重介质旋流器的研究与改进设计.pdf

★煤炭科技加工转化兖矿集团煤化公司协办★ 重介质旋流器晌研究与改进设计 陈中丰1陈秀宏2 封会芳3 1 ．唐山实创选煤科技有限责任公 2 ．河北科技师范学院欧美学院， 3 ．河北太行机械工业有限公司， 司，河北省唐山市，0 6 3 0 0 0 ； 河北省秦皇岛市，0 6 6 0 0 4 ； 河北省石家庄市，0 5 0 0 0 0 摘要介绍了重介质旋流器的技术现状、特点及其结构，指出现阶段实际使用中存在 的问题。针对存在的问题对旋流器的结构底流口直径、入料口的位置等进行了改进。改 进后的旋流器结构合理、加工维护方便、分选效果好、使用寿命长、价格低，技术性能 的稳定。 关键词重介质旋流器结构改进 中图分类号T D 4 5 5 ．7 文献标识码B S t u d ya n di m p r o v e m e n td e s i g no fh e a v ym e d i u mc y c l o n e C h e nZ h o n g f e n 9 1 ，C h e nX i u h o n 9 2 ，F e n gH u i f a n 9 3 1 ．T a n g s h a nS t r o n gC o a lP r e p a r a t i o nT e c h n o l o g yC O ．L T D ，T a n g s h a n ，H e b e iP r o v i n c e0 6 3 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ．E AC o l l e g e 。H e b e iN o r m a lU n i v e r s i t yo fS c i e n c e T e c h n o l o g y ，Q i n h u a n g d a o ，H e b e iP r o v i n c e0 6 6 0 0 4 ，C h i n a ； 3 ．H e b e iT a i h a n gM a c h i n e r yI n d u s t r i e sC O ．L T D ，S h iJ i a z h u a n gH e b e iP r o v i n c e0 5 0 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c tT h i sp a p e ri n t r o d u c e ds t a t u s ，c h a r a c t e r i s t i c sa n ds t r u c t u r eo fh e a v ym e d i u mc y - c l o n e ．a n dp o i n t e do u tt h a ti nt h ep r e s e n ts t a g ep r o b l e m se x i s t e di na c t u a lu s e ．I nv i e wo ft h ee x - i s t e n c ep r o b l e m s 。i m p r o v e m e n th a v eb e e nm a d ef r o mt h ec y c l o n es t r u c t u r e - - d i a m e t e ra tt h ee n d o fs t r e a mm o u t h ，p o s i t i o no fm a t e r i a le n t e r e d ．T h ei m p r o v e dc y c l o n eh a st h ef o l l o w i n ga d v a n t a g e s t h er e a s o n a b l es t r u c t u r e ，t h ec o n v e n i e n tp r o c e s s i n gm a i n t e n a n c e ，t h eg o o ds e p a r a t i o ne f f e c t ， t h el o n g e rs e r v i c el i f e ，t h el o w e rp r i c e ，a n dt h eh i g h e rs t a b i l i t yo ft e c h n i c a lp e r f o r m a n c e ． K e vw o r d sh e a v ym e d i u mc y c l o n e ，s t r u c t u r ep r o m o t i o n 1 概述 在选煤工艺日趋简化、选煤装备向大型化和高 效化发展的今天，重介质选煤是目前选煤方法中效 率最高的一种，具有分选效率高、分选密度调节范 围宽、对煤质变化的适应性强、处理能力大、易于 实现全过程自动化等突出优点，可以对各种可选性 煤进行高效分选作业，特别是对难选和极难选煤， 具有其它设备所无法替代的分选作用，已在很多选 煤厂得到广泛应用。其主选设备重介质旋流器具有 体积小、本身无运动部件、处理量大、分选效率高 等特点，成为选煤工业发展的首选，应用范围比较 广泛。 重介质旋流器的研究与改进设计 重介质旋流器的市场前景非常好。根据人料方 式的不同，可分为有压入料重介质旋流器和无压入 料重介质旋流器。两者在分选机理上并没有多大差 别，分选精度也基本相当。只是在使用范围上有所 不同。重介质旋流器的工作原理如下物料与悬浮 液混合，以一定压力从入介口沿切线方向进入旋流 器圆筒部分，由于离心力的作用，高密度物料移向 圆筒的内壁，并随部分悬浮液向下作螺旋运动，由 一二段连接进入二段，低密度物料即精煤集中在一 段中心，螺旋上升，经一段中心管进入溢流帽排 出；进入二段的物料按同样的原理中煤经二段溢流 帽排出，剩下高密度的物料即矸石，最后从底流口 排出。 7 3 万方数据 随着现代选煤技术的发展，重介质旋流器的性 能也不断提高。但是，在实际使用过程中，重介质 旋流器还存在以下问题旋流器底流口内径单一， 严重影响分选效果，由于旋流器的人料口在导向简 中间部分，会使导向筒底部位置的料不参加分选， 严重影响分选效率；检修困难。因此，唐山实创选 煤科技有限责任公司对其进行了研制和改进。 入介口 1 t2 3 4 5 入介口 I 图1改进前重介质旋流器的结构 1 一段溢流帽；2 一段中心管} 3 一段导向筒i4 一段直筒； 5 一段底部；6 一二段连接段} 7 一二段溢流帽；8 一二段中心管 9 一二段导向筒；1 0 一二段锥体；1 1 一底流口 2 研制改进过程 旋流器的几何形状、结构参数、工作条件等都 对旋流器的工作效果、使用寿命有着重要的影响， 而重介质旋流器的使用寿命已成为重介质选煤技术 推广应用的主要问题。从用户的反馈信息来看，旋 流器的主要磨耗处是入料根部及尾锥部。通过对旋 流器内部物流规律及能量损耗的研究，旋流器磨损 主要由切削磨损、摩擦磨蚀与撞击磨蚀等组成，3 者同时并存，相互交错。基于此，对旋流器进行了 以下改进。 2 ．1 结构形式的改进 2 ．1 ．1 底流口直径 原来生产的旋流器只有一种直径的底流口。但 在实际生产中，由于用户的分选密度或煤质的不 同，对相同旋流器的底流口的要求也不同。 通过调研不同用户的生产使用情况，并查阅了 大量的相关资料，根据实际生产的需要，每种规格 型号的旋流器配套几种不同直径的底流口。改进 后，不同用户根据生产需要选用不同的底流口。 2 ．1 ．2 旋流器入料口位置 原来生产的旋流器人料口在导向筒的中间部分 图2 。但是在实际生产中，由于入料口在中间部 分，当煤与介质进入旋流器内部的时候，在A 区 7 4 会产生旋流的死角。致使A 区内的煤堆积到一起， 导致A 区内的煤不参加分选，造成分选不彻底。 而改进后的旋流器人料口的位置与导向筒的底面在 一个平面上，这样就有效避免了这种情况的发生。 另外，改进前的旋流器在安装中心管的过程 中，如果螺栓长度选的不合适，就会把导向筒底部 的耐磨瓷砖顶坏，而改进后的旋流器则不会。 4 图2 导向筒 1 一中心管；2 - - 导向简；3 一入料口；4 一入料挡板 2 ．1 ．3 旋流器检修 原来生产的旋流器一段和二段直接连接在一 起。由于一段到二段的连接口比较小，这样就容易 造成没有破碎完全的料堵住出料口。根据用户反馈 回来的情况，对旋流器的结构进行了改进 见 图3 。 I 入料口 啡 ∑l 岳 t I 杏 m ●- 备 I 出料口 ～图3 一、二段连接段 1 一观察孑L 盖i2 - - 连接管 图3 为一段和二段的连接管，其中入料口与一 段底部尺寸相同，出料口与二段导向筒尺寸相同。 为了检修方便，将1 和2 间用螺栓连接在一起。这 样，在生产过程中，如果发生堵料现象，就可以将 1 与2 的连接螺栓拆开，将1 取下来，疏通后将1 与2 连接上，避免检修时将旋流器整台拆开，这样 就可以大大减少维修时间，降低维修的难度。 2 ．2 无加工铸造 为了解决加工方面的困难改 下转第7 8 页 中国煤炭第3 5 卷第1 2 期2 0 0 9 年1 2 月 万方数据 7 研究结论考虑到系统内各装置的相互影 响，各装置估计的年操作时间比只考虑单个装置本 身的操作时间要低；系统配置及产能均与专家的初 始输入产生了一些变化；罐区的设置更加合理。 表3 储■循环计算结果 4 结论 本文就化工厂的可靠性研究的基本研究思路、 研究方法及所用工具进行了介绍，并以典型的煤化 工装置为例介绍了研究结果。结果表明为了保证由 单个装置组成的工厂在生命周期内年均产量达到设 计产能，不仅要考虑各装置本身的可靠性，还要考 虑系统中各装置相互之间的影响及设置关键的储罐 作为缓冲，从而科学决定各装置的系列配置及产能 设计，合理设置储罐在流程中的位置及能力。本文 仅举出了一些例子作为参考来说明研究方法，在具 体的工厂设计中应详细考虑影响工厂可靠性的因 素，从而真正做到科学决策。 参考文献 [ 1 - 1W i l i a m s ，J ．P ．，P r e d i c t i n gp r o c e s ss y s t e m s ，H y d r o c a r b o ne n g i n e e r i n g ，J u l y2 0 0 1 [ 2 3J o n e s ，W ．，K u b e n k a ，J ．，L e d e t ，W ．，B u s i n e s sd r i v e n r e l i a b i l i t ya tM o b i l ’SB e a u m o n tr e f i n e r y ，M a r s h a l lI n s t i t u t e [ 3 ] B l a n n ，D ．R ．，R e l i a b i l i t ya sas t r a t e g i ci n i t i a t i v e t O i m p r o v eM a n u f a c t u r i n gC a p a c i t y ，T h r o u g h p u ta n dP r o f i t a b i l i t y ，M a r s h a l lI n s t i t u t e [ 4 ] C o c h r a n ，J ．K ．，M u r u g a n ，A ．，K r i s h n a m u r t h y ，V ．， G e n e r i cM a r k o vm o d e l sf o ra v a i l a b i l i t ye s t i m a t i o na n df a i l u r e c h a r a c t e r i z a t i o ni np e t r o l e u mr e f i n e r i e s ．C o m p u t e r s ＆O p e r a t i o n sr e s e a r c h ，E l s e v i e rS c i e n c eL t d ．，F e b r u a r y1 9 9 9 ． [ 5 ] D e k k e r ，R ．，G r o e n e n d i j k ，W ．，A v a i l a b i l i t ya s s e s s m e n t m e t h o d sa n dt h e i ra p p l i c a t i o ni np r a c t i c e ，E l s e v i e rS c i e n c e L t d ．，1 9 9 5 [ 6 ] A v o n t u u r ，G ．C ．，R e l i a b i l i t ya n a l y s i si nM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n gD e s i g n ，2 0 0 0 作者简介黄巍 1 9 8 0 一 ，硕士研究生学历，工程师。 目前就读于中国矿业大学 北京 管理学院，攻读博士学位， 就职于中国神华煤制油化工有限公司。 责任编辑康淑云 上接第7 4 页进了设计思路连接处不需加 工，直接铸成U 型连接盘 图4 。两连接盘连接 处先打磨平整，用密封垫圈来保证在1 ．5M P a 压 力下流体不渗漏。无加工铸造是一个创新。 髟时． 迄幼。 ．仔隶 ‘怂∥ 改进前改进后 图4 中心管法兰 由于不再有加工方面的困扰，从经济、耐用等 各方面综合比较，在材料方面选用了特殊配方的合 金耐磨铸铁。 3 结论 改进后的旋流器，不但延长了使用寿命，且结 构简单、合理，加工维护方便，分选效果好。更重 7 8 要的是能保证技术性能的稳定，满足生产工艺的要 求，并降低了生产成本，产生了很大的经济效益和 社会效益。经过1 年多生产实践的验证，此旋流器 在选煤行业中得到广泛应用，得到了广大用户的认 可。这也说明在旋流器方面的改进是成功的。 参考文献 [ 1 ] 王成师．对三产品重介质旋流器选煤工艺及设备的分 析和建议[ J ] ．选煤技术，2 0 0 5 1 E 2 ] 刘峰．一重介质旋流器选煤技术的研究与发展[ J ] ．选 煤技术，2 0 0 6 5 [ 3 ] 陈艳春．我国重介质旋流器选煤技术发展现状与今后 研究的重点[ J ] ．选煤技术，2 0 0 6 4 [ 4 ] 申克忠．旋流器选煤[ J ] ．选煤技术，2 0 0 5 2 作者简介陈中丰 1 9 8 1 一 ，男，河北唐山人，工程 师，毕业于河北理工大学，现在唐山实创选煤科技有限责 任公司工作。 责任编辑康淑云 中国煤炭第3 5 卷第1 2 期2 0 0 9 年1 2 月 万方数据