CN107233995A - 一种基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机 - Google Patents

Abstract

本发明基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，包括喂料系统、气固流化床和分选产品集料系统，喂料系统接气固流化床为其供料，分选产品集料系统接气固流化床实现分选集料，气固流化床包括布风板，布风板下设鼓风机，上方设隔尘板，隔尘板上方布置抽风机，布风板斜置，其上部接收喂料，其下部与隔尘板之间设置有若干平行的床层分板，床层分板向下延伸至分选产品集料系统。本发明利用煤炭与杂质矸石之间的密度差异，使煤炭与矸石杂质等在流化床中流态化而稳定分层，最终使精煤与杂质矸石等分离，具有分选效率高，分选精度高，同种煤炭分选密度级范围适应性大，设备投资建设成本低，便于操作维修，能耗低，不依赖水资源，高效节能等优点。

Description

一种基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机

技术领域

本发明属于煤炭洗选技术领域，涉及煤炭新型干法自介质气固两相流化床干法选煤，特别涉及一种基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机。

背景技术

我国的煤炭资源丰富，随着经济发展的需要，煤炭开采量多年位于世界首位。目前煤炭洗选主要采用重选、浮选、磁选等传统选煤方法，传统的选煤方法一般来说，具有产量稳定、分选精度高和技术工艺成熟等优点。但是同时也具有能耗较高、分选效率较低、环境污染较大等难以克服的缺点，特别是重选和浮选，对水、介质和药剂依赖性大，分选产生的废水对环境污染很大。另外精煤脱水过程也会增加能耗和生产成本。随着经济的发展，环境压力日益严重，因此开发新型选煤方法迫在眉睫。

气固流化床干法选煤是我国煤炭洗选的发展方向之一，但是由于技术原因至今尚未工业化普及，特别是气固两相流化床干法选煤技术一直处于研究阶段。主要原因在于煤炭中的杂质和矸石等成分复杂，有时候成矿时间不同，矸石的密度存有一定的差异。这种密度的差异常常导致干法选煤的分选精度不稳定，因此难以实现工业化应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，利用煤炭与杂质矸石之间的密度差异，使煤炭与矸石杂质等在流化床中流态化而稳定分层，最终使精煤与杂质矸石等分离，具有设计科学合理，分选效率高，分选精度高，同种煤炭分选密度级范围适应性大，设备投资建设成本低，便于操作维修，能耗低，不依赖水资源，对环境几乎不造成任何污染，高效节能等突出优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，包括喂料系统、气固流化床和分选产品集料系统，所述喂料系统接气固流化床为其供料，所述分选产品集料系统接气固流化床实现分选集料，所述气固流化床包括布风板4，布风板4下方设置有鼓风机5，上方设置有隔尘板7，隔尘板7上方布置抽风机 6，布风板4斜置，其上部接收喂料，其下部与隔尘板7之间设置有若干平行的床层分板，所述床层分板向下延伸至分选产品集料系统。

所述喂料系统包括喂料漏斗，在喂料漏斗中有若干喂料器1，喂料器1的下方设置布料辊2，布料辊2下方有振动给料机3，振动给料机3的出口与所述布风板4相接，实现供料。

所述振动给料机3与水平面夹角为5°～25°连续可调，原煤炭料流速通过振动给料机3调节。

所述隔尘板7、布风板4均与床层分板平行。

所述气固流化床的床体13截面为梯形，其中轴线与水平夹角在15°至75°之间。

所述鼓风机5有多个，为原煤在流化床内稳定流化分层提供气体压力，所述隔尘板7上均匀布满筛孔，所述引风机6有多个。

所述布风板4上的布风孔均匀分布，且布风孔装有风帽，所述风帽的侧面以及顶面均开设风孔，使流化床内部有稳定的气体压力流速。

所述布风板4上的布风孔孔径一致，或者，沿布风板4的下料中轴线，中间部位的布风孔孔径大于两侧部位的布风孔孔径。

所述床层分板有两个，分别为床层分板A8和床层分板B9，所述分选产品集料系统包括精煤室11、中煤室12和矸石室13，其中床层分板A8向下延伸与精煤室11和中煤室12的隔板相连，构成连杆机构，所述床层分板B9向下延伸与中煤室12和矸石室13的隔板相连，构成连杆机构。

所述精煤室11、中煤室12和矸石室13均分为上下两室，上下两室之间布置间歇下料器10。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明设备利用气固流化床的稳定流态化和重力场结合，使精煤、尾矿因密度差异在床内稳定分层而达到分选的目的。

(2)本发明设备适用矿种范围广，可以通过床层分板实现实时调控，分选适应性好。

(3)本发明设备新颖，流化床与水平存在夹角；床层分版可根据实际分层情况而上下移动；给料和产品收集全部密封处理。

(4)本发明设备造价成本较低、运行可实现自动化，可操作性好。

(5)本发明设备选煤时全密闭，选煤时几乎没有任何粉尘污染。

(6)本发明设备不依赖水资源，因此不会造成水污染，适宜于缺水地区的煤炭分选。

(7)本发明设备属于干法选煤，也属于复合场选煤，运行能耗低。

(8)本发明设备，主体设备运行时均可视为非运动部件，设备使用寿命长。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1中AA截面视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1和图2所示，本发明自介质气固两相流化床干选煤机，主要由喂料系统、气固流化床和分选产品集料系统三大部分组成。喂料系统主要包括喂料器1、布料辊2、振动给料机3和喂料漏斗。气固流化床主要包括布风板4、鼓风机5、抽风机6、隔尘板7、床层分板A8、床层分板B9。分选产品集料系统主要包括下料器10、精煤室11、中煤室12和矸石室13等。

喂料系统中，料仓即喂料漏斗的外观为倒置的棱台形状，材质为NM400耐磨钢板焊接而成，根据处理量大小不同，其上口长可设计为2000mm、4000mm、 6000mm；宽为1500mm、2500mm、3500mm，其下口长可分别设计为1000mm、 2000mm、3000mm；宽为800mm、1600mm、3200mm，其高度在2500mm～5000mm 之间。料仓内部自上而下依次布置喂料器1、布料辊2和振动喂料机3。喂料器 1是由两个通过电磁阀控制，可上下移动圆锥送料装置构成。布料辊2可以把送下的原煤炭料，均匀的播至底层的振动给料机3。振动给料机3与水平面夹角为 5°～25°连续可调，原煤炭料流速可以通过振动给料机来调节。

气固流化床的床体13的截面为梯形，如附图2所示。床体13的中轴线与水平夹角在15°至75°之间，

夹角大小根据原煤中精煤与尾矿密度差异大小可调节。根据原煤和原煤内杂质不同的物理化学特性，流化床长度为9000mm～27000mm，其直径为 2000mm～5000mm，其材质为厚度0.3～1.5mm的Q235钢板。流化床床体结构分别是鼓风机5，布风板4，隔尘板7，引风机6，床层分布板A8，床层分布板 B9。鼓风机5为原煤在流化床内，稳定流化分层提供气体压力，其数量可根据流化床的总体长度设计不同数量，本发明示意图为三台。

布风板4材质为NM400耐磨钢板，其布风孔均匀分布。布风板的开孔率为 0.7～0.85之间，开孔直径大小与分选原煤的粒度分布有关，开孔直径为原煤分选粒度的1.1～1.5倍。风帽的高度在分选原煤颗粒平均粒径的3～7倍之间。风帽上端面开孔直径大小为风帽直径0.3～0.8倍，孔的个数为1个以上。风帽侧面开孔直径为风帽直径的0.2～0.4倍，开孔数为2的倍数，侧面开孔的层数根据风帽的高度而定，一般为1～3层布风孔设计有内螺纹，装有风帽的防堵塞布风板，主要作用是使流化床内部有稳定的气体压力流速。隔尘板7材质为NM400 耐磨钢板，厚度0.3～1.5mm，隔尘板上均匀分布网孔，网孔直径为1mm～3.5mm，隔尘板的作用主要是防止大颗粒物料进入后续管路而损坏引风机。

引风机6安装于流化床床体上边，其数量根据流化床的长度设计而不同，本发明示意图为三台引风机。床层分板A8和床层分板B9，其材质为Q235钢板或NM400耐磨钢板，床层分板深入流化床内的端部镶有高铬耐磨合金，且可更换。

自介质气固流化床选煤机的尾部集料系统，其外围结构及集料隔板材质 NM300钢板或基建混凝土砌筑而成。以三产品为例的分选产品集料系统，包括精煤室11、中煤室12和矸石室13。每个产品集料室分为上下两室，之间为间歇下料器10。

本发明的工作原理：

喂料系统的上喂料室与原煤输送设备连通，喂料器包含两个喂料装置，由电磁开关控制交替喂料，除喂料功能外还起到隔离流化床与喂料上室的作用，保证流化床内部压力的稳定及流态化的均匀。中室的布料辊把原煤进一步均匀刮播至下室的振动给料机，振动给料机可以通过改变振动频率，把不同原煤以不同流速送入流化床体。

流化床在鼓风机和引风机的作用下，床体内部在竖直的方向上产生稳定的气流场，并且通过调节风机的功率和流化床床体的倾角，达到原煤中的矸石和精煤在气流场的中部到末端逐渐稳定分层的目的，从而达到更好的分选效果。

自生介质的产生和循环利用方法。原煤首次进入流化床后在一定流速的气流场中，颗粒物料被流态化，其中较细的煤粉及杂质颗粒在流化场内气体压力和流速的作用下，通过隔尘板和引风机进入介质回收系统。回收后的细颗粒含有少量杂质的煤粉，经级配和调整干燥度后，由气力输送至介质给入和送风系统，通过介质给入装置与高压气体均匀混合后，随高压空气一起进入流化床床体内部。

原煤在稳定的气流场、流态化的自生介质和重力场等综合作用下，原煤内的精煤、中煤和矸石最终按密度不同而分层。最终在流化床的尾部靠近床层分板的位置，密度小于精煤稳定分布在上部，密度中等的中煤分布在流化床的中部，密度较大的矸石等杂质物料分布在下部。

原煤在流化床床体尾部稳定分层后，层与层之间逐渐被床层分板隔离开，由于床层分板的隔断气流作用，导致上升气流迅速消失，物料只受重力作用而迅速下落，并落入产品集料上室。床层分板端部装有耐磨板和红外探测器，可以探测产品分层的间隙。床层分板与集料室隔板相连，构成连杆机构，使得床层分板可以上下移动。

产品集料系统的上室下料器与原煤喂料器作用一样，起到密封和间歇下料的作用。当产品上室物料累积一定高度，下料器在电磁阀门自动控制下打开。当产品物料下落至一定高度后，下料器关闭继续集料。下料器关闭时，下室的产品可以被送出。这样的设计可以使流化床内部压力稳定，不会因产品运出而使气压降低。

以下是本发明的两个实施例，在实施例中，提供了具体的参数。

实施例1

本例自介质气固流化床长度9000mm，直径2500mm，鼓风机2.2KW，风压 1.8MPa配置3台，引风机1.5KW，风压1.5MPa配置3台，流化床水平夹角为 65°。把破碎至50mm以下的原煤由皮带输送机送入喂料斗内，然后分别打开鼓风机和引风机，使流化床内的气流场均一稳定。再依次打开喂料器、布料辊、振动送料机和下料器的运行开关。如示意图，两个喂料器交替工作，把原煤连续地由上料斗送入中料斗。中料斗的原煤在布料辊的转动带动下，被均匀撒播至下料斗的振动给料机的振动给料机上。在振动给料机推动下，原煤以一定流速进入流化床内。

原煤在流化床内，受到自身重力和自介质流化上升气流的浮力作用而产生流态化，通过调节振动给料机、鼓风机和引风机的工作参数，使原煤受到的自身重力与气流浮力的合力的方向，刚好与流化床床体中轴线平行。在原煤受合力作用下向流化床尾部移动的过程中，原煤中的精煤、中煤和矸石逐渐产生稳定的分层。由于精煤密度小于中煤的，中煤密度小于矸石密度，因此分层情况自上而下分别是精煤、中煤和矸石。

床层分板A和床层分版B上的分层间隙探测器，检测到分层的间隙，由自动控制系统而移动到分层间隙。分层的原煤进入床层分板后，失去自介质气流的浮力，因自身重力作用而迅速沉降，三种产品分别落入相应产品集料室的上室。当不同产品在集料上室累积到一定高度时，下料器自动下落，把产品放入下室。上室产品几乎全部放入下室后，下料器上升切断下料。当下料器上升关闭下料，集料室上、下室隔绝时，产品下室仓门可以打开，把精煤、中煤和矸石等产品运出。

所有设备的参数和阀门均可手动控制或自动控制，分选结束关机时，依次关闭喂料器、布料辊、振动给料机、鼓风机、抽风机、下料器。经分选试验，该选煤机每小时处理量约为130t。分选出精煤中矸石杂质含量低于1％，分选出中煤矸石杂质含量低于3.5％，分选出矸石中煤的含量低于5％。

实施例2

本例自介质气固流化床长度12000mm，直径2500mm，鼓风机2.2KW，风压1.8MPa配置4台，引风机1.5KW，风压1.5MPa配置4台，流化床水平夹角为70°。把破碎至50mm以下的原煤由皮带输送机送入喂料斗内，然后分别打开鼓风机和引风机，使流化床内的气流场均一稳定。再依次打开喂料器、布料辊、振动送料机和下料器的运行开关。如示意图，两个喂料器交替工作，把原煤连续地由上料斗送入中料斗。中料斗的原煤在布料辊的转动带动下，被均匀撒播至下料斗的振动给料机的振动给料机上。在振动给料机推动下，原煤以一定流速进入流化床内。

原煤在流化床内，受到自身重力和自介质流化上升气流的浮力作用而产生流态化，通过调节振动给料机、鼓风机和引风机的工作参数，使原煤受到的自身重力与气流浮力的合力的方向，刚好与流化床床体中轴线平行。在原煤受合力作用下向流化床尾部移动的过程中，原煤中的精煤、中煤和矸石逐渐产生稳定的分层。由于精煤密度小于中煤的，中煤密度小于矸石密度，因此分层情况自上而下分别是精煤、中煤和矸石。

床层分板A和床层分版B上的分层间隙探测器，检测到分层的间隙，由自动控制系统而移动到分层间隙。分层的原煤进入床层分板后，失去自介质气流的浮力，因自身重力作用而迅速沉降，三种产品分别落入相应产品集料室的上室。当不同产品在集料上室累积到一定高度时，下料器自动下落，把产品放入下室。上室产品几乎全部放入下室后，下料器上升切断下料。当下料器上升关闭下料，集料室上、下室隔绝时，产品下室仓门可以打开，把精煤、中煤和矸石等产品运出。

所有设备的参数和阀门均可手动控制或自动控制，分选结束关机时，依次关闭喂料器、布料辊、振动给料机、鼓风机、抽风机、下料器。经分选试验，该选煤机每小时处理量约为200t。分选出精煤中矸石杂质含量低于1％，分选出中煤矸石杂质含量低于3.5％，分选出矸石中煤的含量低于5％。

通过实验验证，以上两个实施例，均能实现高效率、高精度的分选。

Claims (10)

1.一种基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，包括喂料系统、气固流化床和分选产品集料系统，所述喂料系统接气固流化床为其供料，所述分选产品集料系统接气固流化床实现分选集料，其特征在于，所述气固流化床包括布风板(4)，布风板(4)下方设置有鼓风机(5)，上方设置有隔尘板(7)，隔尘板(7)上方布置抽风机(6)，布风板(4)斜置，其上部接收喂料，其下部与隔尘板(7)之间设置有若干平行的床层分板，所述床层分板向下延伸至分选产品集料系统。

2.根据权利要求1所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述喂料系统包括喂料漏斗，在喂料漏斗中有若干喂料器(1)，喂料器(1)的下方设置布料辊(2)，布料辊(2)下方有振动给料机(3)，振动给料机(3)的出口与所述布风板(4)相接，实现供料。

3.根据权利要求2所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述振动给料机(3)与水平面夹角为5°～25°连续可调，原煤炭料流速通过振动给料机(3)调节。

4.根据权利要求1所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述隔尘板(7)、布风板(4)均与床层分板平行。

5.根据权利要求1所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述气固流化床的床体(13)截面为梯形，其中轴线与水平夹角在15°至75°之间。

6.根据权利要求1所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述鼓风机(5)有多个，为原煤在流化床内稳定流化分层提供气体压力，所述隔尘板(7)上均匀布满筛孔，所述引风机(6)有多个。

7.根据权利要求1所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述布风板(4)上的布风孔均匀分布，且布风孔装有风帽，所述风帽的侧面以及顶面均开设风孔，使流化床内部有稳定的气体压力流速。

8.根据权利要求7所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述布风板(4)上的布风孔孔径一致，或者，沿布风板(4)的下料中轴线，中间部位的布风孔孔径大于两侧部位的布风孔孔径。

9.根据权利要求1所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述床层分板有两个，分别为床层分板A(8)和床层分板B(9)，所述分选产品集料系统包括精煤室(11)、中煤室(12)和矸石室(13)，其中床层分板A(8)向下延伸与精煤室(11)和中煤室(12)的隔板相连，构成连杆机构，所述床层分板B(9)向下延伸与中煤室(12)和矸石室(13)的隔板相连，构成连杆机构。

10.根据权利要求1所述基于床层分板的自介质气固两相流化床干法选煤机，其特征在于，所述精煤室(11)、中煤室(12)和矸石室(13)均分为上下两室，上下两室之间布置间歇下料器(10)。