三产品旋流分级筛（通用7篇）
三产品旋流分级筛 篇1
随着采煤机械化水平的提高, 选煤厂入选原料煤中细粒煤的含量也越来越高, 0.75～0.25 mm粒级的粗煤泥分选效果的好坏直接影响到精煤的质量和产率。
1 各粒级煤在大旋流器中的分选效果
对无压三产品重介旋流器进行单机检查时, 同时对原料煤、精煤、中煤和矸石进行了分级浮沉试验, 查明了>13 mm、13～6 mm、6～3 mm、3～0.5 mm分级密度组成情况, 摸清了各粒级的分选效果 (见表1) 。
由表1可知以下几点。
(1) 3～0.05 mm粒级是入选主导粒级之一, 同时还占原料煤的28.55%; (2) 随着灰分的降低, 粒度的减小以及各粒级煤的可选性能的变好, 同时数量和效率上都有明显的增加。而偏差Epm1值也有明显的增加, 但是其保持在0.011～0.038 kg/L之中;分选效果3～0.05 mm粒级是必须关注的。主要是3～0.05 mm粒级在原煤中的可选性不仅由极难选转换为较难选的情况, 精煤的生产率也是很好的, 这就使得该粒级成为精煤生产中的主导粒级。其中产生的偏差Epm为0.038 kg/L, 且数量效率也达到了93.59%, 分选的效果达到了令人满意的程度。
2 煤泥重介旋流器对小于0.75粒级分选效果
主选的精煤脱介筛筛缝为0.75 mm, 精煤脱介后合介分流部分去煤泥重介旋流器进行分选;煤泥重介旋流器的分选下限可达到0.1 mm, 只能说0.25～0.1 mm的物料在煤泥重介旋流器中得到了有效的分选。而粗精煤、矸石高频筛的筛缝为0.25 mm, 即使得到了分选也无法回收。在浮选的环节再次重复分选。且流程又复杂得多, 实在没有采用的必要。
3 大旋流器的分选下限
为了确定大旋流器的分选下限, 对<0.75 mm的入料及精煤、中煤和矸石, 从产品出旋流器后进入弧形筛前的各集料箱中获取<0.75 mm悬浮液进行筛分, 得到0.75～0.25 mm粒级煤样, 经脱介处理后进行小浮沉试验, 结果见表2。
检查结果表明, 此旋流器的分选下限已经达到0.25 mm, 同时也再次证明无压给料三产品重介质旋流器对粗煤泥的分选效果, 没有必要对粗煤泥再次分选。
参考文献
[1]赵贺, 石凯杰, 赵详, 等.重介质旋流器和无压三产品重介质旋流器在选煤工艺中的应用及相关[J].中国科技信息, 20 10, 10.
三产品重介质旋流器损坏原因分析 篇2
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。
三产品旋流分级筛 篇3
目前三产品重介质旋流器最大型号已发展到Φ1400/1000型,单台处理能力可达400～450t/h,为选煤厂设备大型化、系统单机化带来了发展机遇。但是自从1999年Φ1200/850大型无压三产品重介旋流器在老屋基选煤厂试验成功并投入使用后,无压三产品重介旋流器技术才得到了长足发展,成为当今选煤工艺的主流。对于同样具有高效分选作用的有压三产品重介旋流器,近年来虽有所发展,但只是参考无压系列做了近似放大,相关的技术参数并没有得到改进,对其研究没有形成一个独立的分支,致使大型有压三产品重介旋流器现场使用的实例寥寥无几,甚至有人认为有压给料三产品重介旋流器是失败的设备,并否定了脱泥有压给料三产品重介旋流分选工艺以及与之相应的工艺流程,这些观点都是片面的。有压三产品重介旋流器在低位给料、分选精度、操作管理等方面的优势是无压给料不可比拟的,而且更易于实现模块化布置。尤其是2005年,TBS被引入中国后,困扰有压给料三产品旋流器发展的粗煤泥分选问题得以彻底解决。TBS的引进给选煤厂设计注入了新鲜血液,有力地推动了中国选煤工艺的发展。为此,我们应该重新审视有压给料三产品旋流器的问题,使其更好地服务于中国的选煤事业。
1 三产品重介旋流器的发展
三产品重介旋流器是原苏联在20世纪70年代初研制开发的[1,2]。1973年在原苏联特克瓦尔切斯克中央选煤厂安装了一台гт-3/80型(即гт-630/500型)三产品重介旋流器(1980年被гт-710/500型所代替),用来再选跳汰中煤[1]。1979年在原苏联北方矿井选煤厂安装了一台гт-710/500型三产品重介旋流器,用来处理脱泥后的13～0.5mm末煤,效果很好[1]。需要说明的是,当时的工艺流程为,原煤首先经过φ0.5mm的脱泥筛脱泥,同时用介质泵将合格悬浮液送入分配箱,脱泥后的13～0.5mm末煤和悬浮液在定压箱内混合,然后自流给入三产品重介旋流器,分选出精煤、中煤和矸石。
(1)1979年煤科总院唐山分院成立了有压给料三产品重介旋流器课题组。1984年和1989年先后研制成功500/350和710/500型有压给料三产品重介旋流器并应用于辽宁本溪彩屯选煤厂和黑龙江鸡西市选煤厂[3]。
由于采用定压漏斗给料,旋流器入口压力完全取决于定压漏斗的布置高度,旋流器型号越大,其入口压力要求就越大,厂房布置就越高,而且土建工程一旦建成,旋流器入口压力基本不能在线调节。其次是0.5mm脱泥效率低、效果差,影响重介系统的稳定性,如果把脱泥筛筛孔适当放大至1mm,重介系统的问题解决了,但脱下的粗煤泥没有一种适合的分选设备。此外自动化控制、材料磨损、国产设备质量等因素都制约了有压给料三产品重介旋流器的发展,为此,科研单位开始将研究课题转入无压给料三产品重介旋流器的研究领域。
(2)1992年中国第一台圆筒+圆筒型无压给料三产品重介旋流器(NWX700/500型)在黑龙江鸡西市滴道矿选煤厂试验成功,并获得专利。1995年,圆筒+圆筒-圆锥型无压给料三产品重介旋流器(NWX700/500A型)在四川长寿县西山煤矿选煤厂试验成功,标志着无压给料三产品重介旋流器基本结构形式的定型。1999年,作为国家科技攻关成果的3NWX1200/850A型大型无压三产品重介质旋流器在盘江老屋基选煤厂投入使用,为我国推广高效简化重介质选煤技术开创了新局面,但它存在一些缺陷,如产品质量不稳定,第二段分选密度不易调节,旋流器不耐磨等。
(3)2000年,经过重介质选煤技术改进后的3GDMC1200/850A型无压给料三产品重介质旋流器问世。替代了3NWX1200/850A型应用于老屋基选煤厂,经受了长期生产的考验。2003年,3GDMC1300/920A型成功应用于贵州盘江火烧铺矿选煤厂,并通过了技术鉴定。2004年3月,3GDMC1400/1000A型重介旋流器作为煤炭行业的国家“高技术产业化示范工程”——大型高效重介质选煤示范厂的核心设备投入使用,2005年5月进行了技术鉴定,2006年5月通过了国家验收,标志着大型三产品重介旋流器选煤技术全面走向成熟[3]。
在无压给料三产品重介旋流器发展的同时,人们也试图探索有压给料三产品重介旋流器大型化的问题,但因为粗煤泥一直没有找到一种理想合适的分选设备,所以有压给料三产品重介旋流器大型化的道路举步维艰,在无压给料三产品重介旋流器最大型号已经做到直径1400mm的时候,有压给料三产品重介旋流器最大型号才做到1250mm,大量的科技文献在宣传无压给料三产品重介旋流器,在这种环境下,有压给料三产品重介旋流器淡出了人们的视线。
(4)2005年,TBS[4,5]被引入中国,该设备彻底解决了粗煤泥分选问题。具有分选精度较高、分选密度可控范围宽、自动化程度高、运营费用低等诸多优点,给中国的选煤工艺设计注入了新鲜的血液,带来了一场新的技术革命,打破了无压给料三产品重介旋流器被“一统天下”的局面;尤其是首个采用脱泥有压三产品重介旋流器+TBS+浮选的联合工艺流程在徐州矿务集团张双楼选煤厂顺利投产,说明了以有压三产品重介旋流器为核心设备的工艺流程是一种高效的选煤工艺,具有推广前景,由此逐步改变了选煤界对该设备的一贯看法。此后研究者又一次把目光投向了有压给料三产品重介旋流器设备大型化的研究,对有压给料三产品重介旋流器结构参数进行优化。
2新型有压给料三产品重介旋流器结构参数的优化
有压给料三产品重介旋流器的结构参数包括:旋流器一二段的圆柱直径及长度、一二段入料口的形状及尺寸、一二段溢流口直径、一二段溢流管的插入深度、二段底流口直径、二段旋流器的锥角和锥比等。虽然重介旋流器技术已相当成熟,但随着选煤工艺的不断发展,有压给料三产品重介旋流器的结构参数还存在优化空间。
(1)旋流器一、二段的入料流线。
旋流器入料流线有切线、摆线、渐开线、涡形及带状等多种方式。很多学者的试验结果表明,入料流线对分选效果的影响不大,因此,现在应用的旋流器多以切线入料为主。海王旋流器公司针对无压三产品重介旋流器的入料流线做了大量试验研究,将入料流线由原有的切线给料改为渐开线给料,从而解决了两个主要问题,一是使三产品重介旋流器一、二段床层或流态连续分布,改善二段分选条件,提高二段分选效率;二是降低一、二段旋流器之间的压力损失,进而降低旋流器的入料压力,减少设备能耗和磨损[6]。两种入料流线见图1、图2。南非MULTOTEC公司在研究二产品重介旋流器时,得出 “涡形渐开线” 入料比“渐开线” 入料效果更佳的结论,可使旋流器处理能力提高20%,其优点有四个:一是物料随涡形渐开线入口自然向下旋转,既可以减少磨损,又可以减少紊流,进而延长了入口的寿命;二是由于入口处紊流的降低,旋流器的通过能力大大高于其他入料流线的旋流器;三是入口处的涡形渐开线可使物料在进入旋流器时自行调整,然后才受到旋流器的离心作用,这种调整结果使得旋流器内的分离过程效率更高;四是由于采用了涡形渐开线入料方式,进入旋流器的物料不会象切线入料那样直接冲击溢流嘴,因而大大减少了溢流嘴的磨损,延长了旋流器的有效寿命。这些研究成果同样适合于有压三产品重介旋流器,通过改变入料流线,可使旋流器内部流态平稳,阻力损失大幅降低,从而达到减轻磨损和节能降耗的目的。
(2)旋流器一、二段溢流的排料方式。
传统有压给料三产品重介旋流器一、二段溢流排料方式如图3。一、二段溢流管均采用全部内置方式,精煤和中煤的排出相当于采用溜槽直接变角度,称之为“刚性排料”,这种排料方式会干扰溢流端矿浆的流变特性,不利于介质密度的稳定,因为旋流器溢流从溢流管排出后碰撞到旋流器溢流端器壁,迫使料流向下,由于排料压力较大,一部分物料会反溅到旋流器溢流口,影响溢流物的正常排出,从而影响到整个系统的稳定。
为了改变这种“刚性排料”方式,使旋流器的溢流口结构参数更趋合理,我们通过调研大量不同规格、不同厂家的旋流器现场使用情况,充分吸取了进口大直径有压两产品重介旋流器溢流排料管的结构特点,对有压给料三产品重介旋流器一、二段溢流的排料方式进行大胆构想,推荐一、二段溢流的排料方式,如图4所示。
新型有压给料三产品重介旋流器一、二段溢流管均采用部分内置方式,有一部分露在机体外。精煤和中煤的排出采用弯管改变料流,称为“柔性排料”方式。这种排料方式将排料过程中干扰溢流端矿浆流变特性的可能性降到了最低,最大限度地避免了物料反溅到旋流器溢流口,使得旋流器排料更顺畅,整个洗选系统更稳定。其次,有一部分溢流管露在机体外,便于现场观察溢流管的磨损情况,从而掌握旋流器部件的寿命并及时更换,这种排料方式较之全部内置的溢流管对指导生产更有利。
(3)二段设置可调节的伸缩溢流管。
目前使用的有压三产品重介旋流器二段溢流管如图3所示,即内置固定溢流管,这种溢流管无法在线调节其插入深度,致使二段的分选密度无法在线调节,这个弱点一直制约着大型有压三产品重介旋流器的发展。也有学者认为,二段加伸缩管调节密度的效果不是很明显,因为正常生产后,一般很少调节二段溢流管的插入深度,增加伸缩管没有意义。但我们不认同这种观点,设置伸缩管增加了二段人为可控的一个因素,在调试过程中,对于掌握入洗原煤性质很有意义,这种想法在无压三产品重介旋流器上得到了验证,至今却未见其应用在有压三产品重介旋流器的设计上。结合张双楼选煤厂的生产实践,应借鉴无压三产品重介旋流器的二段分选密度在线调节方式,将其原理应用到有压三产品重介旋流器二段的调节上,并配以弯管排料,如图4所示,这样可以使有压三产品重介旋流器更完善。
(4)一段圆筒形适当变径为圆锥形,以适合不同煤质需要。
传统的有压三产品重介旋流器一段均为圆筒形,一段的浓缩效果不明显,这种旋流器仅适合于轻产物含量大的原煤,不适合于重产物(中煤和矸石)含量高的难选煤分选。我国乌海的炼焦煤,精煤产率只有30%左右,中煤和矸石分别占到40%和30%,为了排除较纯的矸石,从理论上分析,应在旋流器一段提前加强浓缩作用,如采用传统的有压三产品重介旋流器,处理能力将大打折扣;此时如果将一段圆筒形改为平滑渐变的圆锥形,有利于提高旋流器二段的分选密度,更适合于轻重产物严重倒置的难选煤的分选。因此,旋流器的加工制造,应根据煤质资料适当变径,进一步提高其处理能力。
3 旋流器内衬耐磨材料的选择与铺设方式
旋流器的磨损程度与其铺设的耐磨材料有很大关系,目前大直径旋流器以铺设耐磨陶瓷材料为主。表1列出了几种耐磨材料的相关参数。
经调研,现阶段旋流器内衬材料多以PT-95为主,由于三氧化二铝成型性差,无法整体成型,所以旋流器内衬多由小陶瓷片拼装粘贴而成。此外,国家没有针对旋流器内衬单独出台相关标准,因此,不同旋流器生产厂家所使用的耐磨材料质地相差较大。
(1)旋流器的磨损。
对于磨损较快的底流口、溢流口、连接管等构件铺设PT-99耐磨陶瓷或其他更好的耐磨材料,对于筒体直段和锥段可以铺设PT-90～95耐磨陶瓷。为了保证铺设陶瓷后的筒体内表面光洁度,可以烧制一些弧形耐磨陶瓷或弧锥形耐磨陶瓷,铺设时应有专业技术人员指导。随着新耐磨材料(未来有可能分段整体成型)的不断研发,旋流器的磨损问题将会得到大大改善,旋流器的寿命将会不断提高。
(2)旋流器内衬材料的铺设方式。
物料进入旋流器后,在切向力、轴向力、径向力的联合作用下,产生一种三维复合螺旋线运动,轻产物进入溢流,重产物进入底流。传统的旋流器内衬材料铺设方式如图5所示,这种铺设方式简单,易于实现表面平整光洁,但却与物料的移动轨迹成一定角度,粘缝处容易形成小的障碍,如果粘贴稍不牢固,陶瓷片就会脱落,破坏内部矿浆的流变特性,加剧旋流器内部的磨损。旋流器内衬材料采用错位螺旋线铺设方式,如图6所示,可最大限度降低旋流器耐磨材料粘缝对旋流器内高速流态的影响,耐磨材料铺设的方向几乎与物料移动的轨迹相重合,这时旋流器运行工况最佳,分选效率最高,而且磨损降到了最低。
4 结 语
旋流器的研究必须结合选煤工艺设计一并考虑,有人认为旋流器是一种制造简单且技术含量低的设备,这是一种错误的认识。旋流器作为主选设备,在选煤厂的作用可想而知。中国各矿区煤质相差较大,针对不同煤质资料应该设计与之相应的重介旋流器。设备选型时,制造厂家应该参与,优化旋流器各个可控结构参数。因为旋流器好多结构件是一次加工成型,装配后是不能修改的;虽然二段溢流管长短可以伸缩,底流口大小可以更换,但调整范围很有限,如果能从最原始的设备制造加工抓起,旋流器的相关分选指标会达到更好的效果。我们期待着更新型的有压给料三产品重介旋流器问世。
参考文献
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三产品旋流分级筛 篇4
1 无压给料三产品旋流器的结构和工作原理
1.1 无压给料三产品旋流器的结构
无压给料三产品旋流器是由一台圆筒型旋流器和一台圆锥形旋流器串联而成的设备。原煤由胶带或刮板给入, 一段旋流器悬浮液由泵给如。其分选过程是:1) 重产物在旋流器内壁沿筒壁形成的外螺旋, 由底流口排出, 轻产物在旋流器中心形成内螺旋, 由溢流口排出;2) 从一段到二段;3) 从低密度到高密度。在第一段旋流器中, 不但可以把原煤分成2种产品, 而且还把进入第二段旋流器的悬浮液浓缩到需要的密度。重产品与浓缩后的悬浮液一起经连接管给入第二段旋流器进行再选, 最终获得中煤和矸石。
1.2 无压给料三产品旋流器的工作原理
重介质旋流器是目前利用重悬浮液作为介质, 在外加压力产生的离心力场和密度场中把煤和矸石分离的一种特定结构的设备。其工作过程为:介质以一定的压力由给介管切向给入一段旋流器, 在入口压力作用下, 在分选筒内产生离心力场, 并形成向下的内螺旋流和向上的外螺旋流。此时, 物料以中心给料方式由入料管直接给入一段旋流器中内旋流, 在离心力作用下, 颗粒按不同的密度沿旋流器中心到器壁迅速分层, 小于分选密度的物料向中心聚集, 并随内旋流进入溢流口;大于分选密度的物料穿过分选密度界面向器壁运动, 随外旋流经一段底流口到二段旋流器。加重质颗粒在离心力及外旋流的推挤作用下, 沿圆筒壁向给煤口方向移动, 产生浓缩现象, 并伴有分级作用, 使进入二段旋流器的悬浮液密度升高, 自然提高了二段分选密度, 从而有效地对重产物进行再分选。二段旋流器的分选密度可由底流口和中心管插入深度控制, 底流口减小或中心管插入深度增加都会使分选密度提高, 后者还可在线调节, 从而完成在单一低密度重悬浮液条件下, 分选出精煤、中煤、矸石三种产品。
2 改进内容
原有短接两面有固定法兰, 矸石箱是固定的, 上下左右没有调整空间, 安装带来很多麻烦。为此重新自制一种可以方便上下左右移动的新短接, 将原有矸石箱与短接连接口扩大, 并且为了避免漏料, 使新短接的长度更长, 并带有一定角度, 插入矸石箱。如图1所示。
新短接替代原有短接的好处:延长现场使用寿命;减少矸石缓冲箱的磨损, 增加其使用寿命;由于新短接带有一定的角度, 减轻了其出口压力;通过此次的改进, 方便更换二段旋流器。
3 结语
改进后的新短接更换二段旋流器时省工省时, 减少了工人的劳动强度, 将原来更换旋流器时间由6小时以上缩短到1小时以内, 节约了时间, 不但保证了正常的洗煤生产, 还为厂每年增加了5000吨以上征收90万元以上的经济效益。
摘要：由于二段旋流器矸石短接出口压力大, 易破损, 每次更换其备用的二段旋流器非常不方便, 于是对原矸石出口短接进行了改进。
三产品旋流分级筛 篇5
近年来, 重介质选煤作为一种高效选煤方法, 在实际生产中得到了广泛应用。作为其分选工艺的主体设备——重介旋流器, 有无压三产品重介旋流器和有压两产品重介旋流器两种。五沟选煤厂与钱营孜选煤厂就分别应用了这两种工艺。
2 两种工艺的应用情况
2.1 应用介绍
五沟选煤厂为矿井型炼焦煤选煤厂, 生产能力为150万t/a, 采用动筛跳汰+无压三产品重介+浮选联合工艺。五沟选煤厂工艺流程如图1所示。
五沟选煤厂精煤灰分指标为10.00%~11.00%, 理论分选密度为1.50 kg/L;钱营孜选煤厂精煤灰分指标为9.50%~10.50%, 理论分选密度为1.38 kg/L。2个厂两级浮沉数据如表1、2所示。
注:采样时间为2011年3月。
注:采样时间为2011年3月。
钱营孜选煤厂为动力煤及炼焦煤兼顾的矿井型选煤厂, 生产能力为240万t/a, 采用动筛跳汰+有压两产品主再选+浮选联合工艺, 如图2所示。
从这2个厂的两种工艺分选效果来看, 数量效率均在95.00%~96.00%之间;精煤带矸基本为零、矸石中精煤损失为零, 工艺的选择均适合自身的煤质条件。
2.2 效果分析
从工艺流程及现场管理来看, 五沟选煤厂的无压三产品重介旋流器工艺简化、易于现场的生产管理。钱营孜选煤厂的两产品重介旋流器主再洗工艺流程较为复杂, 但同时可以入洗动力煤及炼焦煤, 工艺灵活。从设备的选型来看, 两种工艺有非常相似之处, 只是在动能消耗上来看, 有压两产品的主、再工艺比无压三产品工艺要大些;从而带来过多的系统磨损, 日常维护量多些。2010年2个厂运行部分成本如表3所示。
在入洗动力煤的前提下, 钱营孜选煤厂运行成本将有所下降。
3 两种工艺特点
虽然两种工艺在工艺流程、主要设备选型、分选效果、运行管理成本上差别不大, 但在实际生产过程中, 对生产变化的适应性有各自的优缺点。
3.1 无压三产品重介质旋流器选煤工艺的优点及缺点
优点:首先, 无压三产品重介质旋流器入料的工作介质通过离心泵输送至旋流器内, 物料则由高处自流而入, 此种入料方式使固体物料避免了与悬浮液的长时间接触浸泡以及离心泵叶轮的高速撞击, 不仅可以减轻矸石的泥化, 而且可以有效降低块煤破碎率;其次, 无压三产品分选简化了介质流程和工艺环节, 使工艺布置紧凑、设备较少、能耗较低, 方便了企业的生产管理, 易于实现全厂自动化;第三, 分选密度调节范围宽, 分选效果好。
缺点:首先, 无压三产品重介质旋流器的入料压力由定压高度保证, 与泵输送相比, 所需的厂房高度较大, 系统不布置的空间约束较多, 同时, 旋流器入料压力的调节难度比较大, 调节精度差;其次, 因无压三产品旋流器的切向速度梯度较有压给料的小很多, 随着悬浮液流速梯度的减小, 其粘度值增大。在悬浮液性质相同的条件下, 无压给料旋流器中悬浮液的流变粘度比有压给料时大很多, 粘度的增大增加了粘滞阻力, 从而造成了对细粒级物料的分选精度不高;第三, 采用无压三产品旋流器的分选工艺多采用不脱泥入选, 而重介质的循环量又较大, 一般为1∶5~1∶6, 因而造成了介质消耗较难控制, 特别是原煤中细粒级含量高时, 会更加明显;第四, 无压三产品重介质旋流器第二段所需的高密度介质, 是靠第一段旋流器自然浓缩形成的, 一般可将悬浮液密度提高0.3~0.6 kg/L, 但问题是很难实现对二段介质密度的精确控制。
3.2 有压两产品重介质旋流器选煤工艺的优点及缺点
优点:首先, 有压两产品重介质旋流器的入料是矿粒与悬浮液一同进入旋流器, 就同时具有很高的相同切向速度, 从而最大限度地利用了物料在旋流器内的分选时间和分选空间, 使得分选效果较好;其次, 当分选炼焦煤时, 两段介质密度可以分别测控, 控制精度高, 对极难选煤有很好的分选效果。
缺点:首先, 泵叶轮的高速旋转所产生的冲击作用增加了煤的破碎程度, 导致次生煤泥量比较大, 对浮选及煤泥水系统产生不利影响;其次, 分选粒度上限受到泵的过流粒度的限制;第三, 管路及叶轮的磨损也比较严重, 设备维护量较大, 特别是矸石含量大, 硬度高, 磨损将更严重;第四, 当分选炼焦煤时, 因高、低两种密度的系统并存, 工艺流程和工艺布置复杂, 第二段重介质旋流器系统设备管道磨损大, 介质泵电耗大。
4 结论
在实际生产中, 重介质选煤是采用有压两产品工艺还是选择无压三产品工艺, 应以煤质资料的审查和分析为基础, 以产品的定位、特别是用户对产品质量的要求为立足点, 以保证产品的最大回收率为前提, 同时应根据建厂的具体时间、地点及条件进行综合考虑和分析比较;如果用三产品重介质旋流器代替两产品重介质旋流器排矸, 应作综合的技术比较。选煤厂工艺的选择是一个系统性的问题, 只有适应自身条件的选煤方法才是最佳的工艺选择。
摘要：通过无压三产品重介旋流器和有压两产品重介旋流主再洗工艺在两个选煤厂的应用情况比较分析, 说明选煤工艺的选择是一个系统性的问题, 只有适应自身条件的选煤方法才是最佳的工艺选择。
三产品旋流分级筛 篇6
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
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三产品旋流分级筛 篇7
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。
参考文献
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