CN1045552C - 煤炭干法分级方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种煤炭干法分级方法及其装置，是利用穿过振动板的交替相间的高低速气流的配合作用，以及振动板的振动，在分级室下部和振动板上面形成移动床、流化床、气流床相结合的、气流扰动强烈、颗粒间碰撞摩擦激烈的气固流场，使潮湿混合煤团快速分散；大颗粒煤沿振动板移动至出料槽排出，中颗粒煤以溢流方式溢入出料槽排出，小颗粒煤被气流夹带出分级室，由除尘器收集。调节气流速度，可使分级粒度在0.5～6mm范围任一粒径高效分级，且无粉尘污染。
Description
本发明涉及一种物料的分离方法及其装置，尤其是一种潮湿煤炭的干法分级方法及装置。
煤炭分级方法有两类：一类是采用筛分机分级。对于潮湿原煤，筛分机分级有一致命弱点，就是筛孔易填塞，且分级粒度越小，筛孔堵塞越严重，因此，目前各类筛分机的干法分级粒度一般都不小于6mm，小于6mm时，分级效率很低或无法分级。另一类是风力或水力分级。风力分级目前只用于小于0.5mm的干煤粉分级，而水力分级是湿法分级，应用有局限性。近年来先后出现一些新的干法分级方法及其设备，如公开号为CN10520614的专利申请文件，提出的一种振动流化选粉机，是在机体内上部安装控制筛网，将机体分隔为粗分离室和细分离室，在粗细分离室之间有分隔锥体用以调节产品粒度，并将由电动激振器驱动的振动流化床放置在粗分离室内。但该装置仅用于分级干燥的粒度小的粉末，无法分级粒度大的、潮湿的物料。又如：在《焦炭与化学》1991年第七期34～36页介绍的“混级物料分级用的动筛风力分级机”，主要是由输送筛带、配气筛、箱体、鼓风机、引风管、外壳和给料斗等组成，且在这种分级设备里，输送机的工作带是倾斜的，并向高的一端运动，同时由带下向上吹风。当把物料给到输送带的中段时，在入料区里不仅实现了物料按不同层高的粒度分级，而且还把细粒级物料输送到工作带的下部排料端。细粒物料在气垫上与筛网运动相反的方向运动。物料中的大颗粒不能被流态化而下落到入料区的动筛上，并被输送到工作带的上部排料端。但该分级机风速控制严格，这是因为空气的流速要求小于使最小微粒流态化的临界速度；在给料区里，吹气的速度也仅相当于细粒物料流态化的临界速度，如果速度过高，物料不但不能分级，反而会混合。此外物料应是干燥的，而不能是潮湿粘连的物料。又如中国专利公告号为CN2097691U提出的一种煤炭干法分级装置，是利用由鼓风机、流化床分级器、给煤机、除尘器和引风机组成的装置使煤在流化床分级室内在流化介质作用下呈流化状态，颗粒间的相互碰撞以及流化介质的干燥作用，使粉煤团和粘于煤粒表面的粉煤得到快速分散与脱落，其中小于某一粒径的粉煤随气流带出室外，由除尘器收集下来，而较大粒径的煤从分级室底部的排料器排出，从而达到粉煤与粒煤的有效分级。其中：在流化床分级室内引进的搅拌浆，可强化流化床分级室内煤的横向混合，促进煤的均匀分布使流化床分级室能在浅层下良好运行，可将大颗粒煤刮入排料器顺利排出流化床分级室，并有利于粉煤团的破碎与分散。但装置大型化困难，尤其是搅拌浆不宜作得太大，这给应用带来了限制。
又如美国专利公开号为4,946,044所公开的技术方案是利用流态化技术将干粉中重颗粒和轻颗粒分离的干粉分选机。该分选机有一个给料室、一个分选室，一个连通给料室和分选室的给料通道。分选室的底板为一倾斜多孔板，多孔板下面为若干个风室。分选室下部有一供重颗粒排出的下排料口，分选室上部有一个供轻颗粒排出的上排料口和一个空气出口。物料经给料室、给料通道给入分选室，当给料沿着倾斜的多孔板向下出料移动时，空气经风室通过多孔板及物料层向上流动，使物料层呈流态化状态，轻而小的颗粒被向上气流带到分选室上部，随少部分空气一起从上部排料口排出，其余大部分空气从空气口排出，重而大的颗粒沿倾斜多孔板向下流动直至下排料口排出。该分选机可用于至少有70％小于100目和50％小于200目的0～16目的干粉物料轻重颗粒的分离，当干粉中有大于15目的颗粒团聚物时，可在它们进分选机前用锤式磨进行预粉碎。该分选机的不足是只能处理可流化的微细干粉物料，不能处理全体颗粒不能同时流化的潮湿宽粒径分布的物料(如80(50)～0mm潮湿原煤)等。
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足，如筛分机的筛孔堵塞问题；干粉分选机不能处理全体颗粒不能同时流化的潮湿宽粒径分布的物料问题等，提出一种新的煤炭干法分级方法和装置，以解决潮湿混合煤炭分级粒度为0.5～6mm的深度干法分级问题。
本发明所述的煤炭干法分级装置，是由出料槽锁气排料器、包括出料槽、总风室、分风室、分风阀、振动板及激振器的振动箱体、分级室、分级管锁气排料器、分级管、细料分离器、除尘器锁气排料器、除尘器、引风机组成。在振动箱体的上盖开有两口，使箱体上部分别与分级室和煤斗连通，连接处用软材料密封；在振动箱体内的中上部固定安装一倾斜的振动板，该振动板为一振动平面给料板且分成布风区和给料区两部分，布风区位于分级室的正下方，给料区一部分位于煤斗出料口下方，另一部分与振动箱体的上盖构成给料槽。振动板的布风区是若干个在煤的移动方向上交替相间的呈带状分布的高开孔率带和低开孔率带；在布风区的上表面有若干个平行均匀排列的挡板，挡板的走向与煤的移动方向相同；在布风区的下面用隔板把箱体分隔成若干个与高开孔率带和低开孔率带对应的分风室；并用隔板把箱体下部分隔成总风室，在总风室与分风室连接口处安装分风阀，在振动箱体的左下部开有总风室的进风口。在箱体内从振动板的布风区末端向下固定一隔板，把振动箱体分隔出与分级室连通的出料槽，出料槽下部侧壁开有能调节气流量的进气口，出料槽与出料槽锁气排料器的连接处用软材料密封。流化床床高调节板为一长挡板，它横跨于振动板末端出料口的正上方，调节板的两侧嵌于振动箱体两侧壁上的滑槽内，且上下可调。在振动板的给料区下面箱体上固定安装激振器。分级室为截面上大下小的箱体，与分级室连通的细粒分离器经风管引入到除尘器，除尘器再经风管与引风机连通；分级管的上部与细粒分离器的下部连通，且在分级管的下部侧壁开有可调节进气量的进风口。为实现顺利排料而不漏气的目的而设置的出料槽锁气排料器、分级管锁气排料器、除尘器锁气排料器分别对应与出料槽、分级管、除尘器连通。用于控制进煤量的煤闸是安装在给料槽处。
本发明的任务是这样完成的，潮湿混合煤炭落在伸入分级室内一倾斜的振动板上，并随着振动板的振动，沿板面移入分级室内。空气或热烟气经振动板上的缝隙或孔隙由下向上穿过振动板进入分级室，形成若干高速带和低速带。高低速气流的配合作用，以及振动板的振动，在分级室内下部形成移动床、气流床、流化床三种气固接触方式相结合的气固双相流场，使不同大小的煤炭在分级室内的不同区域呈不同的运动状态。在高速喷流带，大颗粒煤在振动板上移动或跳动，呈移动状态；中小颗粒煤被高速气流吹离振动板作上抛运动，其中，中颗粒上拋一高度后，由于气速变小，不能随气流继续上升，而向相邻的低速带洒落，小颗粒煤则直接被气流夹带，呈气力输送状态。在低速带，大颗粒煤在振动板上始终保持移动状态，而中小颗粒在振动板上方一定高度的空域内呈流态化，其中，中颗粒煤主要作向下回落运动，而小颗粒煤则被进一步扬弃。这种气固流场气流扰动强烈，颗粒间碰撞摩擦激烈，使粘连的粉煤团易于冲散，使粘于大颗粒煤表面的粉煤易于脱落，这是实现潮湿混合煤炭高效干法分级的关键。分级室内上部为气速分布均匀的气力输送区，沉降速度小于分级室内上部气流速度的小颗粒煤由气流带出分级室，并由细粒分离器和除尘器收集；呈流化床状态的中颗粒煤以溢流方式溢入出料槽；沿振动板移动的大颗粒煤移至排料端靠自重落入出料槽，与中粒煤一起排出分级室，出料槽内的上升气速与分级室上部气速相同，以防止小颗粒混入出料管，影响分级效率。
当被气流带出分级室的小颗粒煤需要进一步分级时(例如，从0～6mm的小颗粒中分离出1～6mm的细粒煤)，细粒煤分离器下部可连接一分级管，从细粒分离器分离出来的细粒煤以洒落方式均匀地落入分级管作沉降运动，沉降速度大于分级管内上升气流速度的细粒煤在分级管内沉降下来，从分级管下部排出，沉降速度小于分级管内上升气流速度的粉煤则继续被气流带走，由除尘器收集下来，达到细粒煤与粉煤进一步分级的目的。
本发明与已有技术相比具有以下优点：高低速气流的配合作用和振动板的振动，所形成的分级室内的移动床、气流床、流化床三种方式相结合的气固双相流场，使粘连的粉煤团易于冲散，使粘于大颗粒煤表面的粉煤易于脱落，从而可有效地解决潮湿混合煤炭的干法分级，分级粒度可通过调节风速在0.5～6mm范围内任意调节，且分级效率高。当煤炭外在水分过大时，可以采用热烟气，边干燥边分级，对于任何难筛煤均可达到高效分级。另外，采用负压操作，没有粉尘外泄，无污染。本发明在煤炭筛选厂、型煤厂以及动力煤加工厂等有广泛的用途。也可作为空气重介质流化床煤炭干法分选技术重要的前置技术。
本发明的实施例结合附图作进一步详细说明，其中：
图1为煤炭干法分级装置的结构示意图。
图2为煤炭干法分级装置的振动板结构示意图。
如图1和图2所示：煤炭干法分级装置是由出料槽锁气排料器1、包括出料槽4、总风室3、分风室7、分风阀6、振动板9及激振器5的振动箱体21、分级室13、分级管锁气排料器14、分级管16、细料分离器17、除尘器19、除尘器锁气排料器18、引风机20组成。振动箱体21的上盖开有两口使箱体21上部分别与分级室13和煤斗12连通，连接处用软材料8(如帆布等)密封。在振动箱体21内的中上部固定安装一倾斜的振动板9，该振动板9为一振动平面给料板，板面与水平面成0°～20°夹角；振动板9分成布风区26和给料区27两部分，布风区26位于分级室13的正下方，给料区27一部分位于煤斗12出料口下方，另一部分与振动箱体21的上盖构成给料槽22。振动板9的布风区26是若干个在煤的移动方向上交替相间的呈带状分布的高开孔率带24和低开孔率带25，其个数分别为2～6条；高开孔率带24的开孔率为25％～50％，低开孔率带25的开孔率为高开孔率带开孔率的1/4～1/2，高开孔率带和低开孔率带的宽度分别为40～160mm。在振动板9的布风区26上表面有若干个平行均匀排列的挡板28，挡板28的走向与煤的移动方向相同，各挡板28之间的间距为100～200mm，挡板28的自身高度为50～150mm，挡板28的设置可使煤粒在沿振动板9移动时，在振动板的宽度方向始终保持均匀分布。在振动板9的布风区26下面用隔板把箱体21分隔成若干个与高开孔率带和低开孔率带对应的分风室7；并用隔板把箱体21下部分隔成总风室3，在总风室3与分风室7连接口处安装分风阀6，以调节各分风室的风量；在振动箱体21的左下部开有总风室3的进风口23。在箱体21内，从振动板9的布风区26末端向下固定一隔板，把振动箱体21分隔出与分级室13连通的出料槽4，出料槽4下部侧壁开有能调节气流量的进气口2，以调节出料槽4内上升气速与分级室13上部平均气速相等。出料槽4与出料槽锁气排料器1的连接处用软材料8密封。流化床床高调节板10为一长挡板，它横跨于振动板9末端出料口的正上方，调节板10的两侧嵌于振动箱体21两侧壁上的滑槽内，且上下可调；改变调节板10的自身高度，即可调节流化床床高，调节调节板10下沿与振动板9的间隙，以保正沿振动板9振动的大颗粒煤顺利通过，而呈流化床状态的中小颗粒煤无法通过。在振动板9的给料区27下面箱体21上固定安装激振器5，激振器5的振次为750～1500r/min，振幅范围为2～6mm；使振动箱体21和振动板9随之振动。
分级室13为截面上大下小的箱体，上下截面的变化应使下截面处平均冷态气速为6～12m/s，上截面处平均冷态气速与分级粒度对应煤粒的沉降速度相等。
分级管16是被气流带出分级室13的小颗粒需要进一步分级时而设定的，分级管16的下部侧壁开有可调节进气量的进风口15，分级管16的上部与细粒分离器17的下部连通。与分级室13连通的细粒分离器17经风管引入到除尘器19，除尘器19再经风管与引风机20连通。
出料槽锁气排料器1、分级管锁气排料器14、除尘器锁气排料器18的设置可实现顺利排料而不漏气的目的。它们分别对应与出料槽4、分级管16、除尘器19连通。
本发明的工作过程为：潮湿混合煤炭从煤斗12落入振动板9上，振动板9随激振器5一起振动，使煤沿振动板9移动，通过给料槽22连续进入分级室13，安装在给料槽22处的煤闸11的调节，可控制进煤量。冷风或热烟气经总风室3、分风室7穿过振动板9进入分级室13，再经细粒分离器17和除尘器19，最后由引风机20引出。整个系统为负压操作，无粉尘污染。
利用分风阀6及振动板9高低开孔率的带状分布，穿过振动板的气流在煤的移动方向上分为若干交替相间的高低速特(各为2～6条)，高速带的气流速度可为分级室上部平均气流速度的1～5倍(分级粒度小时取大值)，低速带的气流速度为分级室内上部平均气流速度的0.5～1倍，分级室上部平均气流速度等于与分级粒度相对应的小颗粒煤的最小输送气速(沉降速度)。例：分级室的上部平均冷态气速在1mm分级时，为4.3m/s左右，3mm分级时，为6.8m/s左右，6mm分级时，为8.5m/s左右。高低速带的交替作用以及振动板的振动，使分级室下部、振动板9的布风区26上面形成移动床、流化床、气流床相结合的气固流场；大颗粒煤始终沿振动板跳动或滚动，呈移动状态；中颗粒煤在高速带作上拋运动，在低速带作下落运动，在振动板布风区上方形成一个浅流化床；小颗粒煤由气流夹带或扬弃，呈气力输送状态。这种大中小颗粒煤具有不同运动状态的气固流场为潮湿混合煤炭干法分级创造了极好的条件。这是因为该流场气流扰动大，颗粒间碰撞摩擦激烈，使粘连的粉煤团易于分散，使粘于大颗粒煤表面的粉煤易于脱落，这是实现潮湿煤炭高效干法分级的关键。
大中小煤粒经上述流场作用后，最后以不同方式、不同出口排出分级室：沿振动板移动的大粒煤经流化床床高调节板10下沿与振动板9的间隙，落入出料槽4，呈流化床状态的中粒煤以溢流方式溢入出料槽4；利用流化床床高调节板10，可调节流化床床高及中颗粒煤在分级室13内的停留时间，使粉煤团分散更完全，粘于大粒煤表面的粉煤脱落更充分；沉降速度小于分级室13上部气速的小颗粒煤由气流夹带出分级室13，进入细粒分离器17。调节出料槽4下部侧壁进风口12的进风量，使出料槽4内的上升气速与分级室13上部气速相等，混入出料槽4的小颗粒煤得到进一步扬弃，提高分级效率。落入出料槽的煤由出料槽锁气排料器1排出。
被气流带至细粒分离器17的小颗粒煤需进一步分级时，可调节分级管16下部进风口15的进气量，使分级管16内的上升气速与分级粒度对应煤粒的沉降速度相等。沉降速度大于该上升气速的细粒煤沉降下来，由分级管锁气排料器14排出；沉降速度小于分级管上升气速的粉煤继续被气流夹带，由除尘器19收集，再从除尘器锁气排料器18排出。
Claims (10)
1．一种煤炭干法分级装置，是由出料槽锁气排料器(1)、包括出料槽(4)、总风室(3)、分风室(7)、分风阀(6)、振动板(9)及激振器(5)的振动箱体(21)、分级室(13)、分级管锁气排料器(14)、分级管(16)、细料分离器(17)、除尘器锁气排料器(18)、除尘器(19)、引风机(20)组成，其特征在于：
a．振动箱体(21)的上盖开有两口，使箱体(21)上部分别与分级室(13)和煤斗(12)连通，连接处用软材料(8)密封；在振动箱体(21)内的中上部固定安装一倾斜的振动板(9)，该振动板(9)为一振动平面给料板且分成布风区(26)和给料区(27)两部分，布风区(26)位于分级室(13)的正下方，给料区(27)一部分位于煤斗(12)出料口下方，另一部分与振动箱体(21)的上盖构成给料槽(22)；振动板(9)的布风区(26)是若干个在煤的移动方向上交替相间的呈带状分布的高开孔率带(24)和低开孔率带(25)；在布风区(26)的上表面有若干个平行均匀排列的挡板(28)，挡板(28)的走向与煤的移动方向相同；在布风区(26)的下面用隔板把箱体(21)分隔成若干个与高开孔率带和低开孔率带对应的分风室(7)；并用隔板把箱体(21)下部分隔成总风室(3)，在总风室(3)与分风室(7)连接口处安装分风阀(6)，在振动箱体(21)的左下部开有总风室(3)的进风口(23)；在箱体(21)内从振动板(9)的布风区(26)末端向下固定一隔板，把振动箱体(21)分隔出与分级室(13)连通的出料槽(4)，出料槽(4)下部侧壁开有能调节气流量的进气口(2)，出料槽(4)与出料槽锁气排料器(1)的连接处用软材料(8)密封；流化床床高调节板(10)为一长挡板，它横跨于振动板(9)末端出料口的正上方，调节板(10)的两侧嵌于振动箱体(21)两侧壁上的滑槽内，且上下可调；在振动板(9)的给料区(27)下面箱体(21)上固定安装激振器(5)；
b．分级室(13)为截面上大下小的箱体，与分级室(13)连通的细粒分离器(17)经风管引入到除尘器(19)，除尘器(19)再经风管与引风机(20)连通；分级管(16)的上部与细粒分离器(17)的下部连通，且在分级管的下部侧壁开有可调节进气量的进风口(15)；
c．为实现顺利排料而不漏气的目的而设置的出料槽锁气排料器(1)、分级管锁气排料器(14)、除尘器锁气排料器(18)分别对应与出料槽(4)、分级管(16)、除尘器(19)连通；
d．用于控制进煤量的煤闸(11)是安装在给料槽(22)处。
2．根据权利要求1所述的煤炭干法分级装置，其特征在于：振动板(9)的板面与水平面成0°～20°夹角；振动板(9)的布风区(26)上的高开孔率带(24)的开孔率为25％～50％，低开孔率带(25)的开孔率为高开孔率带开孔率的1/4～1/2，高开孔率带和低开孔率带的宽度为40～160mm；位于振动板(9)的布风区(26)上表面的各挡板(28)之间间距为100～200mm，挡板(28)的自身高度为50～150mm。
3．根据权利要求1或2所述的煤炭干法分级装置，其特征在于：激振器(5)的振次为750～1500r/min，振幅范围为2～6mm。
4．根据权利要求1或2所述的煤炭干法分级装置，其特征在于：软材料(8)可采用帆布等。
5．根据权利要求1或2所述的煤炭干法分级装置，其特征在于：高开孔率带(24)和低开孔率(25)分别为2～6条。
6．一种煤炭干法分级方法，是将潮湿混合煤炭从煤斗(12)落入振动板(9)上，振动板(9)随激振器(5)一起振动，使潮湿混合煤炭沿振动板(9)移动，通过给料槽(22)连续进入分级室(13)，冷风或热烟气经总风室(3)、分风室(7)穿过振动板(9)进入分级室(13)，再经细粒分离器(17)和除尘器(19)，最后由引风机(20)引出，其特征在于：利用调节分风室(7)风量的分风阀(6)及振动板(9)布风区(26)的若干个交替相间的高开孔率带(24)和低开孔率带(25)，使穿过振动板(9)的气流在煤的移动方向上分为若干个交替相间的高低速带；高低速带的交替作用以及振动板(9)的振动下，在分级室(13)下部、振动板(9)的布风区(26)上面形成移动床、流化床、气流床相结合的、气流扰动强烈、颗粒间碰撞摩擦激烈的气固流场，使潮湿混合煤团快速分散，其中：大颗粒煤始终沿振动板(9)跳动或滚动，到振动板(9)排料端靠自重落入出料槽(4)；中颗粒煤在高速带作上抛运动，在低速带作回落运动，在振动板(9)布风区(26)上方形成一个浅流化床，并以溢流方式溢入出料槽(4)；小颗粒煤则直接被气流夹带出分级室(13)，由细粒分离器(17)和除尘器(19)收集；整个系统为负压操作。
7．根据权利要求6所述的煤炭干法分级方法，其特征在于：分级室(13)上部为气速分布均匀的气力输送区，其平均气流速度等于与分级粒度相对应的小颗粒煤的最小输送气速即沉降速度，高速带的气流速度为分级室(13)上部平均气流速度的1～5倍，低速带的气流速度为分级室(13)上部平均气流速度的0.5～1倍。
8．根据权利要求6或7所述的煤炭干法分级方法，其特征在于：分级室(13)上部平均冷态气速在1mm分级时，为4.3m/s左右；在3mm分级时，为6.8m/s左右；在6mm分级时，为8.5m/s左右。
9．根据权利要求6或7所述的煤炭干法分级方法，其特征在于：出料槽(4)的上升气速与分级室的上部气速相等，高低速带分别为2～6条。
10．根据权利要求6或7所述的煤炭干法分级方法，其特征在于：被气流带至细粒分离器(17)的小颗粒煤需进一步分级时，在细粒分离器(17)的下部连接一分级管(16)，分级管(16)的上升气速与分级粒度对应煤粒的沉降速度相等；沉降速度大于上升气速的细粒煤沉降下来，从分级管(16)下部排出；沉降速度小于分级管(16)上升气速的粉煤继续被气流带走，由除尘器(19)收集下来。
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