选煤厂浓缩机沉淀面积计算方法的探讨.pdf

选煤厂浓缩机沉淀面积计算方法的探讨 武汉煤炭设计研究院 马向勤 摘 要 本文通过对现行选煤厂设计规范中浓缩机沉淀面积两种计算方法的剖 析,分析现存问题,提出了今后的改进意见。 关键词 浓缩机 沉淀面积 计算方法 根据 煤炭工业选煤厂设计规范MT500794 , 浓缩机沉淀面积的计算方法有两种,一种是按浓缩机 入料固液比、 底流固液比及截流粒度为计算依据的表 格法计算,另一种计算方式是按表面负荷法计算。 1 表格计算法 表格法计算是按选煤专业工艺流程图中的数据, 即已知入料固液比、 底流固液比,一般按截流粒度 0105mm查表计算出沉淀1t煤泥所需要的沉淀面积,然 后乘以所需沉淀的煤泥数量及不均衡系数便得出浓缩 机的沉淀面积,用公式表示如下 FKAQ 式中 F 沉淀全部煤泥所需沉淀面积,m2; K 不均衡系数,一般取1.15; A 沉淀1t煤泥所需沉淀面积,m2hΠt ; Q 所需沉淀的煤泥量,tΠh。 这种计算方法在初步设计及施工图设计阶段应用 较为普遍、 这种方法的不足点在于 1 浓缩机入料小 筛分资料在设计阶段一般不好掌握,因而很难确定出 0.05mm粒径的含量,所以,浓缩机溢流水的浓度就 不得而知。如果溢流水浓度过高,在洗水循环过程中 因细颗粒的不断循环集聚,容易形成恶性循环,影响选 煤工艺效果及洗水的闭路循环。如1991年投产的阳 泉一矿选煤厂扩建工程,运行阶段实测浓缩机入料煤 泥水浓度为65～90lΠg ,小筛分资料中- 200网目含量 占63.23 ,此工程中若按 0.05mm截流粒度选用普通 浓缩机就会造成溢流水浓度过高的现象。2笔者对 上湾、 砚北、 新集、 陈四搂、 城郊、 贵石沟等多座选煤厂 的统计表明,用此表格计算出的浓缩机沉淀面积换算 为表面负荷时一般在1. 0m3Πm2h左右。从水处理沉 淀的观点看,说明不同地区、 不同性质的煤泥水在达到 同一出水条件下的沉淀速度基本一致,这与实际情况 不符。表1为几座选煤厂实测的煤泥水沉速。 由于煤泥水的物理 化学性质不同,浑液面沉速 也互有差异,从表1看出,即使是悬浮物含量相同,有 些沉速也相差较大。 表1几座选煤厂煤泥水沉速一览表 名称 项目 马头 煤泥水 邯郸 煤泥水 石钢 煤泥水 田庄浮选 尾煤水 阳泉一矿 煤泥水 悬浮物含量 g Πl 4040404076 沉速 mm Π s 01154 01140 012440118001028 2 表面负荷计算法 按表面负荷计算时 1对于煤泥水浓缩机处理能力为2.5～3.5m3/ m2h。 2对浮选尾煤水加凝聚剂 普通型浓缩机的处理能力为0.8～1.2m3/ m2h; 高效型、 加斜板、 斜管型浓缩机处理能力为1. 6 ～3.6m3/ m2h。 次弯矩时,其结果可以说是精确的;若杆系超静定预应 力混凝土结构的预应力混凝土杆件的预应力筋是非单 一的预应力筋线形时,即如本文图2a～图6所示的预 应力筋线形时,按等效荷载原理直接计算结构的总弯 矩或次弯矩,其结果只能说是近似的。这是因为在此 情形下,预应力混凝土杆件的预应力弯矩图形和等效 横向荷载与等效杆端力矩共同作用于杆件时的弯矩图 形并不完全相等之故。就设计而言,按等效荷载原理 直接计算结构的总弯矩或次弯矩,而预应力混凝土杆 件的预应力筋线形是非单一的预应力筋线形时,只要 预应力筋的反弯点离杆端的距离不超过杆长的1Π10 时,这类弯矩计算结果,可以期望达到满足设计要求的 精度。 参 考 文 献 1 杜拱辰编著,现代预应力混凝土结构,中国建筑工业出版 社,1988.9第一版 2 建筑结构静力计算手册 编写组,建筑结构静定计算手 册,中国建筑工业出版社,1975.6第一版 3 G. S. Ramaswamy ,Modern prestressed Concrete Design ,pitman publishing Lid ,1976. 责任编辑 王耀义 521999年第6期 煤矿设计 此方法在使用中存在以下问题① 采用这种表面 负荷会达到什么样的出水效果,严格讲,应该有一个确 切的边界条件溢流水浓度限制,否则会给使用带来 不便;② 煤泥水的表面负荷高于浮选尾煤水,而实际工 程中并不一定都存在这种关系。如表1所示,同样悬 浮物含量,田庄选煤厂浮选尾煤水的沉速为0.18mmΠs , 而邯郸煤泥水则为0. 14mmΠs ,阳泉一矿选煤厂因细粒 煤泥含量高,其沉速更低。沉速小,对应的表面负荷 低,反之则高;③ 投加混絮凝剂的种类不同,表面负 荷也会不一致。如单独投加硫酸铝、 硫酸铝与聚丙烯 酰胺配合投加,单投聚丙烯酰胺,表面负荷会有较大差 异,要区别对待;④投加混絮凝剂时的表面负荷偏 低。实际运行情况是通化矿务局砟子矿选煤厂斜管 沉淀池表面负荷为6. 0m3/ m2h;南桐矿务局干坝子选 煤厂斜管沉淀塔最大处理表面负荷为8.75m3/ m2h;平 顶山矿务局田庄选煤厂用斜管沉淀池处理浮选尾煤水 的半工业试验所得结论是投加聚丙烯酰胺在溢流水 浓度 300mg/l时,表面负荷可取9～11m3/ m2h0 这些 数字都大大超过了规范数据。 把两种计算方法作一对比看出①根据实际统计 资料用表格法算出的沉淀面积换算成表面负荷时一般 在1.0m3/ m2h左右,而表面负荷法对煤泥水采用2. 5 ～3.5m3/ m2h ,可见两者相差太大;② 表格法把原生煤 泥与浮选尾煤水用同一表格计算,而表面负荷法则将 原生煤泥与浮选尾煤水区别对待。从表1看出,原生 煤泥水不一定比浮选尾煤水好沉淀,所以,原生煤泥水 与浮选尾煤水不应有人为的界线。 3 几点建议 综合以上所述,笔者认为浓缩机沉淀面积的计算 方法应从以下几方面进行改进。 1以煤泥水浑液面沉降速度作为设计依据。选 煤厂煤泥水一般属高浊度水处理范畴,颗粒群体沉降 服从界面沉降规律,影响沉速的主要因素有选煤工艺 流程、 煤质、 水质、 悬浮物含量、 粒度组成等,不能一概 而论,要具体问题具体分析。今后应选择具有代表性 的煤泥水进行沉淀试验,以试验数据作为设计依据,避 免盲目性。煤泥水浑液面沉速可参照煤科院唐山分院 主编的原煤炭部标准 选煤厂煤泥水沉降试验方法, 经试验取得。 2关于混絮凝沉淀时表面负荷的取值。煤泥 水中投加混凝剂会极大地改善其沉降性能,根据煤泥 水的性质不同,选用不同类型的混絮凝剂进行沉淀 试验,以取得混絮凝沉淀时的浑液面沉速。 3选用动静水沉降比。工程中往往是根据特定 的煤泥水样经沉淀管静止沉淀试验得出浑液面静沉速 度,在这种状态下所取得的数据因干扰因素少,不能反 映实际工程中沉淀过程是处于动态水流状态下干扰因 素比较多、 煤泥颗粒不易沉降的实际情况,因此引入动 静水沉降比,就是考虑动、 静水沉淀两种不同流态对沉 降速度的影响程度,高浊度水处理工程中动静水沉降 比取1.30～1.35 ,这一数据是经试验得出,也可直接应 用于煤泥水处理工程。 4限定浓缩机溢流水浓度的边界条件。选取的 沉淀速度或表面负荷应说明能够达到什么样的出水效 果,根据实现清水洗煤以及对选煤厂外排水满足现行 污水综合排放标准G B8978 88 的要求,笔者建议 浓缩机溢流水浓度宜控制在300mgΠl以下。实际上很 多选煤厂已经做到了这一点。 5浓缩机沉淀面积的计算方法。 ① 按浑液面沉速计算 FKa q 3.6u 式中 F 沉淀面积,m2; K 煤泥水不均衡系数,可取1.15; q 浓缩机设计进水量,m3Πh; u 静止沉降时的浑液面沉速,mmΠs; a 动水沉降与静水沉降的速度比值,可取1.30 ～1.35。 ② 依试验数据按表面负荷法计算 在田庄选煤厂进行的应用斜管沉淀池处理浮选尾 煤水的半工业试验,在溢流水浓度 300mg/l时总结出 一个关系式。设R 斜管内流速VΠ 浑液面静沉速度 u0Rmax 3.50～3.60 ,根据这个关系式,在已知浑液面静 沉速度u的前提下就可确定出斜管内的设计流速V ,从 而计算出表面负荷值。例如,某选煤厂煤泥水经试验 得出浑液面静沉速度u 0. 226mm/ s ,R取3. 0 ,则斜管 内流速V3.00.2260.678mm/ s,当斜管倾角为60 时 的表面负荷为0.6783.6sin60 2.11m3/ m2h ,用表面 负荷计算浓缩机沉淀面积就较为简单。根据大量试验 总结出的R的关系式具有一定的参考价值。 在选煤厂煤泥水处理工艺中,浓缩沉淀设施至关 重要。合理计算浓缩机的沉淀面积具有重要的技术经 济意义,希望能够加强这方面的研究与资料收集,为今 后更加科学合理地制定出浓缩机沉淀面积的计算方法 作出努力。 责任编辑 严民杰 62煤矿设计 1999年第6期