CN104907158A - Tcs智能粗煤泥分选机 - Google Patents

Abstract

本发明提供的TCS智能粗煤泥分选机，是一种依靠上升水流与智能干扰器共同作用的，有动力干扰的智能粗煤泥分选机，包括分选筒体、中心入料筒、稳定上升水流系统、顶水喷嘴、精矿溢流箱、尾矿排料机构、智能干扰器、密度计和智能控制系统。本发明通过智能控制系统控制的尾矿排料泵、定压水箱等组成的智能尾矿排料机构连续、稳定排出高灰分矸石。可实现分选密度在1.40-1.80kg/L之间自动调整，可使尾矿灰分达到60%~75%以上，能随矸石直接排弃或综合利用，提高了精矿产品回收率及企业的经济效益。

Description

TCS智能粗煤泥分选机

技术领域

本发明属于煤炭、水处理及其它存在密度差的有用矿物与脉石的分选技术领域，具体涉及一种粗煤泥（其它矿物或水处理）智能分选设备。

背景技术

2015年政府工作报告指出：“要加强煤炭清洁高效利用”。煤炭清洁高效利用需要以煤炭洗选为源头、以煤炭高效洁净燃烧为先导的技术体系。根据中国煤炭加工利用协会的数据，每入选1亿吨原煤，可排除约1800万吨煤矸石。可排除灰分约1300万吨、硫分近35万吨，减少二氧化硫排放达49万吨；同时，利用洗选加工过的精煤为燃料，可提高燃煤效率10%～15%。近几年，各大煤炭企业均加快了选煤厂的建设步伐，至2014年原煤入选率已达到56%。为促进煤炭洗选发展，我国《能源发展“十二五”规划》明确要求，到2015年，原煤入选率要达到65%以上。此外，我国《煤炭产业政策》要求，新建大中型煤矿应当配套建设相应规模的选煤厂，鼓励在中小型煤矿集中矿区建设群矿选煤厂。

目前我国的选煤厂比较常用的分选工艺主要有：200~13mm块煤重介浅槽分选；50~0.5mm末煤重介旋流器分选；1.5~0.15mm的粗煤泥螺旋分选机分选；1.0~0.25mm 粗煤泥TBS干扰床分选；0.5~0mm细煤泥浮选。在以上的几种主要分选工艺中，块煤重介浅槽、末煤重介旋流器的分选精度较高，尾煤灰分一般可达到70%以上；而粗煤泥螺旋分选机、粗煤泥TBS干扰床分选机的分选精度稍低，尾煤灰分一般为40%~60%；细煤泥浮选工艺尾煤灰分一般也为40%~50%。

对于粗煤泥分选，无论是目前选煤厂常用的螺旋分选机还是TBS干扰床分选机，分选精度均较低，分选后的尾煤灰分一般为40%~60%，发热量一般为1500~2500kcal/kg，对于动力煤选煤厂，这部分尾煤一般均随矸石直接排弃，造成资源浪费同时也污染了环境，还可能造成矸石山发生自燃的危险。所以，目前急需研发一种新型技术或设备，以提高粗煤泥的分选精度，使尾煤灰分达到60%~75%，发热量降至1000 kcal/kg以下，可随矸石直接排弃或综合利用。

现对于与本次发明的TCS智能粗煤泥分选机具有相近应用领域的螺旋分选机与TBS干扰床分选机应用情况简介如下。

（1）  螺旋分选机：螺旋分选机属于流膜选原理，浓缩后的粗煤泥矿浆从螺旋分选机的顶部给入螺旋槽中，螺旋下降，在螺旋槽中粗粒煤泥主要受重力、离心力、水流推动力、磨擦力的影响，使低密度物处于水流上层，并运动到螺旋外缘水层最厚处；而高密度物处于水流下层，并运动到螺旋内缘水层最厚处最终实现分离；螺旋分选机的优点是结构简单，其分选粒级一般为1.5-0.15mm，在我国的神东地区、山西晋城、大同、朔州地区有大量应用，其缺点是：分选密度一般要求大于1.7kg/L，适合于脱硫工艺；对于分选密度小于1.7kg/L的炼焦煤选煤厂不适用；尾矿灰分一般为40~60%。

（2）  TBS干扰床分选机：TBS干扰床分选机是一种利用上升水流在槽内产生紊流的干扰沉降分选设备。物料通过入料管沿切向进入入料井，并在槽内形成干扰床层，在上升水流的作用下密度低的颗粒向上运动，溢流到溢流槽中，密度高的颗粒向下运动并穿过床层，集中于槽体底部。在床层中、下部设有密度计，当检测到床层密度升高时，将打开底流排料阀，间断排出粗粒矸石，当检测到床层密度降低时将逐渐关闭底流排料阀。其分选粒级一般为1.0~0.25mm，其在内蒙的上海庙、山西潞安、山西河津、河北邢台等炼焦煤选煤厂有大量的应用，其缺点为：使用的分选密度一般小于1.7kg/L，多用于炼焦煤选煤厂；尾矿灰分一般为40~60%，精煤损失严重。

根据目前的分选技术，如何提高粗煤泥的分选的精度，提高其尾矿灰分至60%以上，是一个亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明是提供一种智能粗煤泥（其它矿物或水处理）分选机，简称“TCS智能粗煤泥分选机”，可实现粗煤泥（粒度级为3~0.15mm）高密度分选（分选密度为1.40~1.80kg/L自动调整），精矿产品合格，尾矿灰分达到60%~75%以上，可随矸石直接排弃或综合利用，本发明可提高精矿产品回收率及企业的经济效益。

本发明的具体方案是：设计一种依靠上升水流与智能干扰器共同作用的，有动力干扰的智能粗煤泥分选机，包括分选筒体、中心入料筒、稳定上升水流系统、顶水喷嘴、精矿溢流箱、尾矿排料机构、智能干扰器、密度计和智能控制系统；中心入料筒位于分选筒内，靠上部中心处设置，稳定上升水流系统由分选筒体底部给入，与分选筒体内布置在底部的顶水喷嘴相连；精矿溢流箱位于分选筒体上部；尾矿排料机构位于分选筒体底部；分选筒体内设智能干扰器，对分选筒体内水流进行干扰；智能控制系统通过密度计、流量计和自动调节阀的反馈信号进行综合判定和调节，以满足各种入料要求。

经分级浓缩的粗粒煤泥，通过管道切线进入中心入料筒。通过中心入料筒将粗煤泥均匀给入TCS智能粗煤泥分选机中上部。TCS智能粗煤泥分选机筒体下部为水仓，由顶水桶通过顶水泵及管道将水压入水仓，然后通过顶水喷嘴从TCS智能粗煤泥分选机下部给入分选槽中，形成稳定的上升水流，在上升水流的作用下，粗粒煤泥在槽体中分布形成从上到下密度逐渐升高的分选区。给入TCS智能粗煤泥分选机内的低密度的粗粒煤泥在重力、上升水流及分选区浮力的作用下随上升水流向上运动，并通过上部智能干扰器进行二次干扰分选，二次分选后的粗粒煤泥最终随水流进入上部精矿溢流箱。给入TCS智能粗煤泥分选机内的高密度矸石颗粒所受的重力较大，其将克服上升水流及分选区浮力向下运动进入并穿过分选区，然后通过下部智能干扰器进行二次干扰分选后，下沉到分选槽底部，通过尾矿排料机构，将高灰分尾矿排出。

上述的智能干扰器为本发明的核心装置，位于粗煤泥分选机内，通过变频电机驱动。共分为上部干扰叶片、下部干扰叶片、底部干扰叶。其特征为：上部干扰叶片位于分选区的中上部，采用2~10个窄叶片，其慢速连续转动过程中，对向上运动的煤粒产生智能干扰，使夹杂的高灰分矸石颗粒改变运动方向，从而提高精矿产品的质量；下部干扰叶片位于分选区的中下部，采用2~10个窄叶片，其慢速连续转动过程中，对向上运动的煤粒产生智能干扰，使夹杂的低灰分煤颗粒改变运动方向，从而提高矸石颗粒的纯度；底部干扰叶片位于分选槽底部，采用2~10个弧形宽叶片，其慢速连续转动，使下沉到分选槽底部的矸石颗粒刮到排料管并顺利从分选机底部的排料管排入底流箱。

TCS智能粗煤泥分选机设置智能控制系统，智能控制系统设置于电控柜内。

TCS智能粗煤泥分选机在分选区内设置两台密度计，用以检测分选区的密度及松散度。密度计检测的分选区松散度数据将传入智能控制系统与预设值进行对比，当松散度高于预设值时将减小智能干扰器转数，减小干扰；反之当松散度低于预设值时将加大智能干扰器转数，增加干扰。从而实现最佳的分选效果、提高分选精度。

为提高设备的分选精度，本发明的TCS智能粗煤泥分选机需形成从上到下密度逐渐升高的连续、稳定的分选区，本发明从三个方面进行保证。

①  设置了单独的稳压顶水系统，由顶水桶、带变频调速器的顶水泵、管道及阀门组成。

②  底部干扰叶片可防止矸石颗粒在筒体周围堆积，使分选区连续、稳定。

③  设置了智能尾矿排料机构，可实现尾矿小流量、稳定、连续排料。

上述的智能尾矿排料机构也为本发明的核心装置，通过该装置可实现连续排出高灰分的尾矿，同时可提高分选区的稳定性，提高分选精度。智能尾矿排料机构由调节阀、流量计、1~4个TCS排料管、1~4个底流箱、带变频调速器的TCS排料泵、定压水箱、管道等组成。底流箱上口与TCS排料管联接，底流箱入口与定压水箱通过管道相连，底流箱出口与TCS排料泵入口联接。智能尾矿排料机构在管道上安装流量计，一台流量计安装于排料泵的出料管上，另一台流量计及电动调节阀安装于定压水箱与底流箱的连接管道上。

密度计、流量计、调节阀、TCS排料泵通过控制电缆与智能控制系统联接。流量计可以测出管道内流量并传入智能控制系统，智能控制系统根据密度计和流量计的信号，通过调整自动调节阀实现智能控制的目的。

智能尾矿排料机构工作原理为：设置在分选区下部的密度传感器实时检测分选区的密度值δ，并将信号传输给智能控制系统，智能控制系统根据检测到分选区的密度值δ，通过PID控制输出指令调节TCS排料管的尾矿抽排量，从而达到稳定分选区，同时连续、稳定排出高灰分矸石颗粒的功能。

本发明中尾矿抽排量为智能控制系统给出的TCS排料管的目标值，本发明将通过控制TCS排料泵的流量及定压水箱的补水量来控制尾煤抽排量。智能控制系统将根据泵出口管道上流量计的测定结果，调节TCS排料泵的转数，从而使泵出口流量相对稳定；同时，智能控制系统将根据定压水箱的流量并控制电动调节阀来调节补水量。

在生产中可通过调整上升水流量来调节上升水流的速度，在合理范围内加大上升水流量，粗煤泥的分选密度将增加，反之减少上升水流量，粗煤泥的分选密度将降低；同时改变分选密度δ值，可使分选区密度增加或减小，从而加大或减小颗粒的上浮力，使粗煤泥的分选密度提高或降低。通过以上的调节手段可控制精矿产品的灰分及尾矿产品的灰分值。

本发明为实现提高粗煤泥的分选精度，使尾矿灰分提高，采取了以下措施。

 ①   通过上升水流与智能干扰器共同作用，使粗煤泥经过多次分选，从而提高了分选精度。

②   本发明设置了单独的稳压顶水系统，底部的干扰叶片可防止矸石颗粒在筒体周围堆积。同时，设置了智能尾矿排料机构，在TCS粗煤泥分选机内形成从上到下密度逐渐升高的连续、稳定的分选区，提高了分选精度。

③  本发明的智能尾矿排料机构可连续小流量、均匀、稳定排料。

本发明与TBS干扰床分选机、螺旋分选机对比如下。

①  TCS智能粗煤泥分选机是依靠上升水流与智能干扰器共同作用的，有动力干扰的智能粗煤泥分选机；而TBS干扰床分选机是仅依靠上升水流作用的无动力干扰的粗煤泥分选机。

②  TCS智能粗煤泥分选机的智能排料系统，是通过控制排料泵及补水管流量来控制底流流量的，排矸量在线检测、可精确控制，同时可实现小流量排矸，尾矿灰分可达60%~75%以上，脱灰、脱硫效果较好；而TBS分选机是通过调节底流阀的开度来调节底流量的，排矸量是未知的、模糊的，小流量排矸实施困难，尾矿灰分一般为40~60%。

③  TCS智能粗煤泥分选机将外围的顶水系统、尾矿排料系统全部整合到一起，且不需要再设置尾矿桶及尾矿泵，系统集成度高，顶水压力更稳定、尾矿排料量更稳定；而TBS分选机的顶水系统及尾矿外排系统为外围系统，生产中波动较大，分选精度受外部影响较大。

④  TBS智能粗煤泥分选机使用的分选密度一般较低，多用于炼焦煤选煤厂。当在动力煤选煤厂进行高密度排矸时，床层容易板结需定期放料，影响分选。

⑤  螺旋分选机分选精度比较低， 尾矿灰分一般为40~60%。

本发明带来以下有益效果。

本发明的TCS智能粗煤泥分选机主要是用于粗煤泥分选，可提高分选精度，提高尾矿灰分，同时提高产品回收率。现以一座年处理原煤500万吨的选煤厂为例，其粗煤泥含量约为15%，年产粗煤泥约为75万吨，如采用螺旋分选机或TBS分选机分选后可产生约30万吨左右的尾矿进入矸石中排弃，其灰分约40%~60%，该尾矿发热量一般为1500~2500kcal/kg。如采用本发明的TCS智能粗煤泥分选机，可将尾矿灰分提高到60%以上，年产尾矿减少至15万吨左右, 发热量可降至1000kcal/kg以下,此部分尾矿可直接废弃。如采用本发明的TCS智能分选机，其一次性投资较采用螺旋分选机或TBS分选机增加约300万元，但一年可多回收约15万吨的精煤产品，按精煤价格150元/吨估算，一年可增加销售收入2250万元，2个月就可以回收增加的投资额，同时还可减少了矸石的排弃量。

本发明具有非常明显的经济、环保、社会效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1-粗煤泥分选机筒体   2-入料筒  3-精矿溢流箱  4-智能干扰器  5-顶水喷嘴6-上部干扰叶片  7-下部干扰叶片  8-底部干扰叶片  9-TCS排料管（1~4个）  10-底流箱（1~4个）  11-定压水箱12-排料泵  13-顶水桶  14-顶水泵  15-密度计  16-流量计1  17-流量计2  18-调节阀  19-智能控制系统。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的实施例做进一步描述。

TCS智能粗煤泥分选机，是一种依靠上升水流与智能干扰器共同作用，有动力干扰的智能粗煤泥分选机。分级浓缩后的粗煤泥，通过管道切线进入中心料筒2，通过入料筒2将粗煤泥均匀给入TCS智能粗煤泥分选机中上部。在TCS智能粗煤泥分选机下部设置顶水桶13，通过顶水泵14将顶水压入水仓，然后通过顶水喷嘴5从TCS智能粗煤泥分选机下部给入分选筒体1内，形成稳定的上升水流。给入TCS智能粗煤泥分选机内的低密度的粗粒煤泥在重力、上升水流及分选区浮力的作用下随上升水流向上运动，并通过上部干扰叶片6进行二次干扰分选，二次分选后的粗粒煤泥最终随水流进入上部精矿溢流箱3。给入TCS智能粗煤泥分选机内的高密度矸石颗粒所受的重力较大，其将克服上升水流及分选区浮力向下运动进入并穿过分选区，然后通过下部干扰叶片7进行二次干扰分选后，下沉到分选筒体1底部，通过1～4个排料管9将高灰分尾矿排入1～4个底流箱10中。

分选区下部的密度传感器15实时检测分选区的密度值，并将信号传输给智能控制系统19，智能控制系统19通过控制TCS排料泵12的流量，及定压水箱11的补水量，来控制尾矿抽排量，从而控制尾矿灰分。智能控制系统根据泵出口管道上流量计16的测定流量大小，调节TCS排料泵12的转数，从而使流量相对稳定；同时，智能控制系统根据定压水箱11补水管上流量计17的测定值的大小来调节电动调节阀18的补水量，从而使流量相对稳定。

通过以上的系统可实现提高粗煤泥的分选精度，提高尾矿灰分的目的。

Claims (6)

1.TCS智能粗煤泥分选机，是一种依靠上升水流与智能干扰器共同作用，有动力干扰的智能粗煤泥分选机，其特征在于：包括分选筒体、中心入料筒、稳定上升水流系统、顶水喷嘴、精矿溢流箱、尾矿排料机构、智能干扰器、密度计和智能控制系统；中心入料筒位于分选筒内，靠上部中心处设置，稳定上升水流系统由分选筒体底部给入，与分选筒体内布置在底部的顶水喷嘴相连；精矿溢流箱位于分选筒体上部；尾矿排料机构位于分选筒体底部；分选筒体内设智能干扰器，对分选筒体内水流进行干扰；智能控制系统通过密度计、流量计和自动调节阀的反馈信号进行综合判定和调节，以满足各种入料要求。

2.根据权利要求1所述的TCS智能粗煤泥分选机，其特征在于：稳定上升水流系统由顶水桶、顶水泵和连接管道组成，顶水泵通过出水管与粗煤泥分选机内顶水喷嘴相连，为TCS智能粗煤泥分选机提供稳定的上升水流，顶水桶可以设置在不同高度，可以根据顶水压力要求进行快速调节。

3.根据权利要求1所述的TCS智能粗煤泥分选机，其特征在于：尾矿排料机构经过定压水箱的补水管与粗煤泥分选机底流箱的一端相连，另一端与排料泵入口相连，经排料泵出口排出尾矿，尾矿排料机构的定压水箱通过溢流管排料保证水箱压力稳定，排料泵设置变频器，快速调节流量及扬程。

4.根据权利要求1所述的智能粗煤泥分选机，其特征在于：智能干扰器位于粗煤泥分选机内，通过变频电机驱动，共分为上部干扰叶片、下部干扰叶片、底部干扰叶，上部干扰叶片位于分选区的中上部，采用2-10个窄叶片，下部干扰叶片位于分选区的中下部，采用2-10个窄叶片，底部干扰叶片位于分选槽底部，采用2-10个弧形宽叶片。

5.根据权利要求1所述的智能粗煤泥分选机，其特征在于：在粗煤泥分选机的分选区内设置两台密度计，用以检测分选区的密度及松散度。

6.根据权利要求1所述的智能粗煤泥分选机，其特征在于：在管道上安装流量计，一台流量计安装于排料泵的出料管上，另一台流量计及电动调节阀安装于定压水箱与底流箱的连接管道上，流量计可以测出管道内流量并传入智能控制系统，智能控制系统根据密度计和流量计的信号，通过调整自动调节阀实现智能控制。