CN115193598B - 一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备，属于分级设备领域。一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备，包括物料松散分层圆柱、设在所述物料松散分层圆柱上部的湍涡探测结构与连接在物料松散分层圆柱下端的主动湍流分级柱段，所述主动湍流分级柱段下端与被动湍流分级圆柱相连，所述被动湍流分级圆柱下端连接被动湍流分级圆锥。
Description
技术领域
本发明涉及分级设备领域，具体涉及一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备。
背景技术
我国是全球最大的煤炭开采和消费国，煤炭不仅在我国的能源消费结构中占主体地位，同时也是极其重要的工业原料，对我国绿色经济发展举足轻重。目前，由于煤炭开采深度不断增加、煤炭开采机械化程度不断提高，煤泥在原煤中的含量越来越高，因此，煤泥高效分级对煤炭清洁高效利用至关重要。当前，工业上常用的煤泥分级设备主要有振动筛、弧形筛、水力分级旋流器、脱泥池和螺旋分选机等，虽然经过不断的结构性能优化，上述设备呈现出处理量大、维修量小、自动化程度高和运行成本低等优点，然而在原煤煤泥含量快速升高的新形势下，其分级效率亟待提高的需求依然突出。这不仅关系到煤炭洗选产品质量，更影响到生产系统的稳定性及其节能降耗。因此，更好分级效率的煤泥分级设备是煤炭洗选加工行业急需解决的难题。
围绕提高分级效率，公告号CN 101844115A的发明专利公开了一种三产品旋流分级筛，包括圆柱导流筒、旋流器圆柱筒、旋流器圆锥筒，主要特征是旋流器圆柱导流筒的下端口连接有圆柱筒筛网，圆柱筒筛网套装在旋流器圆柱内，圆锥筒筛网套装在圆锥筒内部，圆锥筒上设有补水，中心管与锥筒筛网之间设有导流盘，利用强离心力场下边壁外旋流的压力差使细颗粒实现透筛筛分，消除了旋流器边壁和顶盖附近环流跑粗，但设备圆柱筒筛网下部存在返流等现象；公告号为CN 268493Y的发明专利公开了一种带过滤网的水力旋流器，该发明主要特征是在进料管和溢流管之间设置了一过滤网，过滤网的直径和形状与旋流器轴向零速包络面一致，网的下部敞口，上部与入料腔的顶部连接，能够一定程度上解决溢流跑粗问题，但仍未解决底流夹细问题；公开号为CN109794353B的发明专利公开了一种磁铁矿分选分级的三产品径向磁场磁力旋流器，该发明主要特征是在圆柱段底部内置磁场实现粗粒连生体与磁铁矿的分离，该发明主要用于磁铁矿分级，对其他矿物分级适用性未提及；公告号为CN113333185B的发明专利提供了一种中心带导流锥的三相旋流分离器，包括了固液旋流分离段、液液旋流分离段，所述固液旋流分离段包括大圆筒、固液混合相双切入口、固液旋流分离腔、双切排固出口、导流锥，所述液液旋流分离段包括圆柱段、锥段、液液旋流分离腔、重相出口管、轻相出口管，但该发明用于脱除延迟焦化含硫废水中的油和焦粉，对于煤泥适应性未提及；申请号202021200410.8和申请号202010592986.1公布了一种多场复合细粒分级设备，包括入料导流圆柱筒、旋流筛分圆柱筛网、电磁分级圆柱筒、离心分级圆台筒、旋涡探测圆柱筒，其能够实现重力、离心力和电磁力等多场复合作用下细粒的高效分级，但由于煤泥颗粒无电磁特性，故该专利在煤泥分级领域应用受限。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备，包括物料松散分层圆柱、设在所述物料松散分层圆柱上部的湍涡探测结构与连接在物料松散分层圆柱下端的主动湍流分级柱段，所述主动湍流分级柱段下端与被动湍流分级圆柱相连，所述被动湍流分级圆柱下端连接被动湍流分级圆锥；
所述物料松散分层圆柱的上部开设有煤泥水入料口，所述主动湍流分级柱段的内部转动连接有竖直布置的主动湍流柱段发生结构，所述主动湍流分级柱段的上端设有主动湍流驱动电机；
所述湍涡探测结构内部具有湍流收集腔体，所述湍涡探测结构5的下端设有湍涡探测管，所述湍涡探测管的上端与所述湍流收集腔体连通，所述湍涡探测管的下端延伸到所述主动湍流分级柱段中；
所述被动湍流分级圆柱的上部开设有稀释补充水入料口，所述被动湍流分级圆锥的下端开设有锥段排料口；所述主动湍流分级柱段侧壁上开设有若干柱段排料口。
可选地，所述被动湍流分级圆锥4的锥角为10～30°。
可选地，所述主动湍流柱段发生结构包括多个筛条，多个所述筛条呈环形阵列布置；所述的筛条与所述主动湍流分级柱段转动连接。
可选地，所述筛条的材质为不锈钢、普碳钢或聚氨酯。
可选地，所述筛条的横截面为梯形、圆条型或齿轮型。
可选地，所述稀释补充水入料口内径与煤泥水入料口内径一致且同向。
可选地，所述物料松散分层圆柱与主动湍流分级柱段的高度一致。
本发明的有益效果：
(1)采用主动湍涡被动湍涡复合作用对煤泥进行分级，分级效率和分级精度更高；
(2)主动湍流可通过主动湍流驱动电机和主动湍流柱段发生结构2-2进行调控，被动湍流可通过稀释补充水入料口3-1中稀释补充水流速调节，过程调控自动化程度高，适用于各种分级需要，适用性强；
(3)主动湍流柱段发生结构2-2中柱段环形筛条2-2a具备不同频率振动、不同周期旋转和不同程度弹性形变的动力学行为，能够在柱段环形筛条2-2a周围形成主动湍流区，并可有效解决传统筛网堵孔现象，利于分级；
(4)由设有稀释补充水的被动湍流分级圆柱3和被动湍流分级圆锥4构成的二次强化分级，能够进一步优化煤泥水分级过程，提高分级效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本申请的主动和被动复合湍涡强化的煤泥分级设备；
图2为本申请的主动和被动复合湍涡强化的煤泥分级设备的A-A剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备，如图1，用于煤泥高效分级，包括物料松散分层圆柱1，设在物料松散分层圆柱1上部的湍涡探测结构4，设在物料松散分层圆柱1下端的主动湍流分级柱段2，主动湍流分级柱段2下端与被动湍流分级圆柱3相连，被动湍流分级圆柱3下端连接被动湍流分级圆锥4。
物料松散分层圆柱1由煤泥水入料口1-1、物料松散分层圆柱外壳1-2组成，主动湍流分级柱段2由主动湍流驱动电机、主动湍流柱段发生结构2-2、柱段排料口2-3和主动湍流柱段外壳2-4组成，被动湍流分级圆柱3由稀释补充水入料口3-1、被动湍流分级圆柱外壳3-2组成，被动湍流分级圆锥4设有被动湍流分级圆锥外壳4-1、锥段排料口4-2，湍涡探测结构5设有湍流收集腔体5-1、湍涡探测管5-2和顶部排料口5-3组成。
煤泥水入料口1-1在物料松散分层圆柱1左部，并与物料松散分层圆柱外壳1-2相切，煤泥水入料口1-1内径根据不同规格从10～65mm分布，物料松散分层圆柱外壳1-2高度为煤泥水入料口1-1内径3-5倍；主动湍流柱段发生结构2-2在主动湍流驱动电机的驱动下在主动湍流分级柱段2内规律性的产生主动湍流涡旋，柱段排料口2-3自上而下均匀分布，柱段排料口2-3的数量根据具体需求可调(1～5个)，柱段排料口2-3内径为入料口1-1内径1～1.5倍，主动湍流柱段外壳2-4高度是物料松散分层圆柱外壳1-2高度的1.5～2倍；稀释补充水入料口3-1位于被动湍流分级圆柱3左上部，稀释补充水入料口3-1内径与煤泥水入料口1-1内径一致且同向，稀释补充水入料口3-1与被动湍流分级圆柱外壳3-2相切，被动湍流分级圆柱外壳3-2高度与物料松散分层圆柱外壳1-2高度一致；被动湍流分级圆锥4的锥角为10～30°可调，被动湍流分级圆锥外壳4-1高度为被动湍流分级圆柱外壳3-2高度的1～1.2倍，锥段排料口4-2内径为煤泥水入料口1-1内径0.25～0.5倍可调；湍流收集腔体5-1位于湍涡探测结构5顶部，湍流收集腔体5-1高度是顶部排料口5-3内径的1.5倍，湍涡探测管5-2插入深度覆盖主动湍流分级柱段2和被动湍流分级圆柱3，湍流收集腔体5-2高度是，顶部排料口5-3位于湍流收集腔体5-2右侧，顶部排料口5-3内径和柱段排料口2-3内径一致。
物料松散分层圆柱1、主动湍流分级柱段2、被动湍流分级圆柱3、被动湍流分级圆锥4、湍涡探测结构5之间通过法兰盘灵活连接，便于拆卸；物料松散分层圆柱1内径、主动湍流分级柱段2内径、被动湍流分级圆柱3内径、被动湍流分级圆锥4大端内径和湍流收集腔体5-2内径一致，被动湍流分级圆锥4小端内径和锥段排料口4-2内径一致。
主动湍流分级柱段2中，主动湍流驱动电机为0～50Hz变频，主动湍流柱段发生结构2-2如图2所示，由若干均匀分布的柱段环形筛条2-2a构成，相邻筛条间距为0.074～1mm可调，筛条类型为倒梯形图2(a)、圆条型图2(b)和齿轮型图2(c)等，筛条材质可以是不锈钢、普碳钢、聚氨酯等耐磨材料组成，所述的筛条受主动湍流驱动电机驱动绕其自身轴线旋转，具备不同频率振动、不同周期旋转和不同程度弹性形变的动力学行为，进而在柱段环形筛条2-2a附近形成主动湍流涡旋，为主动湍流分级柱段2中颗粒分级提供流场环境。
以煤泥水为例对本发明的工作过程如下：合适浓度的煤泥水由煤泥水入料口1-1以切向方式进入物料松散分层圆柱1，在重力和离心力的复合作用下，做螺旋向下运动，至主动湍流分级柱段2时，在主动湍流柱段发生结构2-2所产生的主动湍流涡旋作用下一次分级，小于柱段环形筛条2-2a相邻筛条间距的细颗粒能够随流体透筛并经柱段排料口2-3流出形成细煤泥，柱段排料口2-3数量可根据需要确定，大于相邻筛条间距的粗颗粒继续向下运动，至被动湍流分级圆柱3时，由于稀释补充水从稀释补充水入料口3-1以一定速度给入，加大了矿浆切向运动速度，至被动湍流分级圆锥4时，由于圆锥结构导致流通面积不断减少，矿浆切向运动速度进一步增大，矿浆中煤泥进行二次强化分级，其中粗颗粒贴近被动湍流分级圆柱外壳3-2和被动湍流分级圆锥外壳4-1并向下运动，细颗粒则远离被动湍流分级圆柱外壳3-2和被动湍流分级圆锥外壳4-1且转而向上运动，并进入湍涡探测结构5下端湍涡探测管5-2中，经湍流收集腔体5-1从顶部排料口5-3流出。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种主动和被动复合湍涡多级强化的煤泥分级设备，包括物料松散分层圆柱、设在所述物料松散分层圆柱上部的湍涡探测结构与连接在物料松散分层圆柱下端的主动湍流分级柱段，所述主动湍流分级柱段下端与被动湍流分级圆柱相连，所述被动湍流分级圆柱下端连接被动湍流分级圆锥；
所述物料松散分层圆柱的上部开设有煤泥水入料口，所述主动湍流分级柱段的内部转动连接有竖直布置的主动湍流柱段发生结构，所述主动湍流分级柱段的上端设有主动湍流驱动电机；
所述湍涡探测结构内部具有湍流收集腔体，所述湍涡探测结构的下端设有湍涡探测管，所述湍涡探测管的上端与所述湍流收集腔体连通，所述湍涡探测管的下端延伸到所述主动湍流分级柱段中；
所述被动湍流分级圆柱的上部开设有稀释补充水入料口，所述被动湍流分级圆锥的下端开设有锥段排料口；所述主动湍流分级柱段侧壁上开设有若干柱段排料口。
2.根据权利要求1所述的煤泥分级设备，其特征在于，所述被动湍流分级圆锥的锥角为10～30°。
3.根据权利要求1所述的煤泥分级设备，其特征在于，所述主动湍流柱段发生结构包括多个筛条，多个所述筛条呈环形阵列布置；所述的筛条与所述主动湍流分级柱段转动连接。
4.根据权利要求3所述的煤泥分级设备，其特征在于，所述筛条的材质为不锈钢、普碳钢或聚氨酯。
5.根据权利要求3所述的煤泥分级设备，其特征在于，所述筛条的横截面为梯形、圆条型或齿轮型。
6.根据权利要求1所述的煤泥分级设备，其特征在于，所述稀释补充水入料口内径与煤泥水入料口内径一致且同向。
7.根据权利要求1所述的煤泥分级设备，其特征在于，所述物料松散分层圆柱与主动湍流分级柱段的高度一致。
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