CN107597458B - 一种离心式煤粉磁选设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心式煤粉磁选设备，包括磁选分选筒，所述磁选分选筒的下部设置有环形磁场发生装置，所述磁选分选筒的底部中央设置有回流装置、所述磁选分选筒的内部在高度对应于所述磁场发生装置的位置同心设置有导流装置。本发明的离心式煤粉磁选中磁场发生装置、回流装置和导流装置的配合能够精准分离煤粉和杂质，并能够使杂质顺畅下落并排出而避免在磁选分选筒底部堆积。

Description

一种离心式煤粉磁选设备

技术领域

本发明涉及煤粉精选领域，尤其是一种离心式煤粉磁选设备。

背景技术

煤炭在我国的能源结构中占比达到68％，其中80％的煤炭是用作燃煤。燃煤产生的SO₂约占SO₂排放总量的90％，而SO₂会导致酸雨等有害天气现象，对生产生活造成不良影响。

由于短时间内没有能大规模替换燃煤的其他类型能源，所以把煤炭中以硫化物为主的杂质去除掉是很重要的工作。我国煤炭中硫主要以无机硫存在，其中又主要以黄铁矿硫(60-70％)形式存在，还存在少量白铁矿硫。矿物硫可以受磁场影响；同等粒度下，矿物成分的密度是煤的几十倍甚至更高。

当代燃煤厂基本都是燃烧煤粉，以提高效率，尤其是粒度74μm以下的精微粉煤应用的很多。针对微粉煤的分选方法中，现有浮选法效率不高，煤粉粒度在45μm以下时近乎不能分选。现有干式高梯度磁选，介质的堆积、堵塞问题比较严重，需要停机清理。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种分选效果好、不易堵塞的离心式煤粉磁选设备。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供、一种离心式煤粉磁选设备，包括磁选分选筒，所述磁选分选筒的下部设置有环形磁场发生装置，所述磁选分选筒的底部设置有回流装置，所述磁选分选筒的内部在高度对应于所述磁场发生装置的位置同心设置有导流装置。

优选地，所述导流装置为导流锥套，所述导流锥套整体为上端大下端小的回转体，所述回转体外部与所述磁选分选筒之间形成供分选杂质下落的通道，所述回转体内部形成供分选煤粉上升的通道。

优选地，所述回转体的回转面截面形状为翼型，所述翼型的外侧为弧形；所述导流锥套上端面高于所述环形磁铁的上端面，下端面低于所述环形磁铁的下端面。

优选地，所述翼型下缘的回转半径适配于所述回流装置的外径，翼型外侧高点的切线与所述磁选分选筒内面平行；所述导流锥套材质为非磁性物质。

优选地，所述回流装置包括设置在所述磁选分选筒的底部的出料口中央的回流板。

优选地，所述磁场发生装置为环形磁铁，所述环形磁铁内面为与所述磁选分选筒锥度相等的锥面；同一水平截面上，所述环形磁铁内径比所述磁选分选筒的内径大。

优选地，所述环形磁铁的N极在上面或下面，S极在所述N极的对面。

优选地，所述环形磁铁包括多个绕所述磁选分选筒圆周分布的条形磁铁；所述条形磁铁间的间隙不大于所述条形磁铁截面形状的弧长；所述条形磁铁竖直设置，且在竖直方向上一端为N极，一端是S极，且多个条形磁铁的N极同向布置。

优选地，所述环形磁铁下面距所述杂质排出口的竖直距离为所述磁选分选筒高度的1/8～1/6。

(三)有益效果

本发明提供的离心式煤粉磁选设备本发明的离心式煤粉磁选中磁场发生装置、回流装置和导流装置的配合能够精准分离煤粉和杂质，并能够使杂质顺畅下落并排出而避免在磁选分选筒底部堆积。

磁场的设置使得杂质不会碰撞飞起，分选效果好。磁场的径向尺寸设计和布置位置合理，避免了磁力过大造成的杂质堆积、阻塞。

导流锥套的设计使得环形磁铁相应位置的气流变化，产生一个径向向内的负压区，使得杂质的下落更顺畅。

附图说明

图1为一种离心式煤粉磁选设备结构示意图。

图2为一种离心式煤粉磁选设备工作原理图。

图3为一种卸料阀的剖视图。

图4为一种环形磁铁磁场分布的轴向剖视图。

图5为一种组合式环形磁铁布置图的轴向视图。

图6为一种导流锥套工作原理图。

图7为一种导流锥套剖视图。

【附图标记说明】

1：鼓风机；2：进料口；21：煤粉送入口；3：出料口；4：离心分选筒；5：磁选分选筒；6：支架；7：磁选器套；8：环形磁铁；81：上磁极；82：下磁极；9：分离器储物箱；10：卸料阀；11：导流锥套；111：外面；112：上缘；113：内面；114：下缘；12：回流板。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1显示了一种离心式煤粉磁选设备，包括鼓风机1，进料口2，出料口3，离心分选筒4，磁选分选筒5，分离器储物箱9和卸料阀10。

离心分选筒4为圆柱形筒体，进料口2切向进入离心分选筒4的上部，出料口3从离心分选筒4的上端面中心竖直伸入，并且延伸距离超过进料口2的低点。鼓风机1与进料口2连接，出风方向与进料口2的方向相同。进料口2侧壁设有一个煤粉送入口21。

磁选分选筒5为倒置的圆台形筒体。磁选分选筒5的上端与离心分选筒4下端尺寸相适并相连；下端与分离器储物箱9相连。分离器储物箱9下端连接卸料阀10。卸料阀10之后可连接废料排出装置或者废料箱。

图1所示离心式煤粉磁选设备还包括支架6，磁选器套7和环形磁铁8。

所述支架6用于维持图示竖立结构，上端连接离心分选筒4和/或磁选分选筒5，下端支撑在设备的安装处。磁选器套7连接在磁选分选筒5外，环形磁铁8安装在磁选器套7内。所述磁选器套7和环形磁铁8即构成一种环形的磁场发生装置。

如图2所示，磁选分选筒5底端出口，即杂质排出口处还有一个回流板12，上端有一个圆锥形顶且与磁选分选筒5同轴。所述回流板12外径小于杂质排出口内径，用细辐条固定连接在磁选分选筒5侧壁上；杂质可从回流板12与磁选分选筒5间的环形区域下落。所述回流板12即构成所述回流装置。

如图6所示，与磁场发生装置同心布置有导流锥套11，即所述导流装置。导流锥套11的外侧和磁选分选筒5间形成供分选杂质下落的通道，内部形成供分选煤粉上升的通道。所述导流锥套11可以用细支杆固定在回流板12上。

下面对离心式煤粉磁选设备的各组件做详细说明。

离心分选结构

以适用于分选100目(粒度小于74μm)的煤粉为例，如图2所示的离心分选结构：出料口3的外径430mm，在离心分选筒4内的长度560mm；进料口2的竖直方向高度为300mm，其最低点距离心分选筒4上面350mm；离心分选筒4直径860mm，高度1290mm；磁选分选筒5高度2150mm，下端杂质排出口直径510mm，回流板12直径260mm。

如图2所示的原理图，鼓风机1吹动气体经进料口1切向进入离心分选筒4。气流在离心分选筒4内壁推力和重力作用下形成螺旋下降气流；并且在出料口3的外壁和惯性作用下位于筒内空间的外周流动，而轴芯部相对低压。气流下降至内锥面的磁选分选筒5，受内壁约束，螺旋气流会越来越收紧，在回流板12处转为轴芯部的上升气流；上升气流为螺旋向上，随着未知的升高，旋转半径加大，至出料口3下端时旋转半径升为最大并从所述出料口3排出。

回流板12即回流装置，优选的其面向磁选分选筒5的一侧为锥形。

当煤粉从煤粉送入口21送入后，在送料口2内与气流混合并共同进入离心分选筒4中。在螺旋运动的过程中，粒度较小的煤粉需要的向心力小，气体曳力大于所述小粒度煤粉圆周运动所需的向心力。在气体曳力的作用下，小粒度的煤粉(尤其是粒度小于74μm的)会随着气体流动，最终从出料口3排出。粒度较大的煤粉维持圆周运动所需的向心力更大，而气体曳力不够大，就会在螺旋运动的过程中有一个沿径向向外的分运动，直到撞到离心式煤粉磁选设备的内壁。撞击后的煤粉粒子会失去大部分动量，转而在重力作用下沿器壁向下运动，从杂质排出口排出。

粒度较大、密度较大的含硫矿物杂质，会更快的向外周运动。所述含硫矿物杂质也会在撞击后，沿器壁向下运动，最终从杂质排出口排出。

环形磁场发生装置

所述磁选分选机构即磁选器套7和环形磁铁8。所述磁选器套7为两个半圆弧壳体。所述半圆弧壳体配合后的内腔用于安放环形磁铁8，所述半圆弧壳体外侧有固连用的附耳，可与预制在磁选分选筒5外周的附耳连接，使得环形磁铁8固定在设计高度。

环形磁铁8的内面锥度与磁选分选筒5的内面锥度相同，且相应截面的直径比磁选分选筒5的大80mm。优选的，环形磁铁8下面距杂质排出口的高度为磁选分选筒5高度的1/7。

优选的，所述环形磁铁8的两磁极为竖直布置。如图4所示的磁感线示意图。上表面是上磁极81，为N级；下表面是下磁极82，为S极。由于含硫矿物质主要成分是黄铁矿硫，黄铁矿硫在磁场的作用下，会比较紧密的贴着离心式煤粉磁选设备的器壁下滑，而不会因回弹碰撞混入气流中。使得本设备分选的煤粉纯度更高。

如图5所示，所述环形磁铁8可以是四个弧形磁铁组合，利用磁选器套7固定。所述弧形磁铁是环形磁铁8的一部分圆周，内面为与磁选分选筒5内面锥度相同的锥面。四个弧形磁铁弧长都较长，其间的间隙远小于弧长。所述弧形磁铁磁极为竖直方向，N极同向布置。

当然也可以是若干数量的，弧长不一定相等的弧形磁铁组成，只要组合后构成环形，且间隙累计长度小于圆周的1/6且单个间隙不大于圆周的1/12即可。

进一步的，在磁选分选筒5的外侧设置一高一低两个环形磁铁，两个环形磁铁内表面均为平行于磁选分选筒5内壁的锥面，两环形磁铁的间距大于环形磁铁的高度。优选的，下端的环形磁铁下面距杂质排出口的高度为磁选分选筒5高度的1/7。

两块环形磁铁的N、S极同向布置，即两个环形磁铁间总是N、S极相对。如此布置，两端N、S极的跨度较大，能更好的使含硫矿物质持续维持下落；同时，两块环形磁铁之间的磁感线会更多的向两相对设置的环形磁极面之间的环锥形区域收敛，而对应该环锥形区域的磁选分选筒5内部的磁感线会相对稀疏，两环形磁铁间不易堆积杂质。

所述磁场发生装置还可以有不利用磁选器套7其他的安装方式，比如镶嵌在磁选分选筒壁内，优选的保证与磁选分选筒5的内表面距离即可。

导流装置

如图6所示，导流锥套11与环形磁铁同心布置，其上端面高于所述环形磁铁的上端面，下端面低于所述环形磁铁的下端面。所述导流锥套11材质为非磁性物质。

导流锥套11纵切面如图7所示，回转面为翼型，包括外面111、上缘112、内面113和下缘114。外面111为弧形，图示弧形圆心在回流板12外径处垂线与环形磁铁8上端面的交点处。下缘114的回转半径等于所述回流板12的半径。外面111即翼型侧面，其高点处的切线与所述磁选分选筒5内面平行，高点距磁选分选筒5内壁距离不小于30mm；上缘112为与外面111相切的圆角，内面113为锥面，所述导流锥套11为所述翼型的回转面沿中轴回转一周而成。

如图6所示，当布置有导流锥套11时，气流在此会产生分流，内圈气流在内面113的作用下就开始有上升螺旋；外圈气流会在导流锥套11与磁选分选筒5内壁约束下流动，其向下的分运动受翼型影响，当气流从前缘111到翼型侧面高点时，先径向压缩，同时流速加快；越过翼型高点后，再径向膨胀分离。径向膨胀的区域会成为低压区。

由于在低压区的作用下，贴近环形磁铁8位置的含硫矿物杂质会受到斜向下的力，所述斜向下的力与重力共同抵抗摩擦阻力和磁力，因此能更好的下落，而气体及分选煤粉则回流。所述导流装置避免了杂质在环形磁铁8附近的器壁上附着堆积，能更好的保证设备连续运转。

当布置有两个环形磁铁时，可以对应的布置两个导流锥套；也可以用一个导流锥套11，其上端高于上部的环形磁铁上端面，其下端低于于环形磁铁的下端面。

导流装置除了支撑在回流装置上，还可以用细辐条连接在磁选分选筒5侧壁上。还可以是有数根外扩的细伞骨，伞骨外周的络合面为锥面，扩张贴合在磁选分选筒5的内壁锥面上。各种可想到的导流装置的支撑方式，无论结构是细杆还是细伞骨等，都要满足的要求是不会阻挡杂质下落通道，也不会影响气流的螺旋运动状态。在保证强度的前提下足够细，同时其截面为圆形或流线型，最好不含有平面或凹面。

杂质收集排出结构

如图1所示，离心分选机构末端连接有分离器储物箱9，最下端还连接有卸料阀10，所述卸料阀10即落料机构。

优选的卸料阀10为如图3所示的星型卸料阀。所述星型卸料阀的叶片沿轴旋转，叶片的末端与外壳贴实，可以隔绝离心分选筒内腔和外部空间。叶片间的容腔可以连续的排出杂质排出口落出的含硫矿物质等杂质。这样设备就可以连续工作不停机。

如图6所示，分离器储物箱9用于收集贮存杂质排出口排出的杂质，其直径优选的大于杂质排出口。当杂质的量较大时，如果排出不及时，设备内堆积杂质过多，不利于工作。分离器储物箱9可以起到缓冲的作用。

上实施例仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种离心式煤粉磁选设备，包括鼓风机、进料口、离心分选筒和磁选分选筒，其特征在于：所述鼓风机与所述进料口连接，所述进料口切向进入所述离心分选筒的上部，所述磁选分选筒的上端与所述离心分选筒下端连接，所述磁选分选筒的下部设置有环形磁场发生装置，所述磁选分选筒的底部设置有回流装置，所述磁选分选筒的内部在高度对应于所述磁场发生装置的位置同心设置有导流装置。

2.如权利要求1所述的离心式煤粉磁选设备，其特征在于：所述导流装置为导流锥套，所述导流锥套整体为上端大下端小的回转体，所述回转体外部与所述磁选分选筒之间形成供分选杂质下落的通道，所述回转体内部形成供分选煤粉上升的通道。

3.如权利要求2所述的离心式煤粉磁选设备，其特征在于：

所述环形磁场发生装置包括磁选器套和环形磁铁，所述回转体的回转面截面形状为翼型，所述翼型的外侧为弧形；所述导流锥套上端面高于所述环形磁铁的上端面，下端面低于所述环形磁铁的下端面。

4.如权利要求3所述的离心式煤粉磁选设备，其特征在于：所述翼型下缘的回转半径适配于所述回流装置的外径，翼型外侧高点的切线与所述磁选分选筒内面平行；所述导流锥套材质为非磁性物质。

5.如权利要求1-4任一项所述的离心式煤粉磁选设备，其特征在于：所述回流装置包括设置在所述磁选分选筒的底部的出料口中央的回流板。

6.如权利要求3所述的离心式煤粉磁选设备，其特征在于：所述环形磁铁内面为与所述磁选分选筒锥度相等的锥面；同一水平截面上，所述环形磁铁内径比所述磁选分选筒的内径大。

7.如权利要求6所述的离心式煤粉磁选设备，其特征在于：所述环形磁铁的N极在上面或下面，S极在所述N极的对面。

8.如权利要求6或7所述的离心式煤粉磁选设备，其特征在于：所述环形磁铁包括多个绕所述磁选分选筒圆周分布的条形磁铁；

所述条形磁铁间的间隙不大于所述条形磁铁截面形状的弧长；

所述条形磁铁竖直设置，且在竖直方向上一端为N极，一端是S极，且多个条形磁铁的N极同向布置。

9.如权利要求6所述的离心式煤粉磁选设备，其特征在于：所述磁选分选筒的底端设置有杂质排出口，所述环形磁铁下面距所述杂质排出口的竖直距离为所述磁选分选筒高度的1/8～1/6。

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