CN110038796A - 一种梯级变孔径布风气固分选流化床装置及方法 - Google Patents

一种梯级变孔径布风气固分选流化床装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种梯级变孔径布风气固分选流化床装置及方法，适用于煤炭的干法分选。装置由鼓风单元和分选单元构成，鼓风单元包括依次通过管路相连的罗茨鼓风机、风包、压力表、转子流量计和蝶阀，分选单元包括的圆柱形流化床体，流化床体下部设置有气体分布板、空气室、进气管。该装置对煤炭进行分选，能调控气固流态化分选性能的梯级变孔径布风流化，其结构设计合理，工艺简单、投资少、通过梯级变孔径气体分布板强化局部区域布风，改善流化床床层流体密度分布不均匀的情况，减少沟流、死区、返混等不良流态化分选环境的产生，保证均匀稳定的分选环境，提高分选精度，能有效克服传统流化床分选过程中空穴、沟流和死床等造成流化床稳定性不好的问题。

Description

一种梯级变孔径布风气固分选流化床装置及方法
技术领域
本发明涉及一种气固分选流化床装置及方法，尤其是一种适用于缺水地区煤炭干法分选的梯级变孔径布风气固分选流化床装置及方法。
背景技术
从中国煤炭资源的分布来看，西北地区煤炭储量最多，占全国保有储量三分之二，从水资源分布来看，西北地区环境脆弱，水资源十分匮乏，难以用湿法进行分选。基于我国煤炭分布特征，以及对保护水资源、节能降耗和环境保护的要求，干法分选技术越来越受到重视，气固流态化分选是目前被公认的一种有效干法分选技术。在分选过程中，均匀稳定的流态化床层是保证分选精度的关键。在相同的工艺及操作条件下，所形成的流态化质量主要由气体分布器决定，气体分布器对流化质量的影响极为显著。无气体分布器和设置常规气体分布器(均匀布风)时固相加重质浓度在床层分布不均匀，呈现中心稀、边壁浓的流动结构，颗粒浓度的变化主要集中在床体中心区域，且流化床内密相区容易形成流动死区，甚至出现回流。床层气泡的运动(上升、兼并、生长、破裂)又直接影响宏观平均密度，造成物料错配，破坏正常分选。因此开发一种可以调控流化床空间特性形成均匀稳定流化环境的气体分布板显得尤为重要。
发明内容
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、可用于调控气固流态化分选性能的梯级变孔径布风流化床及方法。
技术方案：本发明的梯级变孔径布风气固分选流化床装置，包括鼓风单元、分选单元，其特征在于：所述鼓风单元和分选单元通过管路连接，所述的鼓风单元包括依次相连的罗茨鼓风机、风包、压力表、转子流量计和蝶阀；所述分选单元包括竖直设置的圆柱形流化床体、设在流化床体下部的气体分布板，气体分布板的下部连有与流化床体相通的空气室，空气室的下部设有与鼓风装置相连的进气管，所述的气体分布板为梯级变孔径气体分布板，梯级变孔径气体分布板的孔径变化分为三个等级，由内到外呈现梯级减小。
所述梯级变孔径气体分布板的三个等级孔径：内孔径为6～4mm、中间孔径为4～2mm、外孔径为2～1mm。
所述梯级变孔径气体分布板的孔形为圆孔、条孔、棱形孔、或椭圆形孔，孔径径向变化的三个等级孔径呈现同面积，不同开孔率分布。
所述梯级变孔径气体分布板的开孔率为10～20％。
实施上装置的梯级变孔径布风气固流化床分选方法，包括如下步骤：
步骤一、将0.074-0.3mm磁铁矿粉作为介质给入到流化床体内，开启鼓风单元，空气依次通过罗茨鼓风机、风包以及进气管进入空气室，然后经过梯级变孔径气体分布板布风，由于梯级变孔径气体分布板上的大孔径对气流阻力较小，小孔径对气流阻力较大，因此，床层径向存在压力梯度，使得床层径向对流增强，强化了局部死区浓度的变化，有利于床层形成均匀稳定的流化环境；同时，通过调节蝶阀)控制进入到流化床层的气流速度，通过转子流量计观测，并通过压力表观测压力情况，提高床层的流化质量，获得床层分选密度为1.7g/cm3左右；
步骤二、将-25+6mm的原煤均匀给入到流化床体内，原煤在均匀稳定的流化环境中按密度分层分离，密度较轻的煤炭上浮，密度较重的煤炭下降，分选10分钟后，关闭蝶阀停止供气，此时流化床层变成静床层，将含磁铁矿与煤炭的静床层均分为上下两层，通过筛分得出上下两层不同密度的煤炭；将上层的煤炭作为精煤，下层的煤炭作为矸石，实现煤炭的分选。
有益效果：由于采且了上述技术方案，本发明能有效克服传统流化床分选过程中空穴、沟流和死床等造成流化床稳定性不好的问题，最终实现较好的分选效果，与现有技术相比具有以下优点：
1)本装置设计合理，结构简单，操作方便，分选方法为调控流态化空间特征实现均匀稳定的分选环境提供了一种途径。
2)相比较常规结构的气体分布板或者不加气体分布板的情况，本发明的梯级变孔径气体分布板，大孔径对气流阻力较小，小孔径对气流阻力较大，大孔与小孔之间存在压力差，使得内孔径出产生的大气泡、外孔径处产生的微小气泡均向外侧移动，强化床中颗粒径向浓度均匀分布，改善边壁效应以及局部死区，提高流态化环境的均匀稳定性。
3)应用一种梯级变孔径布风气固流化床分选方法，可实现输入能量的梯级分配，进一步调控气固流化床不均匀的空间结构，减少细颗粒的返混与错配，提高流化床分选精度，有利于实现较好的分选效果。
4)适合于西部缺水地区煤炭的干法分选，以及还可应用于能源、化工、材料等行业。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明气体分布器的结构示意图。
图中：1-茨鼓风机；2-风包；3-压力表；4-转子流量计；5-蝶阀；6-进气管；7-空气室；8-气体分布板；9-流化床。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：
如图1所示，本发明的梯级变孔径布风气固分选流化床装置，主要由鼓风单元和分选单元构成，所述鼓风单元和分选单元通过管路连接，所述的鼓风单元包括依次相连的罗茨鼓风机1、风包2、压力表3、转子流量计4和蝶阀5；所述分选单元包括竖直设置的圆柱形流化床体9、设在流化床体9下部的气体分布板8，气体分布板8的下部连有与流化床体9相通的空气室7，空气室7的下部设有与鼓风装置相连的进气管6，所述的气体分布板8为梯级变孔径气体分布板，梯级变孔径气体分布板的孔径变化分为三个等级，由内到外呈现梯级减小。所述梯级变孔径气体分布板的三个等级孔径：内孔径为6～4mm、中间孔径为4～2mm、外孔径为2～1mm；所述梯级变孔径气体分布板的孔形为圆孔、条孔、棱形孔、或椭圆形孔，孔径径向变化的三个等级孔径呈现同面积，不同开孔率分布；所述梯级变孔径气体分布板的开孔率为10～20％。
实施上述装置的梯级变孔径布风气固流化床分选方法，包括如下步骤：
步骤一、将0.074-0.3mm磁铁矿粉作为介质给入到流化床体9内，开启鼓风单元，空气依次通过罗茨鼓风机1、风包2以及进气管6进入空气室7，然后经过梯级变孔径气体分布板布风，由于梯级变孔径气体分布板上的大孔径对气流阻力较小，小孔径对气流阻力较大，因此，床层径向存在压力梯度，使得床层径向对流增强，强化了局部死区浓度的变化，有利于床层形成均匀稳定的流化环境；同时，通过调节蝶阀5控制进入到流化床层的气流速度，通过转子流量计4观测，并通过压力表3观测压力情况，提高床层的流化质量，获得床层分选密度为1.7g/cm3左右；
步骤二、将-25+6mm的原煤均匀给入到流化床体9内，原煤在均匀稳定的流化环境中按密度分层分离，密度较轻的煤炭上浮，密度较重的煤炭下降，分选10分钟后，关闭蝶阀5停止供气，此时流化床层变成静床层，将含磁铁矿与煤炭的静床层均分为上下两层，通过筛分得出上下两层不同密度的煤炭；将上层的煤炭作为精煤，下层的煤炭作为矸石，实现煤炭的分选。

Claims (5)

1.一种梯级变孔径布风气固分选流化床装置，包括鼓风单元、分选单元，其特征在于：所述鼓风单元和分选单元通过管路连接，所述的鼓风单元包括依次相连的罗茨鼓风机(1)、风包(2)、压力表(3)、转子流量计(4)和蝶阀(5)；所述分选单元包括竖直设置的圆柱形流化床体(9)、设在流化床体(9)下部的气体分布板(8)，气体分布板(8)的下部连有与流化床体(9)相通的空气室(7)，空气室(7)的下部设有与鼓风装置相连的进气管(6)，所述的气体分布板(8)为梯级变孔径气体分布板，梯级变孔径气体分布板的孔径变化分为三个等级，由内到外呈现梯级减小。
2.根据权利要求1所述的一种梯级变孔径布风气固分选流化床装置，其特征在于：所述梯级变孔径气体分布板的三个等级孔径：内孔径为6～4mm、中间孔径为4～2mm、外孔径为2～1mm。
3.根据权利要求1所述的一种梯级变孔径布风气固分选流化床装置，其特征在于：所述梯级变孔径气体分布板的孔形为圆孔、条孔、棱形孔、或椭圆形孔，孔径径向变化的三个等级孔径呈现同面积，不同开孔率分布。
4.根据权利要求1所述的一种梯级变孔径布风气固分选流化床装置，其特征在于：所述梯级变孔径气体分布板的开孔率为10～20％。
5.实施权利要求1所述装置的梯级变孔径布风气固流化床分选方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将0.074-0.3mm磁铁矿粉作为介质给入到流化床体(9)内，开启鼓风单元，空气依次通过罗茨鼓风机(1)、风包(2)以及进气管(6)进入空气室(7)，然后经过梯级变孔径气体分布板布风，由于梯级变孔径气体分布板上的大孔径对气流阻力较小，小孔径对气流阻力较大，因此，床层径向存在压力梯度，使得床层径向对流增强，强化了局部死区浓度的变化，有利于床层形成均匀稳定的流化环境；同时，通过调节蝶阀(5)控制进入到流化床层的气流速度，通过转子流量计(4)观测，并通过压力表(3)观测压力情况，提高床层的流化质量，获得床层分选密度为1.7g/cm3左右；
步骤二、将-25+6mm的原煤均匀给入到流化床体(9)内，原煤在均匀稳定的流化环境中按密度分层分离，密度较轻的煤炭上浮，密度较重的煤炭下降，分选10分钟后，关闭蝶阀(5)停止供气，此时流化床层变成静床层，将含磁铁矿与煤炭的静床层均分为上下两层，通过筛分得出上下两层不同密度的煤炭；将上层的煤炭作为精煤，下层的煤炭作为矸石，实现煤炭的分选。
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