旋流器技改报告Word文档格式.docx

旋流器技改报告Word文档格式.docx

《旋流器技改报告Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《旋流器技改报告Word文档格式.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

产品主要有精煤、中煤、矸石等产品。

洗煤厂于2010年8月27日正式生产，由于今年来矿井开采方式、煤层等因素的变化，入洗毛煤灰分Ad=60%左右，矸石含量超过55%，对旋流器的分选效果及处理量带来了较大的影响，在生产过程中频繁出现底流口堵塞现象。

一旦发生旋流器底流口堵塞，必须停车处理，并且矸石将窜入精煤和中煤中，严重影响产品质量。

洗选厂只能将处理量控制在60T/h左右，导致生产效率低下，成本很高，职工劳动强度大。

这显然不能适应川煤集团和广旺战略发展的要求，优化旋流器结构，增强排矸能力，是川煤集团和广旺公司“十二五”时期大发展的迫切需要，也是唐家河煤矿洗选厂实现品牌精煤、实现经济跨越式发展的必经之路。

2011年，洗选厂根据现场生产实际情况，进行三产品分选旋流器含矸率适应性改造。

矿副总工程师王刚带领洗选厂专技人员，首先对唐家河煤矿各个采面的原煤做了煤质分析，得到洗选厂入洗毛煤矸石含量与粒度组成的准确资料，同时对三产品重介旋流器的技术改造作了可行性论证。

根据实时的入洗毛煤矸石含量与粒度组成的资料，以及三产品旋流器的实际工作情况，分析不同粒度的矸石在第二段旋流器中的运动特征，采取不断调整三产品重介旋流器二段的倾角和二段旋流器底流口口径的方式，收集不同状态下中煤灰分与产率的变化。

最终确定二段旋流器由水平布置该为-9°

布置，底流口口径为145mm。

通过三产品分选旋流器含矸率适应性改造，旋流器小时处理量达95吨以上，生产过程中极少发生堵塞现象。

每班减少生产时间2小时以上，大大降低了职工劳动强度。

精煤、中煤、矸石三产品质量合格。

1.2项目研究的主要内容

调整三产品旋流器安装角度，改进中煤溢流管的通过能力。

不同粒度组成的矸石与二段旋流器的工作角度关系。

矸石粒度不同、含量不同、二段旋流器安装角度不同，都会有不一样的效果。

三者要找到一个平衡点，使其处理量提高，分选效果最佳。

因为旋流器安装角度改变，借助矿物本身重力，可以改进中煤溢流管的通过能力，以及矸石段的通过能力。

增强高矸毛煤入洗适应性的实际生产效果。

提高三产品旋流器对矸石含量的适应性，稳定处理量，降低工人劳动强度。

调整三产品重介旋流器二段底流口口径。

底流口直径的变化直接决定排口比的变化，排口比对旋流器几乎所有的工艺指标均有极大影响。

洗选厂入洗毛煤矸石含量与粒度组成情况，必须找到一个合适的底流口口径。

1.3项目研究的技术路线

通过对唐家河煤矿各个采面的原煤做了煤质分析，得到洗选厂入洗毛煤矸石含量与粒度组成的准确资料，同时对三产品重介旋流器的技术改造作了可行性论证。

论证了调整三产品重介旋流器二段的倾角和二段旋流器底流口口径的可行性，一是调查取样入洗毛煤矸石含量与粒度组成。

二是分析研究不同粒度矸石在二段运动特征。

三是调整解二段倾斜角度调整底流口直径收集不同状态下中煤灰分与产率变化。

四是确定新状态下旋流的工作能力稳定操作条件。

五是在后期对本项目进行全方面的总结，并形成技术报告。

1.4项目研究的关键问题及技术难点

介质压力下矸石在二段旋流器中的运动影响因素分析。

入料压力加大，会提高处理量，也会适度提高分选密度，改善对-0.5mm的细颗粒的分选。

对一定粒度的矿粒而言，旋流器直径越大，在同样压力条件下，对矿粒产生的离心力越小，所以大直径旋流器的有效分选下限必然粗，要弥补这一缺点，必须按相同比例加大入料压力，以获得必要的离心力。

二段旋流器角度对矸石运动辅助作用。

不同结构类型的重介质旋流器的安装倾角有不同的要求。

倾角过大会影响产品质量，倾角过小会影响处理量，必须找到一个合适的角度，使二段分选效果达到最好。

底流口直径对中煤质量、数量的关系。

底流口直径的增大会使旋流器的生产能力相应的增大，但当底流口直径过分增大，甚至超过溢流管内经时，此时进料的大部分甚至全部将经底流口排出，旋流器的工作将会遭到破环。

1.5项目研究的创新点

通过合适调整旋流器二段的安置角度提高排矸能力，以适应不同煤质下旋流器的正常生产。

借助矿物自身重力，加大矿物颗粒的分层以及及时排除，增强分选效果和提高处理能力。

优化旋流器出厂后的工作状态。

通过对旋流器二段底流口的改进数据，提供给厂家，做出符合要求的尺寸，避免了对其再次改进，保证了底流口的内部结构和使用寿命，极大降低了劳动强度。

1.6项目完成情况及技术经济效益

1.6.1项目完成情况

第一阶段对唐矿原煤煤质调研的可行性分析报告

第二阶段对旋流器二段安装倾角进行调整，进行可行性分析。

第三阶段对旋流器二段底流口直径大小进行调试，进行科学合理论证，选择最佳尺寸。

第四阶段对现场生产能力与产品质量变化的数据收集，实现计划目标。

第五阶段对项目进行归纳总结，并形成技术报告。

1.6.2技术经济效益

通过理论研究和现场实践，最终确定适应唐家河煤矿原煤矸石含量变化的二段旋流器安装角度和底流口直径。

1.项目实施后，将原来的处理量为60T/h提升到95T/h以上，按一个班8小时工作制，每班可提高处理量为280T。

2.项目实施后，每班减少生产影响时间2小时以上，按一个班8小时工作制，每班可提高洗煤量为200余吨。

3.项目实施后，确保了产品质量，为销售产品带来了不可估量的正面效益。

第二章三产品重介质旋流器

我厂使用的三产品旋流器为3NWX850/600A型旋流器，其一段内经为850mm、二段内经为600mm，入料粒度≤45mm、处理量为110-180t/h、内衬材料刚玉，我厂使用的旋流器给料方式为是无压给料。

三产品重介质旋流器是由一台圆筒形旋流器和另一台圆锥形旋流器串联而成的，第一段为主选，采用低密度悬浮液分选，原煤和低密度悬浮液混合后，给入第一段旋流器，在离心力作用下，选出精煤和再选入料，并使悬浮液得到了浓缩。

第二段为再选，分选出中煤和矸石两种产品。

三产品重介旋流器如图1所示

图1

2.1工作原理

煤和矸石的混合物渐开线给料方式进入充满给定密度悬浮液的旋流器中，受到重力和离心力的作用而分离；

大于悬浮液密度的矸石，所受作用力的方向与离心加速度方向相同，在悬浮液中做离心运动，集中在外层形成矸石带，由于干扰沉降作用，紧贴器壁的是大矸石，其次是中等粒度、小粒度矸石，汇合成螺旋运动沿器壁由底流口排出；

小于悬浮液密度的煤，在旋流器中做向心运动，并集中在旋流器的中心轴附近呈旋涡运动形成中煤和精煤带，在溢流管附近，由于溢流管底部的涡流作用发生二次分选，精煤沿溢流管排出，中煤和矸石将再旋流，中煤带在轻颗粒与重颗粒间起隔栅作用，该处可使灰分较低的中煤向底流口方向运动，作为尾煤排出或随精煤沿溢流管排出。

2.2三产品重介质旋流器的特点

2.2.1结构特点

有三个排料口。

能以单一低密度悬浮液一次分选出合格精煤、中煤和矸石，为简化工艺流程及设备布置创造了条件。

一段旋流器采用了圆筒型，圆筒型旋流器内密度场均匀，对重悬浮液的密度变化反应迟钝，有利于提高精度，二段旋流器采用了圆筒-圆锥型，有利于增加两段实际分选密度差，能同时满足生产低灰精煤和棑弃纯矸石的需要。

原煤与重介质悬浮液分开给入旋流器。

原煤单独由一段旋流器顶端沿中心给料管以自重方式给入，具有重产物单向穿越“分离锥面”的运动，而不会产生有压给料旋流器中轻重产物交错穿越“分离锥面”相互干扰的弊端，因而精煤损失较少，分选精度更高的特点。

采用了改变二段旋流器底流口直径大小与调节二段旋流器溢流管插入深度相结合的方式实现了二段旋流器实际分选密度的在线调节。

2.2.2工艺特点

1、工艺流程简化，原煤一次性给入旋流器即可分选出合格的精煤、中煤、矸石3种产品,分选效率达93%以上,适用于易选到极难选原煤,与重介选、跳汰重介配合选等工艺相比,设备投资、基建费用和生产成本可降低20%～30%。

2、脱介系统简单,最大限度地提高弧形筛的脱介量;

使脱介筛长度减小到3m。

因设备和占用空间的减少,节省了建厂投资,更大程度地提高了脱介系统效率,且便于操作。

3、易于实现煤泥分选。

借助于一段旋流器的浓缩、分级作用,其中较细的加重质随同精煤一起由一段旋流器的溢流口排出,因此精煤弧形筛下悬浮液主要成分是经粗选的精煤泥的细粒度加重质。

2.3影响重介质旋流器工作的因素

2.3.1进料压力

进料压力越高，悬浮液进料速度就越快，旋流器的处理量就增加。

这一点与分级水力旋流器相同。

此外，进料压力越高，离心力就越大，因此，在一定程度上增大进料压力，可以加速分选过程，提高分选效果。

但随着入料压力增高，悬浮液本身的浓缩作用也在加强，一方面增大矿粒的实际分选密度，另一方面使旋流器中的密度分布更加不均匀，反而降低分选效果。

因此，压力过大，对分选并不是有利的。

所以，压力增加时，应适当地加大底流口来调节排放量。

此外，压力增大还会增加动力消耗和设备的磨损。

依据本厂原煤性质和洗选方式等实际情况，唐矿洗煤厂采用无压给料。

有压给料与无压给料的比较：

有压入料工艺是原煤与重介悬浮液在混料桶均匀后由泵以一定的压力给入旋流器。

优点：

由于其给料方式的特点，可以有效降低楼层高度，减少土建投资，节约投资成本，对细粒煤的分选效果好。

缺点：

采用泵输送重介悬浮液和煤的混合物料，因离心泵高速旋转的叶轮对煤和矸石有较强的撞击破碎和泥化作用，产生大量的次生煤泥；

同时也增大对管路部件及主选设备的磨损程度。

（2）无压给料工艺是近年来开发并广泛使用的一中工艺，将煤和介质分别从两个入料口给入旋流器，原煤靠自重进入，循环工作悬浮液用泵以较高的压力给入。

原煤无需泵输送，可以避免泵高速旋转叶轮对煤的撞击和泥化。

其结构上的特点是矸石排料口和原煤入料口相距较近，矸石从旋流器排除的运行路线短，亦可以有效减轻矸石的泥化，尤其是对原煤矸石的泥化更为有利。

2.3.2悬浮液的密度

悬浮液密度越高，在其他条件相同时，物料的实际分选密度也越高。

在一般情况下，入料中悬浮液密度可以比实际要求的分选密度低0.2-0.4g/cm3，要求的分选密度越高，差值越大。

在生产过程中，这个差值可以通过旋流器的进料压力与底流口大小来调节。

入料悬浮液密度越低，加重质用量越少。

但是，此时悬浮液在旋流器中受到的浓缩作用也越强，悬浮液密度的分布越不均匀，因而导致分选效率降低。

2.3.3固液比

固液比（物料与悬浮液的体积比）直接影响旋流器的处理量和分选效果。

固液比增高时，旋流器按固体物料计算的处理量增大，分选效率相应降低，因为此时旋流器中物料层增厚，而导致分层阻力加大，分层速度降低，错配物增加。

因此，一般采用1:

6-1:

4，对于极难选的煤，固液比可以降低到1:

8。

2.3.4旋流器结构参数对分选效果影响

二段旋流器示意图如图2所示：

图2

（1）底流口直径大小的影响

当溢流管直径确定后，则底流口直径的变化直接决定排口比的变化。

排口比对旋流器几乎所有的工艺指标均有极大的影响。

缩小底流口可使实际分选密度增大。

但底流口过小时会造成矿粒在底流口挤压，会使矸石易混入到精煤中，严重时引起底流口堵塞，但底流口过大时，又会引起精煤损失。

一般情况下底流口直径为（0.24-0.3）D，其中D为旋流器直径。

（2）旋流器锥比的影响

锥比是指旋流器底流口直径与溢流口直径之比，是影响重介质旋流器分选效果很重要的因素。

改变锥比的大小可调节分选密度或轻、重产物的产率。

在其它条件相同时，增大锥比（增大底流口直径或减少溢流口直径），将使分选密度降低，从而得到较纯净的精煤；

当锥比减小时，则可得到较纯净的矸石。

锥比的选择与旋流器直径、入洗原煤的性质、介质性质等因素有关。

当旋流器直径较小、可选性较难时，锥比要小一点；

反之，锥比可大一些。

锥比范围一般在0.7—0.8之间。

（3）圆柱体的长度

在旋流器的直径和锥角确定后，旋流器的容积和总长度主要取决于圆柱部分的长度。

旋流器圆柱部分的长短对分选效果影响很大。

圆柱部分增长是其容积和总长度都增加，入选物料在旋流器中停留时间增长，实际分选密度提高。

但圆柱长度太长，会使低密度产品质量变坏。

反之，圆柱部分过短，会引起圆柱部分的介质流不稳定，实际分选密度降低，使部分浮物损失到底流中去。

（4）圆锥角的大小

在同样直径、同样容积的旋流器的情况下，随着锥角的增大，实际分选密度也增大。

（5）溢流口直径

溢流口直径增大后，可增大实际分选密度。

过大时，会造成圆柱部分溢流速度过大，影响溢流的稳定。

虽然溢流量增加，但浮物质量降低。

一般情况下溢流口直径为（0.3-0.4）D，其中D为旋流器直径。

（6）入料口尺寸

当入料口尺寸过小时，入料粒度上限受限制，易发生堵塞现象。

入料口尺寸过大时，旋流器切线速度减小（或相应增加入料压头，以保证入料速度）。

一般情况下入料口在（0.2-0.25）范围内。

旋流器的入料口、溢流口、底流口的直径比，大致为0.2:

0.4:

0.3。

（7）溢流管插入深度

溢流管插入深度对分选有一定的影响，根据我国圆锥形旋流器技术规格，插入深度在320-400mm范围，实践证明，效果较好。

旋流器结构各参数是相互联系的。

各参数有其独立性，但又相互影响。

参数之间互相影响后又产生新的参数。

因此，重介质旋流器分选密度及其分选效果的好坏，是受很多因素影响的。

第三章项目的实施

通过对旋流器结构、工作原理、影响因素的分析，我厂技术人员提出了更改底流口直径的大小和旋流器二段安装角度的改造方案。

3.1底流口直径大小改造

底流口直径的变化会直接影响进口底流和溢流的流量、压强。

理论依据借助唐山院关于旋流器的模拟实验数据及其分析。

3.1.1测流量实验系统

如图3所示：

图3

3.1.2测流量方法

测试的旋流器是两个出口都通向大气的,进料口的流量可以由超声波流量计读出,对于两个出口的测量本文采用的是间接测量"

在旋流器稳定时,用适当大的同一容器来分别截取溢流口和底流口流出的液体,并用秒表记下装满容器的时间"

每次测量4次取其平均值,则溢流口和底流口的流量比就是时间比的倒数,在求出流量比之后,通过计算就可以求出溢流口流量。

实验数据和流量比如表3-1：

表3-1实验数据和流量比

溢流口流量和压强如表3-2：

表3-2溢流口流量和压强

3.1.3实验结果同数值模拟结果比较

按Fluent软件模拟方法对实验的物理模型进行数值计算,当计算结果收敛后可以分析得出溢流流量和进口的压强。

如表3-3：

表3-3溢流流量和进口的压强

溢流流量比较如表3-4：

表3-4溢流流量

进口压强比较表3-5：

表3-5进口压强

由表3-4、3-5得到下图：

图4进口流量为4.5m3/h瓜溢流流量图5进口流量为5.1m3/h爪溢流流量

图6进口流量为5.9m3/h溢流流量图7进口流量为4.5m3/h进口压强

图8进口流量为5.lm3/h进口压强图9进口流量为4.9m3/h进口压强

当进口流量一定时,改变底流口的大小,溢流流量随底流口的减小而增大,即溢流口流量同底流口成反比。

当进口流量一定时,进口的压强受进口流量和底流口双重影响,变化趋势并不唯一。

当底流口不变时,溢流口流量和进口压力随进口流量的升高而增加。

唐家河洗煤厂结合原煤质量差，根据实时的入洗毛煤矸石含量与粒度组成的资料，以及三产品旋流器的实际工作情况，经过反复论证，最终确定底流口口径为145mm。

示意图如图10：

图10旋流器底流口

通过对底流口的改进，增加大块物料（矸石）的通过能力，有效地防止底流口物料挤压，减少堵塞现象的发生。

3.2旋流器安装倾角的改造

旋流器的安装角不同，对实际分选密度液会有一定影响。

这是由于旋流器的倾角，对悬浮液的浓缩产生一定影响的结果。

重介质旋流器的安装方式有两种：

垂直安装和倾斜安装。

垂直安装是由于溢流口与底流口高差引起压力变化，底流口所受压力比溢流口大，会使矿浆大量从底流口排出，而影响旋流器的正常工作。

因此，旋流器通常是按其中心线与水平线成10°

倾角安装的。

这样，不但便于旋流器入料、溢流和底流管路系统的安装，而且可以保证停机时物料能从旋流器中自流排出，以防滞留，影响开机生产。

唐家河洗煤厂结合原煤质量差，以及矸石含量多这一现实，经过反复论证，最终确定二段旋流器由水平布置该为-9°

布置。

如图11：

图11旋流器倾角

第四章技术改造效果

4.1与生产能力的要求

底流口直径的增大会使旋流器的生产能力相应地增大，但当底流口直径过分增大，甚至超过溢流管内径时此时进料的大部分甚至全部经底流口排出，旋流器的工作将会遭到破环。

4.2与分离粒度和分离效率的关系

底流口直径加大后会在某种程度上降低分离粒度，提高分离效率。

但是底流口直径增加后底流浓度变稀，表示其综合分离性能的牛顿效率下降，达不到浓缩的目的。

4.3经济效益

项目实施后，将原来的处理量为60T/h提升到95T/h以上，按一个班8小时工作制，每班可提高处理量为280T。

项目实施后，每班减少生产影响时间2小时以上，按一个班8小时工作制，每班可提高洗煤量为100T余吨。

累计每班可提高洗原煤量为400吨，每年可为矿上多创效150万元。

项目实施后，确保了产品质量，为销售产品带来了不可估量的正面效益。

4.4社会效益

降低职工的劳动强度，改善职工的作业环境。

通过对旋流器结构优化增强排矸能力的实验，为唐家河洗选厂提高了单位处理量，保证了产品质量，大大降低了职工的劳动强度，改善了职工的作业环境。