CN106513161B - 一种内置倾斜板的变径分选流化床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置倾斜板的变径分选流化床及一种包括内置倾斜板的变径分选流化床的粗煤泥分选系统，其中分选流化床主要由底流管、电动阀门、锥体段、PID控制器、流体分布器、流体分布器段、压力传感器、直筒段、第一变径段、第二变径段、对称布置的倾斜板、溢流槽和给料漏斗组成。该设备具有独特的变径结构，利用上升水流速度与床层孔隙率关系来提高分选流化床按密度分选精度；该设备还在第二变径段加入倾斜板，利用倾斜版对颗粒沉降的促进作用，减少了高密度细粒对精煤的污染，同时提高了传统分选流化床的处理能力；该设备入料管过流面积由上到下逐渐增大，降低了入料流速度及其对流化床层的冲击，利于维持液固流化床层的稳定。
Description
技术领域
本发明属于物料分离技术与设备领域，具体涉及一种内部布置一组倾斜板的变径分选流化床，该装置主要用于粗煤泥分选，也可用于其它细粒物料的分离
背景技术
由于其良好的分选效果，长期以来，分选流化床在选煤领域受到人们的广泛关注，并有着大量的工业应用。其基本工作原理是：入选物料在上升水流的作用下形成流化床层，轻细颗粒干扰沉降末速较小，无法透过流化床层而由上升水流带至溢流收集槽；粗重颗粒干扰沉降速度较大，能透过流化床层而聚集在分选机下部浓缩脱水，最后排出，从而实现不同密度颗粒的分离。
重选过程中，粒度效应会影响颗粒按密度差异的分离。作为一种水介分选设备，与重介分选相比分选精度偏低，粒度效应对分选过程的影响更加显著。因此，传统分选流化床的底流中往往含有一定量的低密度粗粒，而溢流中则混有较多的高密度细粒，造成底流跑粗，同时使得溢流产品灰分偏高。
此外，分选流化床内，进料流与上升水流相向流动，导致进料流对流化床层产生冲击而影响流化床层的稳定，且具有较大向下轴向速度的入选物料不易在分选机内快速分散，从而不利于稳定流化床层的形成。在很多工业实际应用中，由入料流带入的水量往往要超过下部流体分布器进入的水量，此时入料流对流化床层的冲击更严重。
发明内容
针对相关技术中存在的上述问题，本发明提出一种新型分选流化床，能够有效提高分选流化床按密度分选精度，降低不同密度颗粒的错配率。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：一种内置倾斜板的变径分选流化床，其横截面为矩形，包括底流管、电动阀门、锥体段、PID控制器、流体分布器、流体分布器段、压力传感器、直筒段、第一变径段、第二变径段、倾斜板、溢流槽和给料漏斗；所述流体分布器下部设置具有对底流浓缩脱水的作用的锥体段，所述流体分布器上部连接直筒段，水流由流体分布器流出并经过直筒段形成均匀稳定的上升水流，所述直筒段上方依次设置第一变径段和第二变径段，且所述第二变径段内沿给料漏斗下方的给料管对称布置一组倾斜板；所述锥体段、流体分布器段、直筒段、第一变径段和第二变径段相互之间通过法兰和橡胶垫片实现连接和密封；所述入料漏斗由第二变径段中央插入内置倾斜板的变径分选流化床内，入料漏斗末端位于第一变径段内；所述溢流槽位于第二变径段外围偏上位置，其上边缘高于第二变径段，以防止溢流过大时溢出，且所述溢流槽一侧开有排除溢流的出口所述压力传感器位于流体分布器上部一定位置处，所述流体分布器为带孔的平行管结构，平行管两端分别连接到流体分布器的上升水流主管上，大小相同的水流经两根上升水流主管同时给入。
进一步地，所述第一变径段内径由下到上逐渐增大，所述第二变径段内径由下到上逐渐减小。
进一步地，所述第一变径段和第二变径段的倾角范围均为25-90゜。
进一步地，所述第二变径段内设置的一组倾斜板之间相互平行。
进一步地，所述呈对称布置的最内侧一对倾斜板紧贴相应的入料管两壁面，其倾角可大于或等于相应第二段变径两壁面倾角。
进一步地，所述呈对称布置的最内侧一对倾斜板可直接与给料漏斗连接一体，此时最内侧一对倾斜板亦为入料管管壁的一部分。
进一步地，所述第二变径段内设置的多个倾斜板位于同一轴向高度区间上，倾斜板所跨轴向距离可小于或等于第二变径段所跨轴向距离。
进一步地，所述第二变径段内设置的多个倾斜板之间相互不平行，此时相邻倾斜板的上、下边缘间隔不相等。
进一步地，所述内置倾斜板的变径分选流化床的各段(锥体段、流体分布器段、直筒段、第一变径段等)横截面为圆形或矩形或圆形与矩形的组合。
本发明还提供了一种包括内置倾斜板的变径分选流化床的粗煤泥分选系统，所述粗煤泥分选系统包括上升水流旁路阀、流量计、上升水流流量调节阀、内置倾斜板的分选流化床、给料流流量调节阀、给料流旁路阀、给料槽、清水槽、离心泵、支架、螺杆泵；其中离心泵、流量计、上升水流流量调节阀等构成上升水流控制系统，上升水流分别经离心泵、流量计、上升水流流量调节阀以及流体分布器给入到内置倾斜板的变径分选流化床；给料槽、螺杆泵和给料流调节阀等构成给料控制系统，给料流分别经螺杆泵、给料流调节阀和入料漏斗给入到内置倾斜板的变径分选流化床第一变径段内。
本发明的有益效果：
1.内置倾斜板的变径分选流化床可通过增大入料流流量来提高平行板间上升水流表观速度，以保证低密度颗粒顺利通过圆锥板间通道，因此，处理量较传统分选流化床得到提高；
2.上升水流流至第一变径段后，由于过流面积减少，上升水流速度逐渐降低，使得第一变径段内床层密度逐渐增大，增强了颗粒在该段按密度分选过程；
3.高密度颗粒在第二变径段内易于沉降到倾斜板上表面，并沿其上表面滑落回第一变径段内，这一过程减小了高密度颗粒对溢流产品的污染，并进一步提高了第一变径段内的床层密度，增强了该段内颗粒按密度分选过程；
4.入料管过流面积由上到下逐渐增大，降低了入料流速度，减小了入料流对液固流化床层的冲击，利于维持床层稳定。
附图说明
图1是该内置平行板的变径分选流化床结构；
图2是包括该内置倾斜板的变径分选流化床的粗煤泥分选系统；
图中：1、给料漏斗，2、溢流槽，3、第二变径段，4、第一变径段，5、直筒段，6、流体分布器段，7、锥体段，8、倾斜板，9、压力传感器，10、流体分布器，11、PID控制器，12、电动阀门，13、底流管；14、上升水流旁路阀，15、流量计，16、上升水流流量调节阀，17、内置倾斜板的变径分选流化床，18、给料流流量调节阀，19、给料流旁路阀，20、给料槽，21、清水槽，22、离心泵，23、支架，24、螺杆泵；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，内置平行板的变径分选流化床包括底流管13、电动阀门12、锥体段7、PID控制器11、流体分布器10、流体分布器段6、压力传感器9、直筒段5、第一变径段4、第二变径段3、倾斜板8、溢流槽2和给料漏斗1；所述流体分布器下部设置具有对底流浓缩脱水的作用的锥体段，所述流体分布器上部连接直筒段5，水流由流体分布器6流出并经过直筒段5形成均匀稳定的上升水流，所述直筒段上方依次设置内径由下到上逐渐增大的第一变径段4和内径由下到上逐渐减小的第二变径段3，所述第一变径段4和第二变径段3的倾角均为75゜，且所述第二变径段3内沿给料漏斗下方的给料管对称布置一组倾斜板8，所述呈对称布置的最内侧一对倾斜板紧贴相应的入料管两壁面，其倾角等于相应第二段变径3两壁面倾角，且所述第二变径段3内设置的多个倾斜板8位于同一轴向高度区间上，倾斜板8所跨轴向距离等于第二变径段3所跨轴向距离；所述锥体段7、流体分布器段6、直筒段5、第一变径段4和第二变径段3相互之间通过法兰和橡胶垫片实现连接和密封；所述入料漏斗1由第二变径段3中央插入内置倾斜板的变径分选流化床内，入料管末端位于第一变径段4内；所述溢流槽2位于第二变径段3外围偏上位置，其上边缘高于第二变径段3，以防止溢流过大时溢出，且所述溢流槽2一侧开有排除溢流的出口，所述压力传感器9位于流体分布器10上部一定位置处；所述流体分布器10为带孔的平行管结构形式，平行支管两端分别连接到流体分布器的上升水流主管上，两根上升水流主管两端同时给入大小相同的水流。
如图2所示，一种包括内置倾斜板的变径分选流化床的粗煤泥分选系统，包括上升水流旁路阀14、流量计15、上升水流流量调节阀16、内置倾斜板的分选流化床17、给料流流量调节阀18、给料流旁路阀19、给料槽20、清水槽21、离心泵22、支架23、螺杆泵24；其中离心泵22、流量计15、上升水流流量调节阀16等构成上升水流控制系统，上升水流分别经离心泵22、流量计15、上升水流流量调节阀16以及流体分布器10给入到内置倾斜板的变径分选流化床17；给料槽20、螺杆泵24和给料流调节阀18等构成给料控制系统，给料流分别经螺杆泵24、给料流调节阀18和入料漏斗1给入到内置倾斜板的变径分选流化床第一变径段4内。
本发明的详细工作原理如下：
将清水槽21加入清水至一定液位，上升水流旁路阀14完全打开，上升水流流量调节阀16关闭，给料流流量调节阀18关闭，给料流旁路阀19完全打开。首先，开启离心泵22，调节上升水流流量调节阀16，使得内置平行板的变径分选流化床17内上升水流速度达到设定值；待流化床内流场稳定后，开启螺杆泵24，调节给料流流量调节阀18使得入料速率维持在设定值。物料经给料漏斗1进入到内置平行板的变径分选流化床17内。
上升水流由流体分布器10进入内置平行板的变径分选流化床17内，形成多个平行的有限空间内紊流射流，经过直筒段5后，在湍流漩涡的作用下逐渐形成均匀稳定的上升水流。上升水流与由给料漏斗1进入的入料流相遇，颗粒在上升水流的作用下开始形成液固流化床层。液固流化床层内，干扰沉降速度较小的颗粒向上运动，干扰沉降速度较大的颗粒向下运动。第一变径段4的过流面积由下到上逐渐增大，平均上升水流速度逐渐减小，而流化床层密度逐渐增大。因此，颗粒在该段由下到上运动过程中，按密度分选过程得到强化，从而减少了高密度细粒对溢流产品的污染。
向上运动的颗粒进入第二变径段3后，由于有效沉降面积增大，部分高密度细颗粒在沿倾斜板间通道向上运动过程中易于沉降到倾斜板8上，并沿其上表面滑落回第一变径段4内。对称布置的倾斜板8的加入相当于使分选流化床溢流又受到了一次精选过程，进一步降低了高密度颗粒的错配；而沿倾斜板8上表面滑落回第一变径段4内的高密度细粒提高了该段内的床层密度，进一步强化了颗粒在该段内按密度分选过程。
轻颗粒通过平行板间通道后由溢流槽2收集，作为精煤产品；待选物料由给料漏斗1进入第一变径段4后，其中的粗重颗粒由于干扰沉降末速大，依次经过第一变径段4、直筒段5和流体分布器10的布水管间隙而沉降到锥体段7内，并在锥体段7内完成浓缩脱水过程。随着分选过程的进行，布水管上方的流化床层压力逐渐增大，当床层压力传感器9监测的床层压力达到设定值时，PID控制器11发出4-20mA的电信号至电动阀门12，使其产生开启动作，底流产品经底流管13排出，同时床层中积存的部分流化颗粒也通过流体分布器间隙而成为底流产品，排出过程中若床层压力传感器9监测的床层压力小于设定值，PID控制器11则发出4-20mA的电信号至电动阀门12，使其产生关闭动作。
综上所述，本装置具有增加分选流化床处理能力，提高分选流化床按密度分选精度，降低不同密度颗粒的错配率的优点，并且其采用模块化设计结构，使得各单元可级联组合，可靠性高，且具有较高的经济性和实用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于：包括底流管(13)、电动阀门(12)、锥体段(7)、PID控制器(11)、流体分布器(10)、流体分布器段(6)、压力传感器(9)、直筒段(5)、第一变径段(4)、第二变径段(3)、倾斜板(8)、溢流槽(2)和给料漏斗(1)；所述内置倾斜板的变径分选流化床的锥体段(7)上部连接流体分布器段(6)，直筒段(5)位于流体分布器段(6)上面，所述直筒段(5)上方依次设置第一变径段(4)和第二变径段(3)，且所述第二变径段(3)内沿给料漏斗下方的给料管对称布置一组倾斜板(8)；所述锥体段(7)、流体分布器段(6)直筒段(5)、第一变径段(4)和第二变径段(3)相互之间通过法兰和橡胶垫片实现连接和密封；所述给料漏斗(1)由第二变径段(3)中央插入内置倾斜板的变径分选流化床(17)内，给料漏斗末端位于第一变径段(4)内；所述溢流槽(2)边缘高于第二变径段(3)，且围绕在第二变径段(3)外部偏上位置，且所述溢流槽(2)一侧设有用于排除溢流的出口；所述压力传感器(9)位于流体分布器(10)上部一定位置处，所述流体分布器(10)为带孔的平行管结构，平行管两端分别连接到流体分布器(10)的上升水流主管上。
2.根据权利要求1所述的一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于，所述第一变径段(4)横截面积由下到上逐渐增大，所述第二变径段(3)横截面积由下到上逐渐减小。
3.根据权利要求1所述的一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于，所述第一变径段和第二变径段的倾角范围均为25-85゜。
4.根据权利要求1所述的一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于，所述第二变径段(3)内设置的一组倾斜板(8)之间相互平行。
5.根据权利要求1所述的一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于，所述第二变径段(3)内设置的一组倾斜板(8)之间相互不平行，此时相邻倾斜板的上、下边缘间隔不相等。
6.根据权利要求1所述的一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于，所述呈对称布置的一组倾斜板(8)的最内侧一对倾斜板紧贴入料管管壁。
7.根据权利要求1所述的一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于，所述呈对称布置的一组倾斜板(8)的最内侧一对倾斜板直接与给料漏斗连接一体，此时最内侧一对倾斜板亦为入料管管壁一部分。
8.根据权利要求1所述的一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于，所述第二变径段内设置的多个倾斜板(8)位于同一轴向高度区间上，倾斜板所跨轴向距离小于或等于第二变径段所跨轴向距离。
9.根据权利要求1所述的一种内置倾斜板的变径分选流化床，其特征在于，所述内置倾斜板的变径分选流化床的锥体段、流体分布器段、直筒段、第一变径段和第二变径段横截面为圆形或矩形或圆形与矩形的组合。
10.一种包括内置倾斜板的变径分选流化床的粗煤泥分选系统，其特征在于，包括权利要求1所述的内置倾斜板的变径分选流化床(17)，还包括上升水流旁路阀(14)，流量计(15)，上升水流流量调节阀(16)，给料流流量调节阀(18)，给料流旁路阀(19)，给料槽(20)，清水槽(21)，离心泵(22)，支架(23)，螺杆泵(24)；离心泵(22)、流量计(15)、上升水流流量调节阀(16)构成上升水流控制系统，上升水流分别经离心泵(22)、流量计(15)、上升水流流量调节阀(16)以及流体分布器(6)给入到内置倾斜板的变径分选流化床；给料槽(20)、螺杆泵(24)和给料流调节阀(18)构成给料控制系统，给料流分别经螺杆泵(24)、给料流调节阀(18)和入料漏斗(1)给入到内置倾斜板的变径分选流化床第一变径段(4)内。
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