降低中煤带矸的二段双供介三产品旋流器研发与应用.pdf

工程硕士专业学位论文 降低中煤带矸的二段双供介三产品旋流器 研发与应用 Research and Practice of Three-Product HM Cyclone with Dual-Medium-Supply on the Second Stage Cyclone for Reducing Reject Content in Middlings 作 者卫中宽 校内导师李延锋 教 授 校外导师郭大林 教授级高工 中国矿业大学 二〇二〇年六月 万方数据 学位论文使用授权声明学位论文使用授权声明 本人完全了解中国矿业大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所撰 写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理 作为申请学位的条件之一， 学位论文著作权拥有者须授权所在学校拥有学位 论文的部分使用权，即①学校档案馆和图书馆有权保留学位论文的纸质版和电 子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；②为教学和 科研目的，学校档案馆和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书 馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。另外，根据有关法规，同意中国 国家图书馆保存研究生学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书）。 作者签名 导师签名 年 月 日 年 月 日 万方数据 中图分类号 TD94 学校代码 10290 UDC 622 密 级 公开 中国矿业大学 工程硕士专业学位论文 降低中煤带矸的二段双供介三产品旋流器 研发与应用 Research and Practice of Three-Product HM Cyclone with Dual-Medium-Supply on the Second Stage Cyclone for Reducing Reject Content in Middlings 作 者 卫中宽 导 师 李延锋 申请学位 工程硕士 培养单位 化工学院 学科专业 矿物加工工程 研究方向 矿物加工工艺与设备 答辩委员会主席 陶有俊 评 阅 人 盲 审 二○二○年六月 万方数据 致谢致谢 考取矿大的工程硕士，我深感自豪。本科毕业至今，一直从事煤炭洗选加工 领域的咨询与设计工作，我深爱这个职业，在工作中秉承了矿大人求真务实、质 朴进取的优秀品质，树立了为煤炭事业奋斗终身的远大理想，践行着母校授与我 的严谨、创新、高效的工作作风，值此工程硕士毕业论文完成之际，我谨向所有 关心、帮助我的同志们表示最诚挚的感谢与最美好的祝愿，更祝愿母校的事业蒸 蒸日上 本文是在导师李延锋教授和郭大林教授级高工无微不至的关怀和不辞辛劳 的悉心指导下完成的， 在此我衷心地感谢李延锋教授和郭大林教授级高工多年来 在学习、工作和生活中给予我的关怀、支持和帮助。两位尊师不仅传授我知识， 而且教会我很多做人做事的道理，为我的职业规划及发展答疑解惑，使我受益匪 浅。他们付出的辛勤劳动是我进步的力量源泉，他们孜孜不倦的教诲让我受用终 身， 他们严谨的治学态度、 忘我的工作作风和低调谦虚的处事风格让我终身难忘。 在开题后两位导师为我提供了许多指导意见和大量的学习材料。 从论文的选题到 开展试验研究，都离不开两位尊师的悉心指导，在研究过程中，导师渊博的知识 使我对研究的课题有了更深刻全面的认识。 在选题过程中，张文军教授、陈建中教授提出了宝贵的意见，在此向各位老 师致以诚挚的谢意。在论文完成过程中，我的同班同学张军博士也给予了许多建 议与帮助，一并表示感谢 在设备加工制造、施工安装、现场试验、采样化验过程中，观台选煤厂刘建 民厂长给予了大力支持，无偿提供试验系统，在此深表感谢。李延锋教授的两位 研究生姜文龙、潘浩师弟协助我完成了包括工业系统调试、工业试验、采样化验 和整理数据，在此对他们表示真诚的感谢 感谢我的家人，感谢他们在我工作和学习时，默默承担了照顾家庭的重任， 让我有足够的时间和精力来完成本论文的创作。 还要感谢在矿大的这些年里给予过我帮助的所有老师和朋友们。因为他们， 我才能够取得现在的成绩。 最后，衷心感谢各位专家、教授在百忙之中抽出时间评阅本论文和参与作者 的答辩。 再次感谢 万方数据 I 摘摘 要要 三产品重介质旋流器二段在线调节是困扰选煤技术发展的难题， 导致工业生 产中中煤含矸量过大（一般30），质量难以保证。目前国内大部分炼焦煤选 煤厂采用三产品重介质旋流器分选工艺时， 多采用更换底流口的方式来调整二段 旋流器的分选效果，必须在停车状态下完成，调节滞后，影响生产，且效果不明 显，开发一种新型三产品重介质旋流器实现二段在线调节，提高中煤质量，对我 国选煤技术的发展具有十分重要的意义。 鉴于双供介技术在三产品重介质旋流器一段给料上已有研究及应用， 论文将 该理念应用于三产品旋流器的二段，引入内循环区域和外循环区域的概念，提出 在现有三产品重介质旋流器基础上，通过二段旋流器筒体上增加另一个供介口， 其料流来自精煤、中煤、矸石脱介筛的合格介质或系统补加水，在不影响原重介 质循环系统的前提下，形成一个小的二段供介内循环系统，即研制一台二段双供 介三产品重介质旋流器，以解决三产品重介质旋流器二段中煤带矸问题。 本文工业试验在观台选煤厂进行，其是一座矿井型炼焦煤选煤厂，主选设备 为 850/600 有压三产品重介质旋流器。将该旋流器的二段改成双供介形式开展工 业试验。二段新增供介的悬浮液由中煤合介、矸石合介和循环水共同组成，通过 调整它们的比例来调节悬浮液的密度。在保证精煤质量的前提下，采样化验，对 比中煤带矸的变化。结果表明，“中煤合介补充水”作为二段介质入料时，中煤 带矸最低可降至 7.8，二段的分选效果改善明显。 从现场实施来看，系统改造工程量不大，增加的附属设备少，易于实现，便 于操作。 在单一介质条件下， 采用二段双供介三产品重介质旋流器及其配套工艺， 达到了降低中煤带矸的目的，实现了在线调节二段旋流器分选效果的初衷，探索 出了一条解决三产品重介质旋流器二段精确分选的新途径。 二段双供介三产品重 介质旋流器及所开发的工艺在国内外尚属首例， 丰富了三产品重介质旋流器的应 用， 为煤炭精确分离与精细化选煤开展了有益尝试，填补了三产品重介质旋流器 二段在线调节研究领域的空白。 该论文共有图 44 幅，表格 35 个，参考文献 80 篇。 关键词关键词三产品重介质旋流器；双供介；中煤带矸；二段旋流器；分选效果 万方数据 II Abstract On-line adjusting specific gravity of the second stage cyclone of three-product heavy medium abbr. HM cyclone is a problem that has puzzled the development of coal preparation technology. As a result, the reject content in the middlings is too large generally over 30, the middlings’ quality is hard to guarantee. At present, when most coking coal preparation plants in China adopt three- product HM cyclone process, the of replacing the underflow port is often used to adjust the separation effect of the second stage cyclone. When replacing the underflow port, the production system must be shutdown, the adjustment is lagged, which affects the production, and the effect is not obvious. Therefore, it is of great significance to develop a new type of three-product HM cyclone which can realize specific gravity on-line adjustment of the second stage cyclone to improve the middling’ quality. In view of the dual-medium-supply technology has been developed and applied to the first stage cyclone of the three-product HM cyclone, the thesis applies the concept to the second stage cyclone of the three-product HM cyclone, introduces the concepts of internal circulation area and external circulation area, and proposes to reconstruct the existing three product HM cyclone, that is, to add an additional medium supply port on the second stage cyclone cylinder, whose medium comes from correct medium of the correct medium segment of the D dual-medium-supply; reject in middlings; the second cyclone; separation effect. 万方数据 IV 目目 录录 摘摘 要要 ........................................................................................................................... I 目目 录录 .........................................................................................................................IV 图清单图清单 ..................................................................................................................... VIII 表清单表清单 ....................................................................................................................... XII 变量注释表变量注释表 ............................................................................................................... XV 1 绪论绪论 ........................................................................................................................... 1 1.1 研究背景与意义..................................................................................................... 1 1.2 课题的提出............................................................................................................. 6 1.3 研究内容与技术路线............................................................................................. 9 1.4 本章小结................................................................................................................ 11 2 文献综述文献综述 ................................................................................................................. 13 2.1 三产品重介质旋流器及工艺发展现状............................................................... 13 2.2 影响三产品重介质旋流器二段分选的主要因素............................................... 14 2.3 三产品重介质旋流器二段调节手段................................................................... 18 2.4 改善二段分选效果的新突破............................................................................... 21 2.5 本章小结............................................................................................................... 23 3 二段双供介重介质旋流器二段双供介重介质旋流器研发研发与与工艺工艺设计设计 ......................................................... 24 3.1 工业试验选煤厂的基本情况............................................................................... 24 3.2 二段双供介三产品重介质旋流器的开发........................................................... 29 3.3 工艺流程设计....................................................................................................... 35 3.4 本章小结............................................................................................................... 39 4 二段双供介三产品重介质旋流器工业试验二段双供介三产品重介质旋流器工业试验 ......................................................... 40 4.1 二段双供介旋流器工业试验的思路................................................................... 40 4.2 二段双供介旋流器工业试验系统设计............................................................... 42 4.3 原有三产品旋流器二段分选效果研究............................................................... 48 4.4 应急预案对二段分选效果研究........................................................................... 48 4.5 中、矸合介等比例对二段分选效果影响研究................................................... 48 4.6 中煤合介大于矸石合介对二段分选效果影响研究........................................... 49 4.7 中煤合介与水混合对二段分选效果影响研究................................................... 50 4.8 循环水作为分选介质对二段分选效果影响研究............................................... 51 4.9 不同介质组合对二段分选效果影响研究........................................................... 51 万方数据 V 4.10 二段压力对分选效果影响研究......................................................................... 53 4.11 本章小结 ............................................................................................................. 57 5 二段双供介旋流器分选二段双供介旋流器分选效果分析与评价效果分析与评价 ............................................................. 58 5.1 二段双供介旋流器分选效果分析....................................................................... 58 5.2 结果说明............................................................................................................... 63 5.3 效益评价............................................................................................................... 64 5.4 本章小结............................................................................................................... 65 6 结论与展望结论与展望 ............................................................................................................. 66 6.1 结论....................................................................................................................... 66 6.2 主要创新点........................................................................................................... 66 6.3 展望....................................................................................................................... 67 参考文献参考文献 ..................................................................................................................... 69 作者简历作者简历 ..................................................................................................................... 73 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 ................................................................................................. 74 学位论文数据集学位论文数据集 ......................................................................................................... 75 万方数据 VI Contents Abstract ........................................................................................................................ II Contents ......................................................................................................................VI List of Figures ......................................................................................................... VIII List of Tables ............................................................................................................. XII List of Variable ......................................................................................................... XV 1 Introduction ............................................................................................................... 1 1.1 Research Background and Significance ................................................................... 1 1.2 Project Proposal ....................................................................................................... 6 1.3 Research Content and Technology Roadmap .......................................................... 9 1.4 Summary ................................................................................................................ 11 2 Literature Review ................................................................................................... 13 2.1 Development of Three-Product HM Cyclone and its Process ............................... 13 2.2 Main Factors Affecting the Perance of the Second Stage Cyclone of the Three-Product HM Cyclone ................................................................................... 14 2.3 Adjusting s of the Second Stage Cyclone of the Three-Product HM Cyclone .................................................................................................................. 18 2.4 New Breakthrough of Improving Separation Perance of the Second Stage Cyclone .................................................................................................................. 21 2.5 Summary ................................................................................................................ 23 3 Equipment Research and Process Confirmation ................................................. 24 3.1 General Ination of the Coal Preparation Plant to be Tested ........................... 24 3.2 Development of the Three-Product HM Cyclone with Dual-Medium-Supply on the Second Stage Cyclone ...................................................................................... 29 3.3 Process Confirmation ............................................................................................. 35 3.4 Summary ................................................................................................................ 39 4 Industrial Test of Three-Product HM Cyclone with Dual-Medium-Supply on the Second Stage Cyclone .................................................................................... 40 4.1 Thoughts and Plans of Site Industrial Test ............................................................. 40 4.2 Equipment Selection and Material Preparation ..................................................... 42 4.3 Plant Arrangement ................................................................................................. 48 4.4 System Operation ................................................................................................... 48 万方数据 VII 4.5 Research on Separation Effect of the Second Stage Cyclone of the Original Three-Product HM Cyclone ................................................................................... 48 4.6 Research on Separation Effect of the Second Stage Cyclone When Starting Emergency Plan ..................................................................................................... 49 4.7 Research on Separation Effect of the Second Stage Cyclone When Middlings Correct Medium and Reject Correct Medium in Equal Proportion ....................... 50 4.8 Research on Separation Effect of the Second Stage Cyclone When More Middlings Correct Medium and Less Reject Correct Medium .............................. 51 4.9 Research on Separation Effect of the Second Stage Cyclone When Mixing Middlings Correct Medium and Circulating Water ............................................... 51 4.10 Influence of Adjusting the Second Stage Cyclone Feeding Pressure on Separation Effect ...................................................................................................................... 53 4.11 Summary .............................................................................................................. 57 5 Separation Effect Analysis and uation .......................................................... 58 5.1 Test Data Analysis .................................................................................................. 58 5.2 Results Analysis ..................................................................................................... 63 5.3 Benefit uation ................................................................................................. 64 5.4 Summary ................................................................................................................ 65 6 Conclusions and Prospect ................................................