CN112934485A - 基于超重力场细颗粒离心沉降脱水装置及其智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于超重力场细颗粒离心沉降脱水装置，该离心沉降脱水装置包括：底座、驱动机构、壳体、转鼓、设置在转鼓中心上方的入料口和位于转鼓外侧下方的离心液出口和细颗粒产品出口，此外还通过设置煤泥水或其他细颗粒混合液浓度检测仪，实现对溢流口和底流口直径的调整，提高了脱水效果，进一步公开一种智能控制方法，本发明具有结构简单、占地面积小、处理流程快、处理量大、磨损小寿命长、单个驱动机构、运行稳定、智能控制且脱水效果好等诸多优点。

Description

基于超重力场细颗粒离心沉降脱水装置及其智能控制方法

技术领域

本发明涉及一种细颗粒脱水技术领域，特别涉及一种超重力场细颗粒离心沉降脱水装置及其智能控制方法。

背景技术

近年来，随着煤炭洗选加工的发展，机械化程度越来越高，原煤中微细粒的含量也越来越高。而我国常用浮选技术对细粒煤泥处理后的含水量大，若炼焦煤水分过高，将延长炼焦时间、增加炼焦炉瓦斯消耗量以及炼焦炉寿命。水分过高的煤炭也给运输带来不便，特别是高寒地区湿煤冬运,煤炭的冻结更给铁路装卸带来困难。因此，细粒煤泥的脱水效果近年来得到了我国选煤行业的广泛关注，而开发一种新型高效的细粒煤泥煤泥离心沉降脱水设备对细粒煤泥的提质，高效利用具有重要意义。

目前，用于煤泥脱水设备主要分为两大类：一种是压滤脱水设备，另一种是离心脱水设备。而压滤机需要一种特殊的过滤介质，且对混合物施加一定的压力。

离心脱水设备按照分离原理又可以分为离心过滤式和离心沉降式。离心过滤的原理是把物料加在转子的多孔筛面上，在离心力的作用下，固体在转子筛面上形成固体沉淀物,液体则通过筛面的孔隙排出，并且主要用于较粗的颗粒脱水。而沉降式主要用于细颗粒物料的脱水，但是沉降式离心脱水机是利用离心力使煤水混合物中的固体浓缩并沉降在筒壁上，再用刮刀进行卸料的一种脱水设备。对刮刀的磨损比较厉害，维修量大，成本较高。

现在通常所用的离心机为卧式螺旋卸料离心脱水机。该设备采用的是双电机带动转鼓与螺旋推进器旋转，产生转速差，利用螺旋叶片将其排出。对叶片的磨损严重，维修量大，成本高，且采用的是双电机，过程复杂。

所以当前急需一种连续自主排料、不易堵塞、过程简单、维修方便、占地面积小、且能耗较低的新型离心脱水装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超重力场细颗粒离心沉降脱水装置，该离心沉降脱水装置包括：底座、位于所述底座内的驱动机构、位于所述底座上的壳体、位于所述壳体内且与所述驱动机构相连的转鼓、设置在所述转鼓中心上方的入料口和位于所述转鼓外侧下方的离心液出口和细颗粒产品出口。

所述转鼓包括从上至下依次布置且为圆形的顶层盘片、上层盘片、中间层盘片和底层盘片，所述顶层盘片和所述上层盘片之间构成第一空间、所述上层盘片和中间层盘片之间构成第二空间、层盘片和底层盘片之间构成第三空间，所述入料口从上至下依次穿过所述壳体、所述顶层盘片、所述上层盘片和所述中间层盘片后与所述第三空间相连通，所述上层盘片与所述入料口之间留有溢流间隙。

所述第一空间四周设置有第一裙摆和位于第一裙摆底部的溢流口，所述溢流口向外伸出至所述离心液出口；所述第二空间和所述第三空间四周共同设置有第二裙摆和位于第二裙摆底部的底流口，所述底流口向外伸出至所述细颗粒产品出口。

所述第二空间和所述第三空间内设置有多个围绕所述入料口呈中心对称且彼此相邻间隔的截面扇形的立体挡块，所述上层盘片和所述底层盘片分别位于所述立体挡块上端部和下端部、所述中间层盘片则位于所述扇形挡块的中间位置。

优选地，所述入料口的形状为中空的倒立圆台状。

优选地，所述溢流口和所述底流口的口径可调整。

优选地，所述立体挡块数量为8个。

优选地，所述立体挡块相邻间共形成了8个呈上下两层的整流槽。

优选地，还包括有搅拌桶、搅拌器、位于所述搅拌桶底部外侧的入料泵和入料管。

优选地，还包括位于所述入料口上部的用于检测入料细颗粒浓度的浓度检测仪。

优选地，还包括连接所述搅拌桶上端部的真空抽气泵。

优选地，所述浓度检测仪为超声波浓度检测仪或激光雷达浓度检测仪。

此外本发明还公开了一种基于上述离心沉降脱水装置的智能控制方法，该方法包括以下步骤：

a)首先开启所述搅拌器对所述搅拌桶中的细颗粒混合液进行搅拌；

b)同时开启所述真空抽气泵将所述搅拌桶中的所述细颗粒混合液内因搅拌散出的气体排出；

c)其次开启所述入料泵，所述细颗粒混合液经所述入料管输送至所述入料口内，同时开启所述驱动机构进行离心脱水作业；

d)进一步所述浓度检测仪实时检测并获取到所述细颗粒混合液浓度值P，再根据P值分别调整所述溢流口和所述底流口的口径；

e)最后当P值过高时则将调小所述溢流口口径、调大所述底流口口径，当P值过低时则将调大所述溢流口口径、调小所述底流口口径，从而达到最佳工况状态。

优选地，所述细颗粒混合液为煤泥水。

综上所述，本发明具有结构简单、占地面积小、处理流程快、处理量大、磨损小寿命长、单个驱动机构、运行稳定、智能控制且脱水效果好等诸多优点。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1示意性示出本发明离心沉降脱水装置的整体结构示意图；

图2示意性示出本发明离心沉降脱水装置的转鼓的主体结构示意图；

图3示意性示出本发明离心沉降脱水装置的连接关系示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

图1示意性示出了本发明一种基于超重力场细颗粒离心沉降脱水装置，该离心沉降脱水装置包括：底座1、位于底座内的驱动机构2、位于底座1上的壳体3、位于壳体3内且与驱动机构2相连的转鼓5、设置在转鼓5中心上方的入料口4和位于转鼓5外侧下方的离心液出口6和细颗粒产品出口7，该离心沉降脱水装置主要用于洗煤厂煤泥水或其他细颗粒混合液的离心脱水使用，具有结构简单、占地面积小、磨损小、处理量大、运行稳定且自动控制等优点。

转鼓5包括从上至下依次布置且为圆形的顶层盘片51、上层盘片52、中间层盘片53和底层盘片54，顶层盘片51和上层盘片52之间构成第一空间55、上层盘片52和中间层盘片53之间构成第二空间56、层盘片53和底层盘片54之间构成第三空间57，入料口4从上至下依次穿过所述壳体3、顶层盘片51、上层盘片52和中间层盘片53后与第三空间57相连通，上层盘片52与入料口4之间留有溢流间隙58。转鼓5在驱动机构2的驱动下整体高速旋转，其入料口4的形状优选采用为中空的倒立圆台形状，可有效减缓煤泥水或其他细颗粒混合液入料的速度，分层结构的转鼓5有助于形成层流。

第一空间55四周还设置有第一裙摆59a和位于第一裙摆59a底部的溢流口59b，溢流口59b向外伸出至离心液出口6；第二空间56和第三空间57四周共同设置有第二裙摆59c和位于第二裙摆59c底部的底流口59d，底流口59d向外伸出至细颗粒产品出口7。第一裙摆59a和第二裙摆59c也随转鼓5一并旋转，从而将离心产生的水和细颗粒产品分别甩至溢流口59b和底流口59d内，从而实现水和细颗粒产品的有效分离。优选地，溢流口59b和底流口59d的口径可根据要求进行大小调整，例如煤泥水或其他细颗粒混合液浓度的大小来调整溢流口59b和底流口59d的口径大小，以满足最佳工况要求。

如图2所示，进一步第二空间56和第三空间57内设置有多个围绕入料口4呈中心对称且彼此相邻间隔的截面扇形的立体挡块8，上层盘片52和底层盘片54分别位于立体挡块8上端部和下端部、中间层盘片53则位于扇形挡块8的中间位置，从而在立体挡块8相邻间共形成了8个呈上下两层的整流槽15。立体挡块8为实体或中空体均可，其数量为8个且均等间隔围绕着入料口4中心进行布置。

同时，立体挡块8的外周边缘与第二裙摆59c之间还留有一定的间隙，所以整流槽15的上下层是连通的，这样整流槽15上下层之间就构成了一个水平放置的“U”形管，然后利用了“U”形管的原理，使离心出的水在压力差的作用下自动溢流至第二空间56，继续再进入第一空间55，最后从第一裙摆59a流出至离心液出口6。

如图3所示，本发明离心沉降脱水装置还包括有起缓冲搅拌作用的搅拌桶9、位于搅拌桶9内的搅拌器10、位于搅拌桶9底部外侧的入料泵11和入料管12，搅拌器10将煤泥水或其他细颗粒混合液搅拌均匀，入料泵11将搅拌桶内的煤泥水或其他细颗粒混合液经入料管12泵至入料口4内。优选地，本发明离心沉降脱水装置还包括有位于入料口4上部的用于检测入料细颗粒浓度的浓度检测仪14，该浓度检测仪14优选采用超声波浓度检测仪或激光雷达浓度检测仪，进一步为了提高浓度检测仪的检测精度，应预先将煤泥水或其他细颗粒混合液中混入的小气泡排出，否则会影响浓度检测值，所以更加优选地，在搅拌桶9上端部连接有真空抽气泵13，这样煤泥水或其他细颗粒混合液在搅拌的过程中散发出的气泡就会被及时抽走，时刻保持搅拌桶9内处于真空状态。

此外本发明还公开了一种基于上述离心沉降脱水装置的智能控制方法，该方法包括以下步骤：

a)首先开启搅拌器10对搅拌桶9中的细颗粒混合液进行搅拌；

b)同时开启真空抽气泵13将搅拌桶9中的细颗粒混合液内因搅拌散出的气体排出；

c)其次开启入料泵11，细颗粒混合液经入料管12输送至入料口4内，同时开启驱动机构2产生超重力场并进行离心脱水作业；具体地，细颗粒混合液经入料口4直接进入到第三空间57内，在离心力作用下经过整流槽15并均匀地流向四周，当到达边壁处由于受到了一定的冲击力和重力使细颗粒混合液产生分流，离心液(水)则经过上述的“U”形管后依次溢流到第二空间56、第一空间55和第一裙摆59a中，最后从溢流口59b排出；细颗粒产品则在重力的作用下从底流口59d排出；

d)进一步浓度检测仪14实时检测并获取到细颗粒混合液浓度值P，再根据P值分别调整溢流口59b和底流口59d的口径；

e)最后当P值过高时则将调小溢流口59b口径、调大底流口59d口径，当P值过低时则将调大溢流口59b口径、调小底流口59d口径，从而达到最佳工况状态。

上述的细颗粒混合液可以是煤泥水、也可以是其他细颗粒混合液。

最后本发明离心沉降脱水装置还针对微细颗粒煤泥水公开了一个实施例：

对入料粒度范围为0.045mm-0.5mm的煤泥水，转速为2000r/min情况下，分别使入料浓度为300g/L、400g/L、500g/L、600g/L，经离心脱水后相对应的细颗粒产品水分分别为26.6％、24.8％、24.3％、22.8％离心液的固体含量分别为4.12g/L、4.18g/L、4.84g/L、5.72g/L。比同类脱水设备的产品水分更低，离心液固体含量也更低。

在相同的入料浓度，相同的入料量下，还探究不同转速下的脱水效果。分别使转速为1800r/min、2000r/min、2200r/min、2500r/min下对应的细颗粒产品的水分分别为24.27％、22.81％、20.33％、18.25％可知随着转速的增加细颗粒产品的水分越来越低，虽然随着转速的增加水分越来越低，但是考虑到转鼓的动平衡的影响，转速不宜太快，优选选取转速为1500～2500r/mi。

综上所述，本发明基于超重力场细颗粒离心沉降脱水装置及其智能控制方法创造性地采用一种产生层流离心的新型转鼓结构，物料分离过程中产生层流而最大程度防止了湍流的产生，同时本发明没有传统离心机的筛面和刮刀，不存在筛面堵塞且连续自主的排料，更不会产生过多磨损，此外本发明还具有结构简单、占地面积小、处理流程快、处理量大、磨损小寿命长、单个驱动机构、运行稳定、智能控制且脱水效果好等诸多优点。

所述附图仅为示意性的并且未按比例画出。虽然已经结合优选实施例对本发明进行了描述，但应当理解本发明的保护范围并不局限于这里所描述的实施例。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (10)

1.基于超重力场细颗粒离心沉降脱水装置，该离心沉降脱水装置包括：底座、位于所述底座内的驱动机构、位于所述底座上的壳体、位于所述壳体内且与所述驱动机构相连的转鼓、设置在所述转鼓中心上方的入料口和位于所述转鼓外侧下方的离心液出口和细颗粒产品出口；其中，

所述转鼓包括从上至下依次布置且为圆形的顶层盘片、上层盘片、中间层盘片和底层盘片，所述顶层盘片和所述上层盘片之间构成第一空间、所述上层盘片和中间层盘片之间构成第二空间、层盘片和底层盘片之间构成第三空间，所述入料口从上至下依次穿过所述壳体、所述顶层盘片、所述上层盘片和所述中间层盘片后与所述第三空间相连通，所述上层盘片与所述入料口之间留有溢流间隙；

所述第一空间四周设置有第一裙摆和位于第一裙摆底部的溢流口，所述溢流口向外伸出至所述离心液出口；所述第二空间和所述第三空间四周共同设置有第二裙摆和位于第二裙摆底部的底流口，所述底流口向外伸出至所述细颗粒产品出口；

所述第二空间和所述第三空间内设置有多个围绕所述入料口呈中心对称且彼此相邻间隔的截面扇形的立体挡块，所述上层盘片和所述底层盘片分别位于所述立体挡块上端部和下端部、所述中间层盘片则位于所述扇形挡块的中间位置。

2.根据权利要求1所述的离心沉降脱水装置，其特征在于：所述入料口的形状为中空的倒立圆台状。

3.根据权利要求2所述的离心沉降脱水装置，其特征在于：所述溢流口和所述底流口的口径可调整。

4.根据权利要求3所述的离心沉降脱水装置，其特征在于：所述立体挡块相邻间共形成了8个呈上下两层的整流槽。

5.根据权利要求4所述的离心沉降脱水装置，其特征在于：还包括有搅拌桶、搅拌器、位于所述搅拌桶底部外侧的入料泵和入料管。

6.根据权利要求5所述的离心沉降脱水装置，其特征在于：还包括位于所述入料口上部的用于检测入料浓度的浓度检测仪。

7.根据权利要求6所述的离心沉降脱水装置，其特征在于：还包括连接所述搅拌桶上端部的真空抽气泵。

8.根据权利要求7所述的离心沉降脱水装置，其特征在于：所述浓度检测仪为超声波浓度检测仪或激光雷达浓度检测仪。

9.一种基于权利要求8中所述离心沉降脱水装置的智能控制方法，该方法包括以下步骤：

a)首先开启所述搅拌器对所述搅拌桶中的细颗粒混合液进行搅拌；

b)同时开启所述真空抽气泵将所述搅拌桶中的所述细颗粒混合液内因搅拌散出的气体排出；

c)其次开启所述入料泵，所述细颗粒混合液经所述入料管输送至所述入料口内，同时开启所述驱动机构进行离心脱水作业；

d)进一步所述浓度检测仪实时检测并获取到所述细颗粒混合液浓度值P，再根据P值分别调整所述溢流口和所述底流口的口径；

e)最后当P值过高时则将调小所述溢流口口径、调大所述底流口口径，当P值过低时则将调大所述溢流口口径、调小所述底流口口径，从而达到最佳工况状态。

10.根据权利要求9所述的智能控制方法，其特征在于：所述细颗粒混合液为煤泥水。

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