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黑龙江科技学院 备课笔记 第9次课 授课时间2004年3月30日 章节及主要内容 第三章 离心脱水机 主要内容惯性离心脱水机的工作原理、刮刀卸料离心脱水机结构及影响因素及振动离心脱水机的工作原理。 重点内容各种离心脱水机的工作原理及影响因素。 难点内容惯性离心脱水机和振动离心脱水机的工作原理。 参考资料重力选矿、分离技术选煤厂辅助设备。 教学手段面授。 扩展内容 教学后记 二、离心脱水机 离心脱水机分为过滤式和沉降式两大类。过滤式离心脱水机主要用于较粗颗粒物料的脱水，如末煤和粗煤泥的脱水；沉降式离心脱水机主要用于细颗粒物料的脱水，如浮选精煤、尾煤和细泥的脱水。 过滤式离心脱水机按卸料方式可分为惯性卸料、刮刀卸料和振动卸料三种。 （一）惯性卸料离心脱水机和离心脱水的特点 惯性卸料离心机工作原理如图3-7所示。其主要工作部件是筛篮，经传动轴自电动机带动旋转，湿物料给到筛篮中心，受离心务的作用被甩到筛篮壁上而形成沉淀物层，水分通过沉淀物层和筛篮上的筛孔排出，从而实现物料和水分的分离。 从图3-7的受力分析可得CLmω2r P CLcosα N CL sinα 式中，α为筛篮的半锥角。若物料与 筛面的滑动摩擦系数为f，物料沿筛 面滑动时的摩擦力F为 FPf CLcosα 显然，只有当N大于F时，物料才能 沿筛面滑动，则有tanα大于f；若 物料沿筛面滑动的摩擦角为β则有 ftanβ 根据上两式有α大于β 即是说，只有当筛筛的半锥角大于物料沿筛面滑动的摩擦角时，物料才能沿筛面滑动而完成脱水。由于惯性卸料离心机有此限制条件，从而导致其处理量小、脱水效率低，目前已经不再生产，现已被刮刀和振动卸产离心机所取代。 离心脱水机是利用离心力而实现固液分离的，其离心力要比重力场中的重力大上百倍甚至上千倍，通常用分离因数表示这一关系，有时以称离心强度，用Z表示。分离因数在离心力场中所产生的离心加速度和重力加速度的比值。 ZaL/gRω2/gRπ2n2/900g 式中R旋转半径，cm ω角速度，s-1 n转速，r/min， g重力加速度，到g981cm/s2 分离因数是表示离心力大小的指标，也是表示离心脱水机分离能力的指标。分离因数Z越大，物料所受离心力越强，越容易实现固液分离。而离心机的分离因数与筛篮转速n的平方和旋转半径的一次方成正比。采用提高转速提高分离因数比通过增加半径提高分离因数更加有效。因此离心机的结构常采用高转速、小直径。 由于煤粒较脆、容易粉碎，过高的分离因数必将使煤粒粉碎度提高而增加脱水过程煤粒在滤液中的损失，同时设备的磨损增大，动力消耗亦相应增大。一般过滤式离心脱水机的分离因数常 在80120之间。用于细颗粒物料脱水的沉降式离心胨中水机的分离因数常在5001000之间。 （二）刮刀卸料离心脱水机 1、与惯性离心脱水机的主要区别是用刮刀把已经脱水的物料强近排出的。 2、刮刀式卸料离心脱水机的结构（以LL9型为例） 由五部分组成传动系统、工作部件、机壳、隔振装置和润滑装置。机壳为不动部件，主要对筛网起保护作用并降低从筛缝中甩出的高速水流速度。隔振系统是为了减小离心脱水高速旋转时对厂房造成的振动。润滑系统则是为了保证传动系统灵活运转。传动系统和工作部件是主要的部分。 ①传动系统LL9型离心脱水机传动系统的主要部件是一根贯穿离心脱水机的垂直心轴，其外有空心套，下部装有减速器。空心套轴和心轴通过齿轮与由电动机带动旋转的中间轴连接。空心套与心轴分别与筛篮和刮刀转子相连，同时旋转且方向相同。这是由于相连的传动齿轮齿数不同而得到的。 ②工作部件工作部件由筛篮3、钟形罩5、刮刀转子8、给料分配盘4和筛网9组成。筛篮和刮刀结构如图3-9所示。 筛篮上有扁钢焊接成的圆骨架上，上面绕着断面为梯形的筛条，筛条由拉杆穿在一起，从而构成整体结构。筛篮用螺栓安设在钟形罩的轮缘上。钟形罩旋转时筛篮便一起旋转。筛篮是过滤式离心脱水机的工作面，必须保证内表面呈圆形才能保证筛面与螺旋刮刀之间的间隙。筛篮上的筛条顺圆周方向排列，筛条缝隙通常为0.50.35mm。较小的筛缝可减轻筛条的磨损、延长筛面的寿命，并减少离心液中的固体含量。因此，在保证水分的前题下应尽量减小筛缝。 2、影响因素 ①筛篮和刮刀转子之间的间隙对离心脱水机的工作有很大影响。间隙减小，筛面上滞留的煤量随之减小，离心脱水机的负荷降低，可减小筛网被堵塞的现象，有利于脱水过程进行。若间隙大，筛面上将粘附一层不脱落的物料，新进入设备的料流只能沿料层滑动。这样，一方面会加大物料移动阻力，在相同处理能力情况下使负荷增加、动力消耗增大，并增加物料的磨碎作用；另一方面，增加了泄出水分必须通过该粘附的物料层的排泄阻力，从而降低脱水效果。因此，筛篮和刮刀之间的间隙是离心脱水机工作中调整的主要因素之一。对于螺旋刮刀卸料的离心脱水机，间隙要求为21mm。可通过增减心轴凸缘上的垫片而使刮刀转子升高或降低，以调整二者之间的间隙。筛篮与刮刀转子之间的差速使脱水物料被近按设计的刮刀螺旋线移动，移动的煤流与筛缝斜切，使筛缝有效宽度变大，如图3-10所示。当筛缝宽度为b、物料运动轨迹与筛条之间夹角为β时，筛缝的有效宽度应为Bb/sinβ。 ②螺旋角β随刮刀螺距的增大而增大。因此，随螺距增大筛缝的有效宽度B减小，水流难以通过。但是，煤流沿螺旋张的运动速度加快，可增加离心脱水机的工作有很大意义。 ③分配盘用于使物料均匀地甩向筛篮内壁，以改善离心脱水机的工作效果。分配盘由球墨铸铁铸成并用螺栓固定在刮刀转子上，因此分配盘随刮刀转子一起转动。分配盘如图3-11所示。LL-9型离心机处理能力为40-50t/h。 （三）振动卸料离心脱水机 振动卸料离心脱水机比较晚，机型很多，但主要差别是振动系统和激振方法不同。目前生产的振动卸料离心脱水机的分离因数一般在60140之间，适用于013mm的物料脱水。 振动卸料离心脱水机的传动机构，使筛篮既绕轴做旋转运动又沿轴向振动，因此，可强化物料的离心脱水作用，并促使筛面上的物料均匀地向前移动。物料层抖动还有助于清理过滤表面，防止筛面被颗粒堵塞，减轻物料对筛面的磨损等作用。振动卸料离心脱水机分卧式和立式两种。前者有WZL1000型、TWZ1300型等；后者有VC48和VC56等引进设备并已有仿制。我国的型号为TZ12和TZ14。 1、卧式振动离心脱水机（以WZL1000为例介绍其结构和工作原理） （1）卧式振动离心脱水机的工作原理 在卧式振动离心脱水机中，物料在筛篮内除受径向旋转的离心力作用外，还受轴向振动的惯性力作用，重力因为比离心力小得多，因此可将其忽略不计，物料在筛篮中的受力分析如图3-12所示。 物料在运动过程中，其振动惯性 力的方向和绝对值都是变量。下面讨论 惯性力向右达到最大值时的情况离心 力C和振动惯性力J均可分解为对筛面 的正压力CP和JP以及沿筛面的切向分 力Ct和Jt。如果筛篮的半锥角为α，则 分力分别为 CPCcosα; CtCsinα; JPJsinα; JtJcosα 图3-12 振动离心脱水机物料的受力分析 如果两个切向分力之和大于磨擦力，物料就可克服磨擦力而向筛篮大直径端运动即卸料端运动。若磨擦系数用f表示，物料能在筛面上滑动的条件应为 CsinαJcosα＞fCcosα-Jsinα 整理后得 tanαfC-J/CfJ 煤与金属筛网之间磨擦系数为0.30.5。考虑筛网经较光滑，由于振动作用物料又不是处于密集状态，所以磨擦系数取小值、磨擦角相当于17，而筛篮的半锥角常在1015之间，因此单靠离心力的切向分力Ct物料不可能沿筛面滑动。由于振动惯性力的切向分力Jt的方向和绝对值都是变量，因此两个作用力的切向分力之和也是变量。当其合力大于磨擦力时，物料在筛面上可向排料端运动；当合力小于磨擦力时，物料停止运动。即是说，物料在筛篮中是间断运动的。筛篮的锥角越大，物料向排料端运动的速度亦越大。在物料运动和停止的交替过程中，物料处于松散状态，可促使水分通过物料间空隙排出，从而强化细粒物料的脱水作用、改善脱水效果。 （2）卧式振动离心脱水机的构造 由工作部件、回转系统、振动系统、润滑系统四大部分组成。 筛篮是离心脱水机的主要工作部件，由筛座和筛框两部分组成。如图3-14所示。筛框是一焊接件，它先将支杆、横梁和不锈钢楔形筛条在接角焊机上焊成扇形筛板，然后压成弧形并在专用胎具上拼焊而成。筛条按锥母线排列，筛缝宽度为0.25mm。筛篮报废也可按工艺要求面定，对于末精煤脱水，筛缝的磨损极限可定为实际缝宽度大于0.6mm的数量超过90时报废。可用标准的筛测尺检测。筛座是一个铸钢件，上有锥形突出部分，可叫做分配锥。它与底座间由四个羽板相连而铸成一体。分配锥的作用是用来减少给料对筛篮底部的冲击力，并将物料均匀送入筛网。 回转系统是使筛篮旋转的系统，包括传动装置、主轴装置和支承装置三部分。 为了适应设备大型化的发展，现又研制了TWZ1300型卧式振动离心脱水机。该机将原来的振动系统改为双质量的非线性振动系统，并用环形剪切弹簧代替了原来的短板弹簧，提高了离心脱水机的工作稳定性，改善了其脱水效果。 2、立式振动离心脱水机 立式振动离心脱水机已从美国引进，其型号为VC48和VC56两种。该设备可用于750.5mm物料的脱水，其结构如图3-15所示。 其工作原理物料经入料漏斗进入离心脱水机并均匀地分配到筛篮底部。在摩擦力的作用下，逐渐加速并达到和筛篮同速运动。筛篮除做旋转运动外，同时还做垂直振动。物料在振动力作用下，沿筛篮表面向上运动，在此过程中水分通过筛孔排出，脱水后产品最终从筛篮顶部进入卸料区。振动作用使物料处于松散状态，促进固液分离、提高物料脱水的作用。 四过滤型离心脱水机工作效果评价 1、过滤型离心脱水机工作效果的评价 从两方面进行评价一是脱水产品的水分，二是离心液中的固体含量；同时希望在脱水时有降灰作用，物料在脱水过程中粉碎程度应尽可能地低。理想的离心脱水机应具有脱水后产品水分低、离心液中固体含量低、脱泥降灰效果好和粉碎度低等特点。 2、离心脱水机工作效果的影响因素 有两个机械结构和工艺条件因素，其中，机械结构因素有 ①分离因数分离因数反映离心力的大小，它由转速决定并影响脱水后产品的水分。通常产品水分在10以下时，再提高分离因数不但不能降低产物水分，反而会增高离心液中的固体含量而增加物料在离心液中的损失。水分在10以上时，提高分离因数可增强离心机的脱水作用、降低产品水分。 ②筛篮的结构参数由于物料在螺旋卸料离心脱水机中的运动速度由筛篮与刮刀的相对转速决定，所以筛篮的高度和半锥对螺旋卸料离心脱水机影响并不大。振动离心脱水机的筛篮高度越大，产品水分越低；而半锥角主要影响离心液中的固体含量，锥角越小离心液中固体含量越低，对水分影响较小。筛篮直径主要影响设备的生产能力。不当地提高生产能力，可使筛面上物料层过厚而影响脱水过程顺利进行，增加脱水后产品水分。 ③筛网特征筛网特征主要指筛缝宽度。螺旋卸料离心脱水机和振动卸料离心脱水机都采用条缝筛网，缝宽常为0.25-0.5mm。在一定范围内，缝宽对脱水后产品水分影响不明显，而对物料在离心液中的损失有较大影响，缝宽与损失几乎成正比。 3、刮刀卸料离心脱水机与振动卸料离心脱水机之比较 在入料水分相近时，刮刀卸料离心脱水机的产物水分较低，其原因主要是离心强度较大。当入料粒度组成相似时，卧式振动卸料离心机的离心液浓度较低。对于放料的粒度上限振动卸料的设备适应性较强，最大甚至可达60mm，而刮刀卸料的设备入料粒度最大不能超过25mm。另外，振动卸料的离心强度较小，对煤的破碎程度比较低。 11
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