CN113909150A - 一种石子煤分离与回收装置及分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石子煤分离与回收装置及分离方法，装置包括输送机构、检测机构、控制器、多个接收存储机构，输送机构包括用于将煤斗排出的石子煤向接收存储机构输送的石子煤输送带；检测机构用于检测石子煤输送带上石子煤中元素含量，并发送检测结果；控制器用于根据检测结果判断石子煤所属类别，并控制接收存储机构进行接收动作；多个接收存储机构均设置在石子煤输送带下方，每个接收存储机构包括接收区、接收带、存储区，接收区具有通道，位于最上方接收存储机构的接收区位于石子煤输送带出口的正下方，位于下方接收存储机构的接收区位于上方接收区的正下方。本发明可对石子煤按类别分离，分离准确度高，可回收煤块中热量，取得良好的经济效益。

Description

一种石子煤分离与回收装置及分离方法

技术领域

本发明属于石子煤处理领域，具体涉及一种石子煤分离与回收装置及分离方法。

背景技术

石子煤为中速磨煤机在运行过程中没有磨成粉的、从下部排出的没有被磨碎的黄铁矿及被夹带的矸石和煤粒，主要包括煤矸石、石头、黄铁矿、煤块组成，直径一般为几厘米。石子煤产量根据磨煤机型号不同也有差别，通常为0.2％～0.5％，也就是说每燃烧1万吨煤，会有20～50吨的石子煤产生，以一个3×600MW机组的电厂为例，一个月燃煤50万吨，会产生1000～2500吨石子煤。石子煤无法被磨成粉，因此不能送入炉膛燃烧，目前电厂通常的做法是通过调整磨煤机运行参数，降低石子煤产量，但是受限于煤种来源和磨煤机型号，效果不大。

对于已产生的石子煤，电厂通常是将石子煤出售给水泥厂或者建材厂，但是价格较低，由于石子煤掺杂煤块，其发热量介于4000kJ/kg～13000kJ/kg，约占进厂煤热值的三分之一，如果不加以利用，对于电厂损失较大。其中，石子煤中煤矸石和石头用以制造水泥或建材是可以的，黄铁矿应提取铁元素硫元素并应用于化工生产，煤块热量较高，应送入炉膛燃烧。也就是说，对于电厂而言，最好的做法是将石子煤分离，分离后的煤矸石及石头出售给水泥厂及建材厂，黄铁矿出售给化工企业，煤矿回收后送入炉膛燃烧发电。这样可以提高出售价格，同时回收煤块中热量，无论是从经济性还是环保角度来看都是有利的。

中国专利文献CN203578212U公开一种装有可调节钝体的石子煤气力分选装置包括气压源、分选仓及位置与角度可调的钝体，钝体设置于分选仓内，分选仓的侧面设有加速管道、顶部设有分离口、底部设有卸料口，加速管道的出口正对钝体。石子煤加速后撞击到钝体会被破碎，由于煤矸石和煤块的密度、硬度不同，煤块被破碎为煤粉从分离口输送走，石头被破碎为石子从底部卸料口送走。

中国专利文献CN203578038U公开一种石子煤分选回收利用系统，包括加速管道、石子煤气力分选装置、旋风分离器、除尘器、收集仓及风机。该专利在CN203578212U基础上增加了后续的分离器和除尘器，核心仍为具备分选功能的钝体。

中国专利文献CN203578212U、CN203578038U这两件专利的核心为具备分选功能的钝体，通过加速管架将石子煤吹至分选仓，石子煤加速后撞击到钝体会被破碎，由于煤矸石和煤块的密度、硬度不同，煤块被破碎为煤粉从分离口输送走，石头被破碎为石子从底部卸料口送走，在经后续的旋风分离器、除尘器、收集仓进行收集。该专利只能将石子煤分为两类，无法区分回收黄铁矿，同时，其效果依赖于石子煤撞击钝体后破碎的程度，可靠性较低。

中国专利文献CN209631405U公开一种电厂石子煤回收分离装置，包括石子煤传输带、石子煤回收容器，传送带上设置有密封罩及相对的密封罩窗口，通过窗口处的吹风装置，利用黄铁矿及被夹带的矸石和煤粒质量密度均不相同的物理特性，设置风速大小，将煤粒直接吹入到煤粒传输带上，而夹杂在黄铁矿及矸石底部的煤粒穿过网孔掉落在煤粒传输带上。这个分选技术分离不够彻底，对于直径略大的煤块，风速很难将其吹到煤粒传输带上，也不会穿过网孔，会而直径较小的煤矸石，即使其密度大，但是整体质量小，也容易被吹到煤粒传输带上，最终分离不够彻底。

发明内容

本发明的目的是提供一种石子煤分离与回收装置及分离方法，以解决现有石子煤分离不彻底并导致极大浪费的问题。

为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：

一种石子煤分离与回收装置，所述的装置包括输送机构、检测机构、控制器、多个接收存储机构，

所述的输送机构设置在石子煤斗下方，所述的输送机构包括石子煤输送带，所述的石子煤输送带用于将所述的石子煤斗排出的石子煤向所述的接收存储机构输送；

所述的检测机构用于检测所述的石子煤输送带上的石子煤中的主量元素、灰分元素含量，并向所述的控制器发送检测结果；

所述的控制器用于根据所述的检测机构的检测结果判断该石子煤所属的类别，并控制所述的接收存储机构进行接收动作；

多个所述的接收存储机构均设置在所述的石子煤输送带的下方，且多个所述的接收存储机构依次上下设置，每一个所述的接收存储机构均包括接收区、接收带、存储区，所述的接收带可在所述的接收区、所述的存储区之间移动，所述的接收区具有可供石子煤下落的通道，位于最上方所述的接收存储机构的接收区位于所述的石子煤输送带的出口的正下方，位于下方所述的接收存储机构的接收区位于上方所述的接收存储机构接收区的正下方；

当所述的接收储存机构进行接收动作时，所述的接收带移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵。

优选地，当位于非最上方的接收储存机构进行接收动作时，位于该接收储存机构上方的接收储存机构的接收区的通道均打开。

优选地，所述的接收存储机构还包括位于两侧的导轨，所述的接收带可移动地设置在所述的导轨上，所述的导轨延伸至所述的接收区，位于所述的接收区的导轨之间的空间形成所述的通道。

优选地，所述的接收存储机构还包括拨动件、传动件以及驱动件，所述的拨动件的一端可转动地连接在所述的导轨上，所述的传动件与所述的拨动件连接，所述的驱动件通过所述的传动件驱动所述的拨动件在所述的接收带上摆动，使所述的拨动件推动所述的接收带上的石子煤移动至所述的存储区。

优选地，所述的接收存储机构还包括分类输送带，所述的分类输送带位于所述的接收带的下方，所述的存储区位于所述的分类输送带的下游。

优选地，所述的输送机构还包括导向通道，所述的导向通道用于供所述的石子煤斗排出的石子煤通过，所述的导向通道设置在所述的石子煤输送带上，所述的导向通道的延伸方向与所述的石子煤输送带的延伸方向一致，所述的导向通道具有进口端和出口端，所述的导向通道的进口端向其出口端收窄。

优选地，所述的导向通道的出口端用于供单个石子煤通过。

优选地，所述的接收存储机构设置有2-3个。

优选地，所述的接收存储机构包括用于接收石子煤中黄铁矿的第一接收存储机构、用于接收石子煤中煤块的第二接收存储机构、用于接收石子煤中煤矸石的第三接收存储机构。

优选地，所述的检测机构包括激光诱导击穿光谱仪。

本发明采用的另一种技术方案是：

一种石子煤分离方法，该方法采用所述的石子煤分离与回收装置，包括以下步骤：

检测石子煤中的主量元素、灰分元素含量，根据检测结果判断石子煤所属的类别，并控制对应所属类别的接收储存机构进行接收动作，当该接收储存机构进行接收动作时，接收带移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的石子煤分离与回收装置，对石子煤进行元素检测，通过元素分析识别石子煤成分，再对石子煤按类别进行彻底分离，分离准确度高，可回收煤块中热量，取得良好的经济效益，环保节约能源；本发明的石子煤分离方法速度快，分离彻底，可靠性高。

附图说明

附图1为本发明的石子煤分离与回收装置的结构示意图；

附图2为本发明的石子煤输送带的俯视图；

附图3为本发明的接收存储机构的结构示意图。

以上附图中：

1-石子煤斗，2-石子煤，3-石子煤输送带，4-导向通道，5-检测机构，6-控制器，7-接收带，8-导轨，9-接收带，10-拨动件，11-分类输送带，12-存储区，13-传动件。

具体实施方式

下面结合所示的实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图3所示的石子煤分离与回收装置，其包括输送机构、检测机构5、控制器6、多个接收存储机构。

根据待分类的石子煤2的种类，接收存储机构设置多个，如接收存储机构设置有2-3个。每一个接收存储机构用于接收不同类别的石子煤2。

输送机构设置在石子煤斗1下方，输送机构包括石子煤输送带3，石子煤输送带3用于将石子煤斗1排出的石子煤2向接收存储机构输送。石子煤斗1用于收集磨煤机下部排出的石子煤2，排出的石子煤2下落至石子煤输送带3上后进行输送。

输送机构还包括导向通道4，参见图2，导向通道4用于供石子煤斗1排出的石子煤2通过，导向通道4设置在石子煤输送带3上，导向通道4的延伸方向与石子煤输送带3的延伸方向一致，导向通道4具有进口端和出口端，导向通道4的出口端以供单个单层石子煤2通过为最优，导向通道4的进口端向其出口端收窄，导向通道4进口端较宽，出口端较窄，导向通道4呈收缩状，出口直径略大于石子煤直径，确保位于出口的石子煤为单块，如图2中导向通道4呈漏斗形，便于检测机构对单个石子煤进行检测，以便于更好地分离，提高分离精度。

检测机构5用于检测石子煤输送带3上的石子煤2中的主量元素、灰分元素含量，并向控制器6发送检测结果。检测机构5包括激光诱导击穿光谱仪(LIBS识别装置)，激光诱导击穿光谱仪设置在石子煤输送带3末端侧面，LIBS作为一种新的材料识别及定量分析技术，广泛应用于工业现场的在线检测。其分析快速、可以同时分析多种元素和检测几乎所有固态样品。

黄铁矿主要成分为FeS₂，LIBS识别黄铁矿主要特征为Fe元素及S元素均占40％以上，则该石子煤2为黄铁矿；煤块的主要成分为C元素，LIBS识别煤块的主要特征为C元素占比35％以上；煤矸石、石头的主要成分为CaCO₃、SiO₂，则LIBS识别煤矸石主要特征为Ca元素或Si元素占比超40％以上，即石子煤划分黄铁矿、煤块或煤矸石。激光诱导击穿光谱仪可以分析出当前石子煤的元素含量，从而判断该石子煤为黄铁矿、煤块或煤矸石。

控制器6与检测机构5连接，控制器6用于根据检测机构5的检测结果判断该石子煤2所属的类别，并控制接收存储机构进行接收动作。当激光诱导击穿光谱仪识别出石子煤的种类时，石子煤2已经在石子煤输送带3的输送末端，即将掉落。此时，激光诱导击穿光谱仪将信号传输至控制器6，控制器6根据石子煤2的种类，控制位于石子煤输送带3下方的接收存储机构动作。

接收存储机构的具体结构如下：多个接收存储机构均设置在石子煤输送带3的下方，且多个接收存储机构依次上下设置，每一个接收存储机构包括接收区、接收带9、存储区12，接收带9可在接收区、存储区之间移动，接收区具有可供石子煤2下落的通道，位于最上方接收存储机构的接收区位于石子煤输送带3的出口的正下方(位于最上方的接收存储机构的接收区为位于石子煤输送带3的出口的正下方的首个接收存储机构)，位于下方接收存储机构的接收区位于上方接收区的正下方(一个接收存储机构位于另一个接收存储机构的下方，则一个接收存储机构的接收区位于另一个接收存储机构的接收区的正下方，即相邻两个接收存储机构中的一个接收区位于另一个接收区的正下方)。

当接收储存机构进行接收动作时，接收带9移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵，具体地：

当位于最上方的接收储存机构进行接收动作时，该接收存储机构为位于石子煤斗1下方的首个接收存储机构，该首个接收存储机构的接收带9移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵，此时，该接收带9位于石子煤输送带3的出口的正下方，该接收带9接收对应类别的石子煤2并将其输送至该接收储存机构的存储区12。

当位于非最上方的接收储存机构进行接收动作时，位于该接收储存机构上方的接收储存机构的接收区的通道均打开，即位于非最上方的接收存储机构的上方设置一个或多个接收存储机构，控制该一个或多个接收存储机构的接收带9移动至该一个或多个接收存储机构的接收区的通道均打开，该通道用于供石子煤输送带3出口的石子煤2通过，并控制对应石子煤2类别的接收存储机构的接收带9移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵，位于非最上方的接收储存机构的接收带9接收从通道下落的石子煤2，并将其输送至该接收储存机构的存储区12。

接收存储机构还包括位于两侧的导轨8，接收带9可移动地设置在导轨8上，导轨8延伸至接收区，位于接收区的导轨8之间的空间形成通道。导轨8呈直U形，接收带9沿导轨8的长度方向移动，可在导轨8沿其长度方向的一端形成中空空间，该空间形成通道。

接收存储机构还包括拨动件10、传动件13以及驱动件9，拨动件10的一端可转动地连接在导轨8上，传动件13与拨动件10连接，驱动件9通过传动件13驱动拨动件10在接收带9上摆动，使拨动件10推动接收带9上的石子煤2移动至存储区12。拨动件10为拨片或拨杆，传动件13为连杆。

当接收带9上有石子煤2，在传动件13作用下，拨动件10由图3中的位置a(初始状态)运动至位置b，在这个过程中，拨动件10将石子煤2拨落使其脱离该接收带9。

接收存储机构还包括分类输送带11，分类输送带11位于接收带9的下方，存储区12位于分类输送带11的下游，可节省整体高度上的空间。

实施例

接收存储机构包括用于接收石子煤2中黄铁矿的第一接收存储机构、用于接收石子煤2中煤块的第二接收存储机构、用于接收石子煤2中煤矸石的第三接收存储机构，第一接收存储机构、第二接收存储机构和第三接收存储机构由上往下依次设置，第一接收存储机构为位于最上方的接收存储机构，即第一接收存储机构的接收区位于石子煤输送带3的出口的正下方，第二接收存储机构的接收区位于第一接收存储机构的接收区的正下方，第三接收存储机构的接收区位于第二接收存储机构的接收区的正下方。

若石子煤2被识别为黄铁矿，第一接收存储机构的接收带9在第一接收存储机构的导轨8上运动至接收区处并将该接收区的通道封堵，即该接收区位于石子煤输送带3出口的正下方，接收带9接住从石子煤斗1排出的黄铁矿，该接收带9运动至第一接收存储机构的分类输送带11上方，拨动件10由位置a运动至位置b，在这个过程中，拨动件10将黄铁矿拨落至分类输送带11上，由分类输送带11运送至第一接收存储机构的存储区12。当第一接收存储机构进行接收动作时，第二接收存储机构、第三接收存储机构无需进行任何动作。

若石子煤2被识别为煤块，第一接收储存机构的接收带9向右运动使第一接收储存机构的接收区的通道打开，第二接收存储机构的接收带9运动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵，此时，第二接收存储机构的接收带9位于石子煤2下落点的正下方，接收通过第一接收储存机构的接收区的通道下落的煤块，之后第二接收存储机构的接收带9运动至第二接收存储机构的分类输送带11的上方，并在拨动件10的作用下煤块被拨落至第二接收存储机构的分类输送带11上，最后被运送至第二接收存储机构的存储区12内。当第一接收存储机构、第二接收存储机构进行动作时，第三接收存储机构无需进行任何动作。

若石子煤2被识别为煤矸石或石头，第一接收储存机构的接收带9向右运动使第一接收储存机构的接收区的通道打开，同时第二接收储存机构的接收带9向右运动使第二接收储存机构的接收区的通道打开，第三接收存储机构的接收带9运动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵，此时，第三接收存储机构的接收带9位于石子煤2下落点的正下方，接收通过第一接收储存机构的接收区的通道、第二接收储存机构的接收区的通道下落的煤块，之后第三接收存储机构的接收带9运动至第三接收存储机构的分类输送带11的上方，并在拨动件10的作用下煤块被拨落至第三接收存储机构的分类输送带11上，运送至第三接收存储机构的存储区12内。

通过石子煤分离与回收装置对石子煤进行分离分类，石子煤被分为黄铁矿、煤块、煤矸石与石头，并分类储存至对应的存储区内，之后，黄铁矿可被出售给化工企业，用以制作硫酸等其他工业产品；煤块热量较高被输送至输煤系统，经历输送和磨煤后送入炉膛燃烧发电；煤矸石可被出售给水泥厂或者建材厂。大大提高石子煤出售价格，同时回收煤块中热量，即经济性又环保。

通过石子煤分离与回收装置对石子煤进行分离分类后的收益如下：

石子煤产量通常为0.2％～0.5％，以一个3×600MW机组的电厂为例，一个月燃煤50万吨，会产生1000～2500吨石子煤2，按照平均产量1800吨计算，其中，煤块约占30％(540吨)，黄铁矿约占20％(360吨)，煤矸石占50％(900吨)。

如果石子煤不处理直接出售，一般价格为150元/吨，那么售价为27万元。

通过石子煤分离与回收装置对石子煤进行分类后，石子煤可以分类出售，其中，黄铁矿售价为1500元/吨，合计54万，煤矸石售价为150元/吨，合计14万元，煤块按照标准煤800元/吨，合计43万元，每个月共计111万元。

由上述对比可知：石子煤经过分类处理后，每个月可增加收益84万元，每年增加1008万元。而分离与回收装置中的石子煤输送带3、接收存储机构、检测机构5、控制器6、检测机构的总价不高，不超300万元，投资回收期极短。

在本发明的另一个实施例提供了一种石子煤分离与回收方法，该方法采用上述的石子煤分离与回收装置，包括以下步骤：

检测石子煤中的主量元素、灰分元素含量，根据检测结果判断石子煤所属的类别，并控制对应所属类别的接收储存机构进行接收动作，当该接收储存机构进行接收动作时，接收带移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵。

具体地，若对应石子煤所属类别的接收存储机构为位于最上方的接收储存机构，控制器6控制该接收存储机构的接收带9移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵，此时，该接收带9位于石子煤输送带3的出口的正下方，该接收带9接收对应类别的石子煤2并将其输送至该接收存储机构的存储区12，即石子煤输送带3出口的石子煤2直接下落至该接收存储机构的接收带9上。

若对应石子煤2所属类别的接收存储机构为位于非最上方的接收储存机构，位于该接收储存机构上方的接收储存机构的接收区的通道均打开，即位于非最上方的接收存储机构的上方设置一个或多个接收存储机构，控制器6控制该一个或多个接收存储机构的接收带9移动，直至该一个或多个接收存储机构的接收区的通道均打开，该通道用于供石子煤输送带3出口的石子煤2通过，并控制对应石子煤2类别的接收存储机构的接收带9移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵，位于非最上方的接收储存机构的接收带9接收通过通道下落的石子煤2，并将其输送至该接收储存机构的存储区12。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石子煤分离与回收装置，其特征在于：所述的装置包括输送机构、检测机构、控制器、多个接收存储机构，

所述的输送机构设置在石子煤斗下方，所述的输送机构包括石子煤输送带，所述的石子煤输送带用于将所述的石子煤斗排出的石子煤向所述的接收存储机构输送；

所述的检测机构用于检测所述的石子煤输送带上的石子煤中的主量元素、灰分元素含量，并向所述的控制器发送检测结果；

所述的控制器用于根据所述的检测机构的检测结果判断该石子煤所属的类别，并控制所述的接收存储机构进行接收动作；

多个所述的接收存储机构均设置在所述的石子煤输送带的下方，且多个所述的接收存储机构依次上下设置，每一个所述的接收存储机构均包括接收区、接收带、存储区，所述的接收带可在所述的接收区、所述的存储区之间移动，所述的接收区具有可供石子煤下落的通道，位于最上方所述的接收存储机构的接收区位于所述的石子煤输送带的出口的正下方，位于下方所述的接收存储机构的接收区位于上方所述的接收存储机构接收区的正下方；

当所述的接收储存机构进行接收动作时，所述的接收带移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵。

2.根据权利要求1所述的石子煤分离与回收装置，其特征在于：当位于非最上方的接收储存机构进行接收动作时，位于该接收储存机构上方的接收储存机构的接收区的通道均打开。

3.根据权利要求1所述的石子煤分离与回收装置，其特征在于：所述的接收存储机构还包括位于两侧的导轨，所述的接收带可移动地设置在所述的导轨上，所述的导轨延伸至所述的接收区，位于所述的接收区的导轨之间的空间形成所述的通道。

4.根据权利要求3所述的石子煤分离与回收装置，其特征在于：所述的接收存储机构还包括拨动件、传动件以及驱动件，所述的拨动件的一端可转动地连接在所述的导轨上，所述的传动件与所述的拨动件连接，所述的驱动件通过所述的传动件驱动所述的拨动件在所述的接收带上摆动，使所述的拨动件推动所述的接收带上的石子煤移动至所述的存储区。

5.根据权利要求1所述的石子煤分离与回收装置，其特征在于：所述的接收存储机构还包括分类输送带，所述的分类输送带位于所述的接收带的下方，所述的存储区位于所述的分类输送带的下游。

6.根据权利要求1所述的石子煤分离与回收装置，其特征在于：所述的输送机构还包括导向通道，所述的导向通道用于供所述的石子煤斗排出的石子煤通过，所述的导向通道设置在所述的石子煤输送带上，所述的导向通道的延伸方向与所述的石子煤输送带的延伸方向一致，所述的导向通道具有进口端和出口端，所述的导向通道的进口端向其出口端收窄。

7.根据权利要求6所述的石子煤分离与回收装置，其特征在于：所述的导向通道的出口端用于供单个石子煤通过。

8.根据权利要求1所述的石子煤分离与回收装置，其特征在于：所述的接收存储机构设置有2-3个。

9.根据权利要求1所述的石子煤分离与回收装置，其特征在于：所述的检测机构包括激光诱导击穿光谱仪。

10.一种石子煤分离方法，其特征在于：该方法采用根据权利要求1至9任意一项所述的石子煤分离与回收装置，包括以下步骤：

检测石子煤中的主量元素、灰分元素含量，根据检测结果判断石子煤所属的类别，并控制对应所属类别的接收储存机构进行接收动作，当该接收储存机构进行接收动作时，接收带移动至该接收存储机构的接收区处并将该接收区的通道封堵。

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