三产品重介质旋流器结构参数的计算.pdf

第1 期 2 0 0 9 年2 月 遗煤技术 C O A LP R E P A R A T I O NT E C H N O L O G Y N o ．1 F e b ．2 0 0 9 文章编号1 0 0 1 3 5 7 l 2 0 0 9 0 l 一0 0 1 3 0 3 三产品重介质旋流器结构参数的计算 张秀梅1 ，耿东森‘。郭德1 ，冯金章2 1 ．华北科技学院，北京东燕郊 1 0 1 6 0 1l 2 ．神华乌海煤焦化有限责任公司骆驼山项目部，内蒙古乌海0 1 6 0 0 0 摘要文章在研究二段底流口直径与其流量关系的基础上，建立了二段底流口直径与其流量的关 系方程；根据原煤被分选后矸石的数量及悬浮液分配体积，求出了二段底流口直径；依据二段溢 流口、底流口直径与流量的关系，求出了二段溢流口直径；再根据相关经验公式，求出了一段溢 流口直径。从而确定出了三产品重介质旋流器结构参数中最重要的三个口径．为合理、准确地确 定三产品重介质旋流器结构参数提供了科学的依据。 关键词三产品重介质旋流器；结构参数；底流口；溢流口l 直径 中图分类号T D 9 4 2 ．7文献标识码A 三产品重介质旋流器以其分选精度高的特点， 已成为我国主要的煤炭分选设备。其结构参数对分 选效果产生决定性的影响，特别是一段、二段溢流 口和二段底流口的直径是影响煤炭分选效果的重要 修改稿收稿日期2 0 0 8 一一2 1 作者简介张秀梅 1 9 6 2 一 ，女，山东泰安人，高级工程师， 1 9 8 3 年毕业于黑龙江矿业学院选矿1 程专业，现就职于华北科技 学院，主要从事实验、教学和科研工作。E m a i l Z T , l n n c i s Le d u ．c n ．联系电话1 3 1 9 1 9 5 9 3 5 2 。 原矿药剂 因素。但是，目前这三个参数的确定方法并不是以 人选原煤资料为基础，而主要是依靠工程技术人员 的实践经验，缺乏充分、科学的选取依据。 三产品重介质旋流器实际上是由D W P 型圆筒 旋流器 一段 和D S M 型圆锥旋流器 二段 串 联而成，其二段旋流器的工作规律与常规的D S M 型旋流器相同。首先从二段旋流器出发，建立起二 段底流口直径与其流量的关系方程，根据原煤被分 图8 实验室浮选柱试验系统 表7 浮选柱最终开路对比试验结果 人料烧失量1 1 ．7 9 ％的条件下，采用一次粗选流程， 可获得精煤产率2 3 ．9 ％、精煤炭回收率9 2 ．1 8 ％和 尾煤烧失量1 ．1 4 ％的较好指标 国家粉煤灰一级排 放标准为5 ％ 。与浮选机相比，在给矿烧失量大致 相同的条件下。精煤中炭回收率提高了6 ．6 8 个百分 点，粉煤灰烧失量下降了1 ．1 1 个百分点。 2 从浮选机与浮选柱的对比试验来看，试 验结果充分体现了旋流一静态微泡浮选柱分选选择 性好、回收能力强的特点。浮选柱在粉煤灰综合利 用中展现出良好的应用前景。 参考文献 [ 1 ]钱觉时，施惠生．粉煤灰的分选技术[ J ] ．粉煤灰 综合利用，2 0 0 4 。 2 2 9 3 2 ． 在浮选入料烧失量1 1 ．7 9 ％下，采用浮选柱一 C 2 ]张国胜，边炳鑫．粉煤灰中炭粒的浮选实验研究 次粗选，可获得产率2 3 ．9 0 ％、烧失量4 5 ．7 l ％的 [ J 】．选煤技术，2 0 0 3 ． 8 8 。1 0 ． 精煤产品和烧失量1 ．1 4 ％的粉煤灰产品 符合排 [ 3 ]边炳鑫，吕一波，李暂．粉煤灰中未燃炭的分选试 放国家l 级 ，精煤中炭回收率也达到了9 2 ．6 4 ％。 验研究[ J ] ．煤炭学报。2 0 0 5 ，2 5 6 6 6 0 6 6 3 ． 4 结论 [ 4 ]边炳鑫，李哲，等．泡沫浮选粉煤灰中炭粒的研究 1 在相同的操作条件下，浮选柱试验在浮选 [ J 】矿产综合利用，1 9 9 7 , 2 1 4 ～1 7 ． 13 万方数据 第l 期选煤技术2 0 0 9 年2 月2 5 日 选后各产品的数量及分配的悬浮液体积，即可求出 二段底流口直径；依据二段溢流I I 、二段底流口与 流量的关系，求出二段溢流口的直径；再根据经验 公式，求出一段溢流口直径，从而确定出了三产品 重介质旋流器结构参数中最重要的三个口径。这样 确定出的旋流器参数科学、合理，对于保证和提高 三产品重介质旋流器分选效果具有积极的意义。 1 三产品重介质旋流器结构参数间的关系 1 ．1 二段底流口直径与流量关系模型的建立 为研究D S M 型重介质旋流器底流口最大直径 d 。与其流量Q 。的关系，我们收集了一定量的资料， 如表1 所示。 裹l D S M 型重介质旋流器底流口最大直径与其流量的关系 表l 中数据均为在给料压力为9 D D 为旋流器 直径 时取得的。经研究发现，底流口最大直径与流 量的关系为 Q 。 A d ， 式中A 、B 为回归参数。对上式两边取对数，并令髫 l n d 。，，， h Q 。，a l n A ，b 廖．则上式变为 ，，2a b x 。 而表l 中的d 。和Q 。值相应变为表2 所示值。 裹2裹1 中的d 。和Q 。的变化值 髫 1 n d j ，， I ．q 。 4 ．0 9 43 4 ．6 0 52 4 ．8 6 75 5 ．0 1 06 5 ．0 7 52 5 ．1 9 30 5 ．2 4 70 5 ．3 4 7l 5 ．5 2 I5 I ．4 9 59 2 ．6 2 22 3 ．2 3 43 3 ，5 2 62 3 ．6 9 75 3 ．9 2 80 4 ．0 5 27 4 ．2 8 4 ．9 4 ．6 3 68 只要求出a 和b 。即可确定出d 。与Q 。的数学关 系。应用最小二乘法．由表2 中的数据可求出口 一 1 4 7 ．5 5 27 ，6 2 ．2 l l7 ，即A 0 ．0 0 05 2 ，B 2 ．2 1 17 ， 所以 Q 。 0 ．0 0 052 。㈨7 ， 1 相应的回归系数， 0 ．9 9 98 ，这表明d 。与9 。的相关 性显著，所以建立起来的关系式在生产实际中可用。 I ．2 二段溢流口与底流口的关系 据研究证明，D S M 型旋流器的溢流口直径、 底流口直径与各自流量间存在以下关系⋯ 七 恚 瓦Q u ， 2 式中d 。2 为二段旋流器溢流口直径；Q 。为二段旋流 器溢流量；k 为系数，一般取1 ．1 。 1 ．3 一段溢流口直径与其他参数的关系 据俄罗斯学者研究，三产品重介质旋流器第一 段分选密度6 。与第一段溢流口直径和二段溢流口 直径有关，其经验关系式为⋯ 6 。 2 0 8 0 ．9 2 7 2 d 。I 一3 ．1 d 0 2 ， 3 式中d 。，为第一段溢流口直径；p 为工作悬浮液密 度。g ／c m ’。 2 计算实例 某选煤厂设计原煤入选能力为2 ．O M t ／a ，决定 采用3 G D M C l 4 0 0 ／1 0 0 0 A 型无压给料三产品重介质 旋流器作为分选设备。原煤分选用公式t 0 T 6 7 5L - 6 6 ， 进行预测，结果见表3 。其中，第一 C 段分选密度取1 ．4 5g ／c m ’，二段分选密度取1 ．7 0 g ／c m 3 ；第一段可能偏差E 。。取0 ．0 3 ，二段可能偏差 昱D 2 取0 ．0 6 5 。 3 G D M C l 4 0 0 ／1 0 0 0 A 型无压给料三产品重介质 旋流器的单机处理能力为5 3 0t ／h ，悬浮液的循环 量为15 0 0 一l8 0 0 m 3 ／h 。由于煤泥在旋流器中不能 有效分选，取煤泥总量占原煤的2 0 ％，则在旋流 器中有效分选的原煤量为4 2 4 t ／h 。取循环悬浮液量 16 0 0 m 3 ／h ，并考虑到原煤带入的煤泥和水最终会 构成工作悬浮液的一部分，故确定工作悬浮液量 l7 0 0 m 3 ／h 。 3 G D M C l 4 0 0 ／1 0 0 0 A 型无压给料三产品重介质 旋流器内工作悬浮液随产品排出的数量的分配比一 般如下⋯随精煤排出的悬浮液占总量的5 0 ％一 6 0 ％。随中煤排出的悬浮液占总量的3 0 ％一4 0 ％， 随矸石排出的悬浮液占总量的1 0 ％一2 0 ％，而且 该分配比例与各产品的产率关系不太大。但各产品 的产率还是在一定程度上影响悬浮液的分配比例， 万方数据 第1 期 张秀梅等三产品重介质旋流器结构参数的计算2 塑圭兰墨堑璺 在此确定，随精煤排出的悬浮液占总量的6 0 ％，的悬浮液占总量的1 2 ％。 随中煤排出的悬浮液占总量的2 8 ％，随矸石排出 裹3 原爆分选预测结果 单位时间内矸石的产量为4 2 4 t ／h 3 2 ．7 3 ％ 1 3 8 ．7 7 52 t ／h ，矸石平均密度为2 ．1 4 56 m 3 ／t ，则矸 石体积为6 4 ．6 8 m 3 ／h ，随矸石排出的悬浮液体积为 17 0 0m 3 ／h 1 2 ％ 2 0 4m 3 ／h ，那么单位时间内二 段旋流器底流总量为Q 。 2 6 8 ．6 8m ’／h 。由 1 式可求得d 。* 3 8 3 m m 。 单位时间内中煤的产量为4 2 4 t ／h 1 0 ．0 4 ％ 4 2 ．5 6 96 t ／h ，中煤平均密度为I ．5 3 m 5 ／t ，则中煤 体积为2 7 ．8 2 m 3 ／h ，随着中煤排出的悬浮液体积为 17 0 0m 3 ／h 2 8 ％ 4 7 6m 3 ／h 。那么单位时间内二 段旋流器溢流总量为Q 。 5 0 3 ．8 2m ’／h ，由 2 式可求得d 0 2a 4 8 7 m m 。 第一段分选密度8 ，为1 ．4 5g ／e m 3 ，工作悬浮 液密度p 取1 ．4 4g ／e r a 3 ，由 3 式可求得d 。，一 6 4 9 m m 。 3结束语 三产品重介质旋流器的结构参数特别是一段、 二段溢流口和二段底流口的直径对煤炭分选效果产 生重大影响，在设备选型时。准确确定出这三个参 数具有十分积极的意义。三个口径的尺寸与原煤分 选后各产品的数量是显著相关的，过去那种不考虑 原煤性质而单纯凭经验确定三个口尺寸的做法显然 具有很大的盲目性。 文章收集了一定量的资料，在研究二段底流口 直径与其流量关系的基础上，建立起了二段底流口 直径与其流量的关系方程，根据矸石的体积与分配 来的悬浮液体积，首先计算出了二段底流口的直 径．并根据其他学者研究得出的两个经验公式确定 出了二段和一段旋流器溢流口的直径，为确定三产 品重介质旋流器的结构参数，特别是一段、二段溢 流口和二段底流E l 的直径提供了科学的方法和依 据。 需要指出的是一段、二段溢流口直径是根据 前人得出的经验公式计算的，肯定有经验的成分； 随产品排出的悬浮液的分配比例的选取在很大程度 上影响三个口的直径的确定。特别是二段底流口的 直径．受这方面影响较大，一段、二段溢流口受影 响的程度较小。所以，准确确定分配到矸石中的悬 浮液体积十分重要．生产厂家、设计部门和选煤厂 应注意这方面资料的整理。当然按本方法确定出的 三个口的尺寸可能也不是最合适的，但在实际工作 中。旋流器三个口的直径应该是在计算值的附近。 文章通过对原煤分选后各产品数质量的预测， 确定出了悬浮液分配体积，利用建立起的关系式和 前人探索出的经验公式，确定出了三产品重介质旋 流器结构参数中最重要的三个口的直径。本方法为 合理、准确地确定三产品重介质旋流器结构参数提 供了科学的依据，对保证、改善三产品重介质旋流 器分选效果有积极的意义。 参考文献 [ 1 】王祖瑞，石德明．等．重介质选煤的理论与实践 [ M 】．北京煤炭工业出版社。1 9 8 8 ． 1 5 万方数据 三产品重介质旋流器结构参数的计算三产品重介质旋流器结构参数的计算 作者张秀梅， 耿东森， 郭德， 冯金章 作者单位张秀梅,耿东森,郭德华北科技学院,北京,东燕郊,101601， 冯金章神华乌海煤焦化有限 责任公司,骆驼山项目部,内蒙古,乌海,016000 刊名 选煤技术 英文刊名GOAL PREPARATION TECHNOLOGY 年，卷期2009，1 引用次数0次 参考文献1条参考文献1条 1.王祖瑞.石德明 重介质选煤的理论与实践 1988 相似文献9条相似文献9条 1.期刊论文 叶志刚.牛宏宇 无压三产品重介质旋流器结构参数探讨和实际应用 -煤炭工程200412 文章分析了无压三产品重介质旋流器结构参数与分选效果及处理能力的关系,重点探讨了选取旋流器的直径、圆筒长度、锥角和一、二段旋流器入料 口、溢流口、底流口及连接管直径的依据;根据旋流器在选煤厂的应用效果,认为必须按照所选原煤的特性和对选后产品的质量要求,择优选用旋流器. 2.期刊论文 李平.贾长龄.Li ping.Jia Changling 3NWX型三产品重介质旋流器的工作原理与特点 -矿业研究与开 发2005,254 介绍了三产品重介质旋流器的工作原理、结构、主要特点以及结构参数对选煤效果的影响,说明了3NWX型无压给料三产品旋流器选煤技术的优越性 ,并指出今后应建立优化旋流器结构参数的数学模型. 3.期刊论文 卫中宽.张新民 新型有压给料三产品重介质旋流器的研究 -煤炭加工与综合利用20086 介绍了三产品重介质旋流器的发展过程,分析了有压给料三产品重介旋流器的相关结构参数及耐磨材料的铺设方式,提出了优化传统有压给料三产品 重介旋流器的几点可行措施,对研制新型有压三产品重介质旋流器具有一定的指导作用. 4.期刊论文 王金生.Wang Jinsheng 先排矸三产品重介质旋流器的试验探索 -选煤技术20085 介绍了先排矸三产品重介质旋流器的试验模型,通过实验室试验,探索了先排矸三产品重介质旋流器的工业可行性.并利用FLUENT软件对先排矸三产品 重介质旋流器的流场进行了数值模拟,分析了旋流器内流场的压力、密度和速度分布. 5.期刊论文 丁利华.孙华峰 先排矸三产品重介质旋流器结构参数对分选效果影响规律的数值模拟研究 -选煤技术 20092 利用Fluent数值模拟软件在不同模型条件下对先排矸三产品重介质旋流器的流场进行了数值模拟,得到了相应的密度、压力、轴向速度剖面,通过数 值比较,分析研究了先排矸三产品重介质旋流器结构参数时流场影响的趋势,为旋流器参数优化奠定了基础. 6.学位论文 郭秀军 重介质旋流器的结构参数对分选效果及能耗影响的研究 2005 重介质选煤是目前效率最高的选煤方法。重介质旋流器是当前重介质选煤中广泛应用的分选设备。对重介质旋流器进行理论研究既是实际生产的需 求，也是旋流器进一步发展的基础。 本文从流体流动规律的研究着手，从理论上分析了旋流器内流场速度分布和压力场分布规律。 其次 ，通过应用商业化的CFD应用软件Fluent6.1，对DWP型重介质旋流器进行了数值模拟，得到了相应的速度、密度和压力分布，结合有关文献，从理论上分 析了双供介无压给料重介质旋流器的分选效果和能耗。同时，现场试验结果表明，双供介无压给料三产品重介质旋流器在分选效果和能耗上比通常使用 的无压给料三产品重介质旋流器更优。 最后，以流场数值模拟为基础，研究了旋流器的各组成部分在分离中所起的作用，定量描述了重介质旋流 器内的流场以及压力、速度分布规律，从理论上分析了双供介无压给料重介质旋流器功耗降低的原因。 7.期刊论文 钱爱军.陈友良.刘文秋.王杰 节能高效大直径重介质旋流器的模拟研究与实践 -选煤技术20075 简要介绍了重介质旋流器理论研究现状,给出了CFD常用的三个基本方程和用于重介质旋流器流场数值模拟的湍流基本方程.采用Fluent软件对无压给 料三产品重介质旋流器流场进行了数值模拟,根据模拟结果,着重对双供介口无压给料三产品重介质旋流器进行了结构参数和能耗的研究.应用此理论并结 合具体煤质特性和产品要求研发出1350/950双供介口无压给料三产品旋流器,并介绍了其在山东新汶矿务局翟镇选煤厂的应用情况. 8.期刊论文 刘清春.王敏.张春林.徐学武 无压给料重介质旋流器开发及在孔庄矿选煤厂技术改造中的应用 -煤炭 加工与综合利用20042 孔庄矿选煤厂在技术改造工程中结合本矿煤质与实际生产情况,采用无压给料重介质旋流器选煤工艺和设备;对3GDMC1200/850A型无压给料三产品重 介质旋流器的结构参数和安装参数进行了创新优化;技改工程取得显著效益,重介质旋流器一段可能偏差值为0.036kg/L,数量效率在95以上,与技改前相 比,精煤质量提高一级,精煤产率提高了10,年创经济效益近3000万元. 9.学位论文 王金生 先排矸旋流器流场及参数对流场影响的研究 2006 本文从流体流动的规律分析、先排矸旋流器的探索性试验入手，分析先排矸旋流器的分选机理及结构构造，并从理论上分析旋流器流场内速度、密 度、压力分布规律。利用计算流体力学数值模拟软件FLUENT对先排矸三产品重介质旋流器流场进行数值模拟，研究旋流器流场内速度分布规律。并在相 应工艺条件下对DWP旋流器流场进行模拟，将先排矸旋流器流场模拟结果同DWP旋流器流场模拟结果进行对比，分析先排矸旋流器流场的特性。 在 改变先排矸旋流器的结构参数的条件下，对先排矸旋流器流场进行模拟，并将模拟结果同探索性试验条件下数值模拟的结果进行对比，探讨主要参数对 先排矸旋流器分选效果的影响规律。 探索性试验、数值模拟结果表明先排矸旋流器可以实现先排矸的功能。 本文链接 下载时间2009年10月6日