差更大。

( 1) 尺寸误差。卷筒尺寸误差是难以避免的, 一般情况下,尺寸误差不会对旋流器的工作造成太大影响。但若误差太大,将造成两部件连接处形成较大纵向台阶,衬块极易受冲击而损坏或脱落。

( 2) 圆度误差。圆度误差在卷筒中也是不可避免的,常见的是卷成椭圆或不规则形状。圆度误差一般对旋流器的工作参数影响不大,但不圆度过大将造成两部件连接处产生纵向台阶。局部不圆度过大将使衬块贴合不良,在衬块尺寸较大时,还将产生横向台阶和缝隙,从而受到物料冲击而损坏。在锥筒的纵向焊缝处,因锥筒本身不易卷制,且前端直径小,这种情况更容易发生, 因此也有将锥段改为铸件并进行机械加工的。

( 3) 锥度误差。锥度误差的危害主要体现在两段相接处因锥度不一致使接缝处的衬块贴合不良,造成局部断裂。

( 4) 焊接问题。筒体卷制后,接缝需要焊接, 焊缝常见问题有: 1内壁未对齐,理想状态下, 焊接面应里口对齐,但由于卷筒误差,导致里口无法对齐,出现台阶,且台阶不均匀,常见于两段相接的横向焊缝; 2理想的焊缝应是外侧的坡口焊缝,但实际生产中锥段焊缝难以保证不在内壁,焊缝打磨后不平整,且曲率相差较大。上述问题使衬块在焊缝区域贴合效果差,易产生台阶造成脱落。

要解决筒体制造质量差的问题,最简单的方法就是筒体卷制或制造后对内壁进行机械加工, 这就需要提高制造成本。

2.4设计问题

因设计问题导致的旋流器局部损坏也是不容忽视的,常见的有以下几点:

( 1) 衬块的厚度设计不合理。有相当多的旋流器各部位的衬块设计厚度都相同,导致磨损和冲击大的部位先损坏。解决的办法是加大薄弱部位的厚度或改用更好的材料,虽然成本略有提高,但总体上是经济的。

( 2) 关键部位衬块的形状、材质等仍需进一步探讨。以一段旋流器入料端导向筒方口与圆筒相交处的衬块为例,有的采用两块衬块拼接,有的采用整块三角形衬块,但顶部太尖。由于此处衬块处于悬臂状态,且经常受到物料的冲击和侧向挤压,因此极易碎裂损坏,大直径旋流器的问题更突出,见图4。目前有的生产厂家将此处的衬块改用合金铸件,虽解决了衬块碎裂问题,但合金铸件的耐磨性能通常不如陶瓷。笔者建议将该处衬块改为含氧化锆的增韧陶瓷,且顶部应设计较大圆角,以改善其磨损状况。

( 3) 边缘衬块尺寸太小。边缘部位的衬块有一端面没有支撑,且此处物料的运动发生改变又使得衬块受力较大,若衬块尺寸太小则极易脱落导致局部损坏,因此边缘的衬块有效粘结长度不应小于100 mm。

2.5入料中混有铁件

虽然选煤厂的煤流系统都设有除铁器,但在实际生产中,铁件进入旋流器的现象并不少见。对旋流器造成的损坏主要发生在锥段出口端1 /3 ~ 1 /4锥段长度的位置。铁件在这个位置因其密度大,紧贴衬块旋转排不出去,会不断撞击和磨削衬块,造成衬块出现凹槽而损坏,见图5。可见,完善除铁系统并加强管理是必要的。

分析可知,旋流器的非正常损坏由很多因素引起,而且经常是多个因素共同作用。因此,对旋流器运行的每一过程都应加强重视,严格把关,任何疏忽都会造成不良后果。

3结语

综上所述,在生产实践中,旋流器无论是发生正常损坏还是非正常损坏,都会带来巨大的经济损失。虽然旋流器是损耗设备,但若能使其均衡损耗将大大减少制造和使用成本,提高其使用寿命,改善企业的经济效益。因此,旋流器从设计到制造乃至使用,都有很大的改进空间。

摘要：在三产品重介质旋流器正常磨损中受冲击的部位最易损坏,提出在关键部位采用含氧化锆的增韧氧化铝陶瓷衬块来改善旋流器的磨损状况;分析了因衬块质量不均衡、粘贴效果差、筒体质量差、设计问题、物料有铁件等原因导致的旋流器非正常损坏,并提出了一些改进措施,以延长其使用寿命。

关键词：重介质旋流器,正常损坏,非正常损坏,原因分析,氧化铝衬块

两产品重介质旋流器篇2

本文的研究工作是在尊敬的导师齐正义研究员的细心指导和悉心关怀下完成的。在论文选题、撰写及修改过程中无不倾注着导师辛勤的汗水。在即将毕业之际，谨向齐老师致最诚攀的敬意和最衷心的感谢!齐老师岛尚的品德情操，严谨的治学态度，乐观豁达的生活态度，让我从中体会到做人和做事的道理;他兢兢业业的工作作风，以及永远为学生着想的职业精神更让我终身难忘。齐老师言传身教的点点滴滴都将成为我人生中宝贵的财富和美好的回忆，心指引我在未来的工作生活中不断前进!感谢煤科总院唐山研究院的各级领导在我学业、学习经费和生活等方面给予的大力支持和帮助，使我得以顺利完成研究生期间的学习和论文的撰写，在此表示衷心的感谢!感谢陈家军师兄、王瑞师弟以及郑云婷同学在我的研究生学习和论文撰写中给予的帮助，感谢黄亚飞、张雷在我做试验过程中给予的热情帮助和指导!感谢家人一直以来给予我的最大支持和关爱!在我遇到困难时为我鼓劲，在我取得成绩时替我商兴，家庭的温暖永远是我前行的最大动力!感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩评审的各位专家、教授!

两产品重介质旋流器篇3

1 重介质旋流器工作原理

重介质旋流器分选是目前选煤厂应用最为普遍的一种选煤方法,对于难选煤和极难选煤有较为理想的分选效果[1]。其分选基本原理为阿基米德原理在离心力场中的应用。物料和悬浮液同时沿切线给入旋流器,在旋流器内形成强有力的漩涡流,旋流器中心为具有一定负压的空气柱,沿空气柱周边形成上升的内螺旋流,沿旋流器内壁形成向下的外螺旋流。在离心力的作用下低密度物料进入内螺旋流上升至溢流口,排出成为精矿;高密度物料进入外螺旋流从底流口排出,成为尾矿[2]。

2 工艺流程对比

高阳煤矿选煤厂一期两产品(主再选)和二期三产品重介质旋流器分选工艺流程如图1、图2所示。

从两者工艺流程看:

(1)三产品重介质旋流器是用一种密度的悬浮液一次分选出3种产品[3],其二段悬浮液由一段旋流器浓缩而来,只需一套合格悬浮液系统,而两段两产品工艺则需要配置两种密度的悬浮液才能分选出3种产品,需要两套合格悬浮液系统;

(2)三产品旋流器的一段底流产物是直接进入二段旋流器进行分选,而两段两产品工艺的一段底流产品则需要进行脱介脱水后与二段合格悬浮液混合再进入二段旋流器进行分选。

与两段两产品工艺相比,三产品工艺省掉一个高密度悬浮液制备、循环及回收系统和物料运输系统,前期基建投资少,布置简单紧凑,设备少,易于管理[4,5]。

3 分选效果对比

高阳煤矿选煤厂主要产品为九级冶金焦煤,精煤灰分指标为9%~9.5%,由于粗煤泥分选机精煤灰分较高,因此为了控制最终精煤产品质量,重介精煤灰分需要控制在8.0%~8.5%范围内。为了对比分析两种工艺的分选效果,选取10个月生产数据(表1、表2)进行对比分析。

对比表1、表2数据可以看出,当两种分选工艺的精煤灰分都控制在要求范围之内时:与两段两产品旋流器分选工艺相比,三产品旋流器工艺的中煤损失(小于1.4 g/cm3密度级含量)平均高出1.19个百分点,中煤灰分平均高出3.46个百分点,中煤中大于1.80 g/cm3密度级含量平均高出9.38个百分点,且中煤灰分波动范围比较大,矸石带煤量平均低0.12个百分点。主要原因如下。

(1)三产品旋流器一段分选效果差于主选两产品旋流器,一段底流错配物含量高,导致中煤损失偏高。

(2)当原煤性质发生变化时,三产品旋流器一段分选可以通过调整合格悬浮液密度来控制精煤灰分,但二段分选密度在线不可控,需要靠离线更换不同尺寸底流口或者调整溢流管插入深度来实现,调整较为困难并且滞后,导致中煤指标无法得到精确控制,灰分波动较大,中煤中大于1.8 g/cm3密度级含量偏高[6]。而两段两产品分选工艺则可以通过在线精确调整二段分选密度来适应煤质波动,达到对中煤灰分的高效控制。

4 经济效益对比

为对比两种工艺的经济效益,对两种工艺的电耗和介耗进行了测算对比。两产品主再选工艺的电耗为7.34 k W·h/t,介耗为2.15 kg/t,三产品旋流器分选工艺的电耗为7.13 k W·h/t,介耗为2.00 kg/t,按照年入洗量500万t原煤计算,三产品旋流器分选工艺比两产品主再选工艺每年可节约电耗费用73.5万元,介耗费用75万元。

当块精煤灰分要求为8.5%时,两产品主再选工艺实际块精煤产率为58.76%,中煤产率为10.16%,而三产品旋流器分选工艺块精煤产率为58.65%,中煤产率为10.54%,按照年入洗500万t原煤计算,两产品主再选工艺比三产品旋流器分选工艺每年可增加精煤产品收入161.7万元。而中煤产品收入,三产品旋流器分选工艺比两产品主再选工艺每年多收入99.8万元。综合两者可以得出,两产品主再选工艺比三产品工艺每年可增加产品收入61.9万元。

综合电耗、介耗费用及产品收入可以得出,三产品重介旋流器分选工艺比两产品主再选工艺可以获得更高的经济效益。

5 结论

与两段两产品分选工艺相比,三产品分选工艺具有系统简单、基建投资小、便于管理的优点,缺点是二段密度在线不可控,分选效果比两产品分选工艺差。因此当入洗原煤煤质稳定且对中煤灰分要求不高时,采用三产品重介质旋流器分选工艺可以取得很好的经济效益。如果入洗原煤煤质变化大,客户对产品质量要求较高,则采用两段两产品重介旋流器分选工艺更灵活、精确。对于高阳煤矿选煤厂,由于只入洗本矿生产原煤,原煤性质稳定,中煤产品也能符合客户要求,因此三产品重介旋流器分选工艺更适合高阳煤矿选煤厂,且可获得较高的经济效益。

摘要：从工艺流程、分选效果和经济效益三方面对高阳煤矿选煤厂有压两产品和有压三产品重介质旋流器的分选工艺进行了对比分析。

关键词：选煤厂,重介质旋流器,两产品,三产品,分选效果

参考文献

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[3]宋晓.全球规格和单机处理能力最大的3DMC1500/1100AP型有压给料三产品重介质旋流器通过技术鉴定[J].煤炭加工与综合利用,2010(6):56.

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[5]张新民,李振涛.有压大直径两产品重介旋流器的应用探讨[J].煤炭工程,2013,45(11):13-15.

两产品重介质旋流器篇4

1 三产品重介质旋流器结构及设计参数

贺西矿选煤厂建厂投产时采用的是当时国内外最大的3GDMC1400/1000A型无压给料三产品重介质旋流器(见图1),该设备是大型、高效、简化全重介质选煤工艺与设备项目的核心主选设备,具有工艺流程简单、处理量大、分选精度高、操作方便、投资少、加工费用低等特点,十分适于大型选煤厂使用。

该重介质旋流器由两个两产品旋流器组合而成。一段旋流器为圆筒型,由分选室、给煤管、给介管、溢流口、底流口组成;二段旋流器为圆筒—圆锥型,由分选室、入料管、溢流管、底流口和在线密度调节器组成。无压给料三产品重介质旋流器可不脱泥分选从易选到极难选的所有原料煤,大大地简化了重介质选煤工艺,获得了良好的技术指标,其技术参数见表1。

2 减少矸石带煤率的措施

在实际生产中,当分选密度为1.5 kg/L、合格悬浮液中煤泥含量在45%~55%,磁性物含量在500 g/L左右、旋流器工作压力在0.23~0.26 MPa的工作条件下,精煤产品质量始终是合格的,中煤产品的发热量指标和精煤损失指标(小于1.45 kg/L密度级占中煤的百分率)也是合格的,但矸石带煤率(小于1.80 kg/L密度级占矸石的百分率)长期在1.5%~3.0%之间波动,一直未达到小于1%的考核要求。

为尽可能降低煤炭资源的损失,对如何减少矸石带煤率进行了系列试验。首先标定了浮沉室测量器具,对操作人员做了正确指导,以保证试验的准确性。

2.1 调整在线调节器(溢流管)插入深度

利用第二段旋流器在线调节器,在处理量为400~420 t/h,工作压力为0.23 MPa,底流口直径为300 cm条件下,调整溢流管插入深度,不同深度下矸石带煤率的变化情况见表2。

这种调整方法实质上是增加溢流管长度,使溢流管下端至锥体距离缩短,导致物料的实际分选密度增大,矸石带煤率随之减小。对在线调节器插入深度在25~38 cm范围内矸石带煤率的变化,进行了相关系数计算(见表3),并建立了回归方程。

两产品重介质旋流器篇5

当前由于经济增长速度减慢,煤炭产能过剩等问题造成了煤炭价格严重下跌,并且随着国家对大气污染控制要求日趋严格,用煤客户对于煤炭指标的要求也越来越高,选煤厂对于煤炭洗选产品指标的要求也不断提高。

目前我国使用的选煤主选设备中,重介旋流器的占比最高。因其具有分选精度高的优点,被广泛应用于难选煤的分选。三产品重介质旋流器分为无压给料型和有压给料型,它由两台有压两产品重介质旋流器串联而成,一段为圆筒型,二段为圆筒圆锥形。但是,目前普遍存在有压三产品重介质旋流器洗选难选煤时中煤带精煤多、矸石带中煤多等问题,反映了它在处理难选煤时存在分选精度不够高的问题。为提高分选精度,降低精煤损失,威海海王旋流器有限公司研发了新型双锥有压三产品重介质旋流器。

1 两种有压三产品重介质旋流器结构对比

矿物颗粒在重介质旋流器内的分选过程主要由物料所处的离心力场和密度场决定。颗粒受到的主要作用力为离心力F1和向心阻力F2( 忽略重力影响) 。假设悬浮液密度为 Δ,颗粒质量为m,密度为 δ,当颗粒的旋转半径为r时,它的切向速度为v,颗粒所受合力F = F1- F2= m ( δ -Δ) v2/ r。当 δ > Δ 时,颗粒受力指向器壁,被甩向外旋流成为重产物; 当 δ < Δ 时,颗粒受力指向中心,被甩向内旋流成为轻产物。图1 为旋流器内部颗粒分布情况。

传统有压三产品重介质旋流器为一段圆筒、二段圆筒圆锥形,而研制的新型有压三产品重介质旋流器一、二段均为圆筒圆锥形。图2 为两者的一段示意图比较。

从图2 可以看出,传统型和双锥型三产品重介质旋流器的不同点在于一段有无锥角( 图2 下部) ,双锥型的一段带锥角2α( 图2 上部) 。分析可知: 在同样的入料压力下,双锥体结构能缩小颗粒的旋转半径,相比传统型旋流器,颗粒切向速度有所提高,从而加大了颗粒的离心力作用。对于分选密度附近的颗粒,由于受到的离心力增大,导致其能尽快离开分离锥面进入相应的密度层,同时还加强了细颗粒的分选效果,并使物料在旋流器末端仍能得到有效分选,提高了旋流器总体的分选精度,特别是可以降低精煤在中煤里的错配量。另外,双锥结构在保证一段分选效果的基础上,提高了悬浮液浓缩度,为二段旋流器提供了浓度更高的悬浮液,相比传统型旋流器可以进一步提高二段入料密度。

2 新型YTMC1300 /920 在中兴选煤厂的实践

汾西矿业中兴选煤厂入洗原煤的可选性曲线见图3( 粒度区间50 ~ 0. 5 mm) 。通过图3 可以看出: 在洗精煤灰分不大于11% 时,理论分选密度在1. 4 ~ 1. 5 kg /L,此时对应的原煤可选性为难选( 根据国标GB /T 16417 - 2011 评定,扣矸) 。

汾西矿业中兴选煤厂使用的原3NYX1300 /920有压三产品重介质旋流器为一段圆筒形、二段圆筒圆锥形的传统结构,生产检验结果显示: 中煤里小于1. 4 kg/L密度级的最高含量达到50% ,平均含量为39% ,表明精煤大量错配到中煤产品中;矸石里小于1. 8 kg/L密度级的最高含量达到15% ,平均含量为8% ,这也表明矸石带中煤严重。显然,该设备分选精度低,煤炭资源损失严重。

B—浮物累计曲线;λ—基元灰分曲线;θ—沉物累计曲线;δ—密度曲线;ε—密度±0.1含量曲线

为提高分选精度,增加资源回收率,中兴选煤厂通过市场调研考察,决定对单系统旋流器进行改造,选用新型双锥体YTMC1300 /920 有压三产品重介质旋流器。更换后的生产数据表明: 中煤里小于1. 4 kg /L密度级的含量低于5% ; 矸石中小于1. 8 kg /L密度级的百分含量小于1% ; 并且新型双锥体有压三产品重介质旋流器入料压力相比原传统型旋流器低0. 02 MPa。

表1 是改造前后两台重介质旋流器同时生产的数据。数据表明: 新型有压三产品旋流器中煤带精煤( 小于1. 4 kg/L密度级含量) 比传统型降低8. 5% ; 矸石带煤( 小于1. 8 kg / L密度级含量) 比传统型降低6. 1% ; 能耗比传统型降低5% ~10% 。

3 结语

新型双锥体有压三产品重介质旋流器相比传统型,具有分选精度高、能耗低的优点,在汾西矿业集团中兴选煤厂的应用数据表明: 新型旋流器中煤含精煤( 小于1. 4 kg /L) 量比传统型降低8. 5% ; 矸石含中煤( 小于1. 8 kg / L) 量比传统型降低6. 1% ; 能耗比传统型降低5% ~ 10% 。

新型重介质旋流器结构能有效分选难选煤,可提高炼焦煤选煤厂的整体回收率。该设备既可用于老选煤厂的技术改造,也可用于新建选煤厂。

参考文献

[1]袁永胜,徐胜,王宏.炼焦煤选煤厂的选煤新工艺探讨[J].煤炭工程,2010,42(1):23-25.

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[3]欧泽深,张文军.重介质选煤技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2006.

两产品重介质旋流器篇6

重介质选煤过程中, 煤介混合输送系统是整个流程的开端, 其稳定性直接影响后续环节的作业效果, 最终影响产品质量。梁北选煤厂采用有压给料三产品重介质旋流器主选—煤泥浮选联合工艺。自2006年7月选煤厂试运行以来, 重介质系统一直存在问题, 时常出现压力不稳、上料不正常等现象, 影响旋流器的分选效果, 制约着系统正常生产和产能产率的扩大。虽然选煤厂采取了一些改造措施, 但问题未能得到根治, 随着近年来入洗原煤量逐渐加大, 问题愈加明显, 亟待加以解决。

梁北选煤厂重介质分选系统工艺流程见图1。原煤经过脱泥后直接进入混料桶与合格介质在桶内混合, 经混料泵由管道送至三产品重介质旋流器。分选出的精煤经过脱介、脱水后成为最终产品, 中煤、矸石经过脱介后直接成为最终产品运出。稀介质经由磁选机回收后与合格介质一起进入合格介质桶, 再由泵送至混料桶与原煤混合。经过认真分析, 发现重介系统存在以下问题。

(1) 混料桶结构不合理。

梁北选煤厂投产时的混料桶结构如图2所示, 由于内桶底部与外桶之间的截面圆环面积过大, 约9.6 m2, 而内桶截面圆面积仅2 m2, 导致物料流速缓慢, 易沉降, 桶壁积料, 造成供料不畅。若按内外桶物料流量均占混合泵流量的一半计算, 外桶物料流速远小于内桶, 物料得不到有效混合[1], 混合泵入料的固液比得不到保证, 出现不上料或压力不稳定等现象, 影响三产品重介质旋流器工作的稳定性。

(2) 混料管内矿浆流速过小。

输送管道内物料流速过小, 当小于固体颗粒不发生沉降的临界流速时将出现固体颗粒在管道底部淤积, 堵塞管道的情况[2], 如图3所示。根据凯夫公式计算被输送物料的临界流速VL:

式中:D——管径, m;

S——固体物料密度, g/m3;

d50——中值粒径, μm;

Cv——体积浓度, %。

混料泵输送管道管径D=0.350 m, d50=750 μm, S=2.46, Cv=33.04%, 代入公式得VL=3.63 m/s。梁北选煤厂重介质系统的泵送流量在液力偶合器调节范围内, 约为990～1 050 m3/h, 在此流量下的管道内矿浆流速为2.85～3.02 m/s。根据计算结果可知, 管道内矿浆流速小于固体颗粒沉降的临界流速, 必然出现管道固体颗粒淤积、局部堵塞的现象, 造成入料压力波动, 影响物料输送。

(3) 煤介混送泵选型过小, 与三产品重介质旋流器不匹配。

重介质系统的混料泵型号为300ZJ-I-A56, 流量1 050 m3/h, 扬程41 m, 转速980 r/min, 旋流器入口压力0.18 MPa, 与1200/850三产品重介质旋流器不匹配。入料压力不足, 使得进入旋流器的物料速度降低, 离心力减小, 影响分选效果, 最终导致精煤产率低, 中煤发热量高[3]。煤质变化时, 入料压力波动大, 严重影响重介质旋流器的分选效果。

2重介质入料系统的优化改造

经分析, 重介质系统存在的主要问题为入料系统设计不合理, 设备选型不匹配等, 针对这些问题, 梁北选煤厂对入料系统进行了优化改造。

2.1 混料桶内部结构改造

在原混料桶的内桶外增加一个套桶, 作为新的外桶, 外桶锥度由50°增大至57°, 锥底圆直径为1 450 mm, 内桶上部倒圆锥部分延长至内桶, 截面直径为1 000 mm。同时改变合格介质桶内分布情况, 将外桶合格介质管道改用DN300, 内桶合格介质管道改为DN250, 控制外桶矿浆流量大于内桶, 减小内桶物料与外桶矿浆的速度差, 物料不易发生沉降, 并保持供料稳定。改造后混料桶内部结构及悬浮液分布情况如图4、5所示。

2.2 管道输送系统改造

由流体力学连续性方程——流量等于截面面积与流速的乘积可知, 要增大流速只有两个途径, 即增加流量和减小管径。综合考虑工程量及利弊因素, 梁北选煤厂在原管径不变的基础上, 更换了混料泵, 通过增加流量达到提高管内流速的目的, 同时提高混料泵扬程, 满足三产品重介质旋流器的入口压力, 提高分选密度。

为防止物料在管道中沉降, 矿浆在管道中输送速度必须大于临界流速, 即V>VL=3.63 m/s。临界流量为:

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取:Q=1.1, QL=1.1×1 257=1 382 (m3/h)

所以煤介混送泵的流量应大于或等于1 382 m3/h , 据此选择新混料泵型号为300ZJB-I-A70, 流量1 390 m3/h, 扬程45 m, 转速780 r/min, 改造后旋流器入口压力达到0.24 MPa。在此压力值附近, 1200/850型三产品重介质旋流器分选效果最佳。

2.3 介质输送系统改造

更换混料泵后, 系统流量增大, 需要的合格介质量相应增加, 要求合格介质泵流量达到1 000～1 250 m3/h, 原用合格介质泵流量仅为740 m3/h, 转速485 r/min。为了保证改造后系统平衡, 且尽可能少更换设备, 梁北选煤厂将合格介质泵保留, 仅更换电机, 提高主轴转速, 以增加流量。

2.4 变频器的应用

对合格介质泵及混料泵增加变频器。合格介质泵通过变频器PID自动控制与混料桶的液位传感器形成闭环, 变频器采集液位传感器反馈信号并进行PID运算后输出相应频率, 调节电机转速从而实现泵流量的自动调节[4], 避免出现混料桶液位低、抽空或液位高、冒桶状况。混料泵增加变频器与重介质旋流器的入料压力形成闭环控制, 当压力低于分选要求设定值时, 变频器自动提高混料泵转速, 当入料压力高于分选压力时, 变频器自动降低混料泵转速, 实现系统的稳定分选, 减少煤质变化对重介质系统的影响。

3结论

重介质选煤过程中入料系统影响着后续各个环节, 设计是否合理至关重要。梁北选煤厂重介质入料系统经过改造后, 混料泵压力稳定, 上料正常, 保证了有压给料三产品重介质旋流器的分选压力, 提高了精煤产率, 混料桶堵塞、积料问题得到根治。经过改造, 梁北选煤厂的处理能力已由设计时的0.9 Mt/a, 扩大至1.5 Mt/a, 改造后, 梁北选煤厂日产和单班产量几次突破历史最高记录, 并不断刷新记录。日产精煤在2010年6月突破了4 000 t大关, 单班精煤产量最高达1 869 t。

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两产品重介质旋流器篇7

为了稳定产品灰分、降低职工处理事故的劳动强度、避免矸石出料管路及联接管堵塞事故的发生,临涣选煤厂(简称临选)结合生产实际,将重介质旋流器矸石出料管路进行了改造,并在出料管及联接管处安装了堵塞报警装置。

1 重介质旋流器矸石出料管路的改造

1.1 出料管道改成溜槽

临涣选煤厂的无压给料三产品重介质旋流器结构示意图见图1。选后精煤、中煤和矸石分别进入接料箱缓冲,然后经管道进入弧形筛入料箱。当原料煤中矸石含量增大时,虽然接料箱中已加入冲水,但高密度的悬浮液和矸石经过矸石管道时经常出现堵塞现象,且处理很不方便。为了及时处理事故,结合现场实际,把矸石接料箱到矸石弧形筛之间的管道改成溜槽,在溜槽的底部和两侧分别粘贴铸石板,这样可以直接观察物料的流动情况。改造之后,运行效果良好,事故处理也特别方便。

1.2 溜槽报警系统

当矸石含量过大时,高密度悬浮液和矸石经过溜槽时速度减缓,最终导致溜槽堵塞。如果发现不及时,物料会从溜槽上方溢出,严重影响厂房清洁卫生。为此,该厂参照胶带输送机机头溜槽堵塞报警安装的倾斜开关,为溜槽成功安装了堵塞报警装置,结构示意图见图2。其工作原理如下:正常工作时,溜槽中物料液面位于倾斜开关下方,倾斜开关处于垂直状态不动作;溜槽堵塞时,液面升高,当液面高于倾斜开关的最下端时,由于受液流冲击,倾斜开关开始倾斜,动作发生后,传输信号与给料设备(刮板输送机)进行闭锁,从而使给料设备停机;同时传输信号引到控制室,发出声光报警信号,便于操作司机及时发现。矸石出料溜槽堵塞报警系统包括三部分,即堵塞感应装置、声光报警装置和给料自动控制装置。

2 联接管堵塞报警系统

鉴于联接管堵塞时会导致第二段旋流器中没有物料,故在矸石出料溜槽中安装物料感应装置,以判断联接管是否堵塞,同时与重介质旋流器的给料设备(刮板输送机)设置闭锁关系。当联接管堵塞时,给料设备自动停机,原料煤就不进入重介质旋流器中,从而避免因联接管堵塞致使矸石和中煤混入精煤产品的质量事故。通过信号传递,使密度控制室内安装的报警器发出声光报警,以利于岗位司机及时发现。此套装置称之为重介质旋流器联接管报警防堵系统,该系统也包括溜槽物料感应装置、声光报警装置和给料自动控制装置三部分。

在矸石溜槽中安装的物料感应装置如图3所示,感应装置主要由接近开关和探杆组成。当联接管堵塞,溜槽中没有物料流动时,探杆处于自然垂直位置,如图4a所示;当正常工作有物料流动时,探杆经物料的冲击处于倾斜位置,如图4b所示。

3 声光报警及给料自动控制系统程序

报警系统自动控制程序如图5所示。当溜槽或联接管堵塞时,倾斜开关QX或接近开关FT动作,延时5s后,FTB输出,FTB常闭点断开,bs3102失电,bs3102常开点断开3102主控制回路,KM3102释放,实现给料设备——3102#刮板输送机停机,从而停止为重介质旋流器输送物料。

FT—接近开关;QX—倾斜开关;TIM SEC—延时继电器;FTB—堵塞报警信号;SG—声光报警信号;3113—精煤脱介筛1;3114—精煤脱介筛2;3125—中煤脱介筛;3133—矸石脱介筛;bs3102—闭锁3102;CQ—程序启机;DQ—单独启机;JZ—常开为集中、常闭为就地;CT—程序停机;DT—单独停机;SS—3102停机按钮;SF—开机按钮;KM—接触器;3102—三产品重介质旋流器给料设备(刮板输送机)

声光报警器控制程序见图6。当溜槽或联接管堵塞时,图5所示FTB常开点闭合,SG输出,KA线圈带电吸合,警铃及报警灯工作。

4 效果

重介质旋流器安装溜槽和联接管堵塞报警系统后,堵塞事故得到及时发现和处理,避免了大范围的跑冒事故,降低了职工的劳动强度,同时也避免了精煤产品灰分超标事故的发生,产品质量得到较好地控制。过去因堵塞事故时常发生,约有17t原料煤混入精煤中,严重污染了产品质量,按质量考核奖罚制度,每年影响临涣选煤厂经济效益达上百万元。

该厂的工程技术人员从生产实际出发,通过技术革新,解决了生产难题,为企业创造了可喜的效益,同时也为其他兄弟选煤厂提供了很好的借鉴,而且设计新选煤厂时亦可采用。

摘要：临涣选煤厂为了解决无压给料三产品重介质旋流器排矸堵塞问题,将无压给料三产品重介质旋流器矸石出料管路改成溜槽,并对溜槽及第一、二段旋流器联接管安装堵塞报警系统,从而使堵塞事故得到及时发现和处理,避免了大范围的跑冒事故,降低了职工的劳动强度,同时也避免了精煤产品灰分超标。

两产品重介质旋流器篇8

大武口选煤厂任家庄分厂位于宁东矿区,隶属于神华宁夏煤业集团有限责任公司,于2008年建成投产,属于矿井型炼焦煤选煤厂,设计生产能力为4. 8 Mt/a。洗选工艺: 原煤采用1 mm预先脱泥,50 ~ 1 mm采用无压给料三产品重介质旋流器分选,1 ~ 0. 25 mm采用TBS干扰床分选机分选,煤泥采用直接浮选,精矿加压过滤回收,尾煤浓缩压滤处理。

2 存在问题

2. 1 入洗原煤煤质分析

该厂原设计采用两台3LNWX1200 /850 型无压给料三产品重介旋流器,2008 年3 月投入使用后,主要分选任家庄煤矿生产的三层煤。随着矿井开采深度变化,2010 年以后矿井主要开采三层煤和五层煤,由于两个煤层的产量和煤质特征差别较大,为稳定原煤质量和提高精煤产率,该厂采用三、五层煤按一定比例配洗,当三层煤不足时单洗五层煤。

该厂入洗的三层煤和五层煤浮沉资料见表1和表2。

从煤质资料分析看出,三层煤小于1. 4 kg /L密度级浮物累计产率45. 02% ,1. 4 ~ 1. 8 kg /L密度物含量达21. 39% ,大于1. 8 kg /L沉物累计产率高达33. 59% ,矸石含量较高。当精煤灰分Ad不大于10. 50% 时, 三层煤理论精煤产率47. 6% ,理论分选密度1. 41 kg / L, ± 0. 1 含量36. 27% ,属于难选煤。

五层煤小于1. 4 kg /L密度级浮物累计产率不足35% ,1. 4 ~ 1. 8 kg /L密度物含量达35. 61% ,大于1. 8 kg /L沉物累计产率高达29. 64% ,中煤、矸石含量偏高。当精煤灰分Ad不大于10. 50% 时,五层煤理论精煤产率21. 4% ,理论分选密度1. 34 kg /L, ± 0. 1 含量42. 52% ,属于极难选煤。

2. 2 旋流器现状分析

三产品重介质旋流器的设计处理能力在很大程度上受其第二段旋流器处理能力的制约,同时三产品重介质旋流器一段和二段的实际处理能力又与各自入料的密度组成密切相关［1］。由以上煤质资料分析可知,该厂目前入洗原煤煤质比较特殊,原煤中重产物比例较高,受旋流器一段和二段连接管限制,少部分中煤、矸石来不及进入旋流器二段或连接管被堵而进入溢流,造成精煤产品被污染,精煤产品指标波动不稳定,不利于生产过程调节。同时,由于中煤、矸石含量较高,受第二段圆锥形重介质旋流器处理能力的制约,中煤、矸石在旋流器二段中得不到有效分选,矸石带煤损失曾高达7% ~ 8% 。为保证精煤产品指标和矸石带煤损失指标,原煤处理由原来的255t / h降低至235 t / h,从而使三产品重介质旋流器的处理能力大打折扣,增加了洗选单位成本,因此需要对该无压三产品重介质旋流器参数进行重新设计。

3 JUW3X1200 /890 型旋流器结构参数

重介质旋流器的直径与处理能力的关系可用一组简单的经验公式说明［1 － 2］:

式中: Q1———给入旋流器的悬浮液流量,m3/ h;

Q2———给入旋流器的煤量,t/h;

D———旋流器的圆柱直径,m;

A1———系数,一般取700~800;

A2———系数,一般取200。

利用经验式( 2) 可粗略计算出第二段旋流器( ￠ 850 mm) 大致处理能力为144. 5 t/h。原煤处理能力按照255 t/h计算,根据表1、2 中大于1. 4kg / L密度级产物可计算出三层煤中煤、矸石产量约140 t/h,五层煤中煤、矸石产量约165 t/h。

针对该厂入洗原煤煤质情况,为有效提高无压三产品重介质旋流器处理能力,首先必须提高旋流器二段的处理能力,即增加旋流器二段直径。2012 年7 月该厂与煤炭科学研究总院唐山分院合作,对生产系统中的1 台3LNWX1200 /850型重介旋流器进行设计改造,优化了旋流器部分结构参数,并将改造后的旋流器型号命名为JUW3X1200 /890 型重介质旋流器。改造前后的旋流器结构参数见表3。

为提高旋流器的处理能力,将旋流器二段直径由原来的 Ф850 mm增大至 Ф890 mm,利用经验公式( 2) 可粗略计算出第二段旋流器( Ф890mm) 大致处理能力为158. 4 t / h,三层煤和五层煤最大配洗比例为1∶ 2,能满足该厂生产安排。

由于旋流器一、二段连接管既要保证一段旋流器具有一定的浓缩效果,又要使第二段有足够的流量和流速,试验证明,连接管尺寸为二段旋流器直径的0. 22 ~ 0. 26 倍［2］比较适宜。该型号旋流器增大了旋流器一、二段连接管尺寸,由原来的160 × 160 mm提高至180 × 200 mm( 满足设计要求) ,提高了中煤、矸石的通过量。

一段旋流器溢流口直径是影响悬浮液稳定性的重要参数。溢流口过大,稳定性差; 溢流口过小会造成黏度增加,分选效果变差。试验表明,一段溢流口直径应为一段旋流器筒体直径的0. 25 ~ 0. 45 倍［2］。该型号旋流器将一段溢流口直径由原来的400 mm减小到360 mm( 满足设计要求) ,长度由原来的460 mm增加至470 mm,提高了进入旋流器二段的悬浮液量,同时将悬浮液入料压力由原来的0. 24 MPa提高至0. 30 MPa,保证了二段的分选效果。

加大第二段旋流器溢流口直径可使第一段旋流器分选密度降低,同时又可使第二段分选密度增高。实验表明,二段溢流口直径应为一段溢流口直径的0. 75 ~ 0. 95 倍［2］。该型号旋流器将二段溢流口尺寸由原来的 Ф430 mm改变为430 mm ×430 mm的方口,二段底流口仍采用 Ф220 mm,增大了二段旋流器的锥比,提高了二段分选密度。

由于旋流器锥角越大,实际分选密度也增大［3］,为提高悬浮液在旋流器二段中的浓缩效果,分选出较纯净的矸石,将旋流器二段锥角由原来的20°提高至24°。

为便于检修,将旋流器二段中心管由内置式改为外置式。

4 应用效果

4. 1 应用效果分析

经过改进的JUW3X1200 /890 型三产品重介质旋流器于2012 年9 月投入使用,经过2 个月的调试运行,精煤灰分、中煤带煤损失及矸石带煤损失指标均理想。为比较改造前后该旋流器的分选效果,该厂于2012 年12 月对JUW3X1200 /890 型无压三产品旋流器进行工艺效果评定,其计算入料可选性曲线、分配曲线、一段错配物曲线及二段错配物曲线如图1、图2、图3、图4 所示。

从曲线图上可知:

按计算入料的精煤产率计算数量效率为94. 31% ,工艺效果较好。

旋流器一段可能偏差EP1值为0. 035 kg /L,一段分配密度1. 390 kg /L,轻产品中的重产物错配量为3. 17% ,重产品中的轻产物错配量为4. 67% ,总错配物量为7. 84% 。重产品中的轻产物量与轻产品中的重产物量相当,表明旋流器一段分选效果良好。

旋流器二段可能偏差EP2值为0. 024 kg /L,二段分选密度为1. 962 kg /L。在此分选密度下,轻产品中的重产物错配量为0. 97% ,说明中煤带矸率较低; 重产品中的轻产物错配量为3. 78% ,总错配物量为4. 75% ,表明旋流器二段分选精度较高,分选出的中煤和矸石较纯净。

旋流器一段等污密度1. 385 kg /L,轻产品中的重产物错配量为4. 0% ,重产品中的轻产物错配量为4. 0% ,等污密度下的总错配物量为8% ;二段等污密度2. 01 kg /L,轻产品中的重产物错配量为3. 02% ,重产品中的轻产物错配量为3. 02% ,等污密度下的总错配物量为6. 04% 。

4. 2 改造前后应用效果对比

旋流器改造前后入洗原煤配洗比例未发生变化,其工艺效果对比见表4。JUW3X1200 /890 型旋流器应用后,数量效率较改造前的92. 69% 提高了1. 62 个百分点; 旋流器一段EP1值为0. 035kg / L,较改造前的0. 045 kg / L降低了0. 01 kg / L;总错配物量为7. 84% ,较改造前的8. 93% 降低了1. 09 个百分点,分选精度有所提高; 旋流器二段EP2值为0. 024 kg /L,较改造前的0. 07 kg /L降低了0. 046 kg /L; 总错配物量为4. 75% ,较改造前的13. 33% 降低了8. 58 个百分点,分选出的矸石和中煤较纯净,分选精度较改造前显著提高。中煤带煤损失6. 43% ,较改造前的8. 36%降低了1. 93 个百分点; 矸石带煤损失为0. 97% ,较改造前的5. 53% 降低了4. 56 个百分点; 精煤灰分9. 74% ,较改造前的10. 42% 降低了0. 68 个百分点,原煤处理能力较改造前提高了25 t/h。

从以上对比数据中可以看出,改进后的三产品重介质旋流器投入使用后,分选精度进一步得到提高,有效减少了分选过程中错配物含量,减轻了中煤对精煤产品的污染,有利于产品指标控制。同时,增大旋流器二段直径后,提高了二段的处理能力,大幅度提高了旋流器二段分选精度,使矸石带煤损失降至1. 0% 以下,提高了资源回收利用率。

与另1 台3LNWX1200 /850 型旋流器的分选效果相比,改进后的旋流器优势逐渐显现。选煤厂已决定将另1 台3LNWX1200 /850 型也改造为为JUW3X1200 /890 型三产品重介质旋流器,同时计划进一步优化新型旋流器二段安装角度,延长二段锥体使用寿命。

4. 3 经济效益分析

改进后的重介质旋流器投入运行后,由于分选精度较改造前提高了1. 62% ,使重介精煤产率提高了0. 48% ,原煤入洗能力按照1. 2 Mt/a( 单系统) ,精煤售价按照400 元/t计算,则:

增加精煤产量的经济效益= 1. 2Mt × 0. 48%× 400 元/ t = 253. 44( 万元) 。

矸石带煤损失由5. 53% 降低至0. 97% ,中煤产率增加了0. 63% ,中煤售价按照220 元/t,则: 新增中煤的经济效益= 1. 2Mt × 0. 63% × 220元/t = 166. 32( 万元) 。

合计年新增经济效益419. 76 万元,经济效益显著。

5 结语

任家庄选煤厂针对无压三产品重介质旋流器一段入料原煤轻、重产物比例倒置, 原3LNWX1200 /850 型无压三产品重介质旋流器无法满足生产需要的现状,积极与国内科研院所合作,在对原旋流器改造的基础上,设计开发了新型JUW3X1200 /890 型无压三产品重介质旋流器。新型旋流器应用效果较好,经济效益显著。

摘要：针对入洗原煤中低、高密度物含量较高的特征,大武口选煤厂任家庄分厂对原3LNWX1200/850型旋流器进行了改进;应用表明,改进后的重介质旋流器提高了分选精度,减少了错配物含量,提高了精煤和中煤产量,经济效益显著。

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三产品有压给料旋流器07-11