第四章-跳汰选煤分析

第四章跳汰选煤 第一节概述目前 最常用的选煤方法是跳汰选煤 重介质选煤和浮游选煤 跳汰和重介质选煤都是重力选煤方法 在我国选煤厂中 处理50毫米以下的原煤 实际选别深度都为0 5毫米 浮游选煤是根据煤粒表面的物理化学性质不同而进行选别的方法 用以分选0 5毫米以下的煤泥 在选煤厂设计时 主要是根据原煤的粒度 可选性和对精煤的灰分要求来确定选煤方法和机械设备 在垂直脉动的介质中按颗粒密度差别进行选煤的过程叫跳汰选煤 跳汰选煤所用的介质为水或空气 个别也用重悬浮液 以水作分选介质的叫水力跳汰 以空气作分选介质的叫风力跳汰 以重悬浮液作分选介质时叫重介跳汰 选煤生产中 以水力跳汰用得最多 脉动水流可用动筛 活塞或压缩空气建立 如图所示 动筛式跳汰机的筛板在水中上下运动 当跳汰箱向下运动时 水从筛孔进入箱内 形成上升水流 当箱体向上运动时 水从筛孔外流 形成下降水流 筛侧空气室跳汰机内由纵向隔板分为跳汰室和空气空 跳汰室内固定筛板 空气安上安装风阀 脉动水流是借风阀周期性给入和排出压缩空气来建立 压缩空气进入空气室时 迫使跳汰室水流上升 压缩空气从空气室排出时 跳汰室形成下降水流 由于动筛和活塞传动笨重 调控跳汰周期困难 所以现在广泛使用压缩空气来建立脉动水流 在跳汰室内水流升 降的最高和最低价差叫跳汰振幅 水流每分钟脉动的次数叫跳汰频率 水流升降一次所经历的时间叫跳汰周期 它与跳汰频率是倒数关系 在一个跳汰周期内脉动水流的速度随时间而变化 用脉动水流速度与时间绘制的曲线叫脉动水流特件曲线 跳汰周期特性曲线 它表示在一个跳汰周期内跳汰室里脉动水流速度的变化情况 第二节跳汰选煤原理一 床层松散床层松散是矿粒按密度分层的基本条件 只有床层松散 不同密度的矿粒才有可能在床层中获得相互转换位置所必需的空间和时间 上升水流的速度和加速度对床层松散起决定性作用 速度和加速度配合不当 可能使床层不松散或整起整落 只有大小适宜才可得良好的松散 在跳汰过程中 不同时间床层松散度不同 上升水流末期松散度最大 下降水流末期松散度最小 通常 跳汰粗粒煤所需的松散度比跳汰细粒煤要大 因而跳汰粗粒煤时水流振幅要大些 增大风量 筛下顶水量 可使松散度增加 提高频率 则使松散度减小 床层厚 矿粒密度大 床层松散度降低 二 分层原理图表示床层分层前后的位能状态 分层前 两种密度不同的矿粒均匀混杂 可以看成是一个密度均匀的整体 床层的重心位于床层的几何中心 分层后 密度大的颗粒集中在下层 密度小的颗粒集中在上层 床层的重心降低 可以看出两种矿物的密度差越大 分层前后的位能差越大 分层效果越好 显然 分层前后床层重心降低得越多 分层的效果越好 床层位能降低得越快 分层的速度越快 第三节跳汰机跳汰机是利用跳汰分选原理将入选原料煤按密度大小分选为精煤 中煤和矸石等产品的设备 当前工业上广泛使用空气脉动跳汰机 按照空气室在跳汰机中的位置 空气脉动跳汰机可分为筛侧空气室跳汰机 空气室在筛板侧面和筛下空气室跳汰机 空气室在筛板下面 跳汰机还可根据设备结构和用途 入料来源和粒度进行分类 一 筛侧空气室跳汰机跳汰室的宽度决定跳汰机的处理能力 受沿筛面宽度脉动水流均匀性的限制 筛侧空气宝跳汰机跳汰室的宽度一般不超过2 5m 跳汰机每段的长度决定物料在其中分层的时间 长度过大 物料在筛板上运行的时间过长 所以每格的长度一般为1 0 1 2m 生产过程中 机体内充满水 风阀周期地给入和排出压缩空气 使跳汰室内形成脉动水流 入选原煤在给煤机上加冲水润湿后落入跳汰机中 在脉动水流和水平水流的作用下 物料逐渐按密度分层并向排料端移动 调节风量和风阀周期可改变脉动水流的强度和特性 调节顶水还可改变脉动水流的强弱和水平水流的速度 因此生产过程中合理调配风 水 是改善分选效果的重要手段 1 CT型筛侧空气室跳汰机CT系列筛侧空气室跳汰机的跳汰面积从1 5m2到15m2 适合中小型选煤厂生产需要 CT系列跳汰机机体设计较为现想 克服了沿宽度方向的偏斜分层现象 所使用的风阀有3种类型 带调整套的旋转风阀 不带调转套的旋转风阀和电控气动风阀 以适应不同煤质的要求 达到最佳的分选效果 排料装置分手动和自动两种 手动排料装量由浮标 象鼻管和手动闸门组成 跳汰司机根据浮标在床层中的位置变化 调节象鼻管的开口和排料闸门的大小 自动排料装置由浮标装置 闸门自动提升机构和排气系统组成 以浮标的位移变化作为控制执行机构的依据 然后由执行机构来调节闸门的大小和排料量的多少 以控制排料速度 二 筛下空气室跳汰机筛下空气室跳汰机的空气室装在跳汰筛板下面 使脉动水流沿跳汰室宽度均匀一致 这不仅改善了跳汰机的分层效果 还使跳汰机可以向大型化 现代化发展 目前 国内生产使用的筛下空气室跳汰机 跳汰筛板面积已达43m2 1 X型筛下空气室跳汰机X型筛下空气室跳汰机有单段 两段和三段3种机型 有6m2到43m2多种规格 可适应不同分选要求的需要 图2所示为X5032K型筛下空气室跳汰机 X型跳汰机的主要特点是筛下每格内居中安放一个空气室 配备一个风阀和一个顶水管 空气室形状为顶部是最佳扩散曲线 下部为流线型导流板 见图3 此机型可使脉动水流迅速扩散 又可防止涡流产生 这种结构的优点是空气室内风量分布均匀 跳汰室内脉动水流波高一致 能耗少 它为设备大型化创造了条件 跳汰筛板采用不锈钢焊接筛扳 提高了筛面开孔率 开孔率可达75 以上 从而减少了风 水用量 提高了处理能力和分选效果 该型跳汰机按不同要求有不同形式的自动排料装置 对于块煤跳汰机 采用垂直闸门加排气阀的排料装置 由浮标检测重物料层厚度 溢流堰控制床层厚度 闸门高低控制排放厚度 排气阀控制排放速度 对于不分级煤和末煤跳汰机 采用液压水平排料机构 以避免物料越过溢流堰时产生混乱现象 三 动筛跳汰机动筛跳汰机由盛水的机体 带筛板的筛箱 驱动机构和排料机构等组成 筛板装在筛箱底部 驱动机构是作往复运动的液压油缸活塞杆 它安装在机体上 通过液压阀来调节其运动特性 溢流堰下前方安有可调闸门 调节溢流堰和筛板之间开口的大小 溢流堰下方筛板末端装有排矸轮 控制排矸量 提升轮用隔板分为前后两段 每段用筛板分成若干小格 以捞取煤和矸石 卸入溜槽 动筛跳汰机在分选过程中 机体内充满一定高度的水 位于水中的筛箱在液压缸的驱动下 绕销铀作上 下摆动 原料煤给人筛箱后 在筛板上形成床层 筛箱上升时 水介质相对于颗粒向下运动 筛箱下降时 水介质相对于颗粒形成上升流 颗粒在水介质作干涉沉降 实现按密度分层 在分选过程中 松散度是由动筛的运动特性决定 而不是风水制度 分层后的轻产物越过溢流堰 落人提升轮的后段 由提升轮提起倒人煤溜稿 排出机外 重产物经排矸轮落入提升轮前段 倒人矸石溜槽排出机外 透筛的细粒物料由机体底部排料口排出 四 空气脉动跳汰机的主要部件跳汰机主要由机体 筛板 风阀 排料装置 浮标装置等组成 跳汰机的机体承受跳汰机全部重量和脉动水流产生的动负荷 筛板的作用是承托床层 与机体一起形成床层分层的空间 控制透筛排料速度和重产物床层的水平移动速度 为了减小脉动水流和透筛排料的阻力 要求筛板有较大的开孔率 一般筛板的开孔率25 35 增大筛孔 能减少水流阻力 加强下降水流的吸啜作用和透筛排料 但筛孔过大会使轻产品透筛损失 筛板的倾角与床层中重产物的移动速度 筛板两端床层的厚度差有关 重产物含量多时 筛板倾角应大些 通常第一段筛板倾角大于第二段 采用人工床层透筛排料时 筛板水平安装 风阀周期性地使空气室与风包或与大气相连或隔绝 从而在跳汰室造成脉动水流 主要有以下三类 旋转风阀 盖板式电控气动风阀以及滑阀式电控气动风阀 电控气动风阀型式较多 其共同特点是 跳汰频率和风阀周期可任意调节 进气口和排气口的关 开速度快 举起床层的爆发力强 大大提高跳汰机的分选效果和处理能力 排料装置是将床层中按密度分好层的物料 准确地 及时地和连续地排出 以保证床层稳定和产品分离的重要部件 在跳汰机中 要使原料分层良好 必须保持一定的床层厚度 如果排料不当造成床层过厚或过薄 都会使分层搅乱 影响分选效率 降低处理能力 跳汰机重产物的排放方法有筛上排料 闸门排料 和透筛排料两种 后者仅限于粒度小于筛孔的细粒物料 轻产物是随水流经溢流堰排出 人工床层在跳汰机筛板上铺设的粒度大于筛孔 密度大于重产物的物料层称为人工床层 其作用是控制透筛速度 既使全部需透筛的高密度矿粒能透筛 又防止低密度矿粒混入其中 由于人工床层的粒度 给料最大粒度的3 4倍 和密度 略高于需透筛排料的矿粒最大密度 都较大 因而它总是位于床层的底层 为使人工床层在跳汰过程中不作水平移动 并保持厚度均一 在筛面上设有格框 人工床层的厚度影响透筛排料速度 厚度大 排速低 重产物纯 反之亦然 但床层厚度确定后 则主要通过下降水力的抽吸力来调节排料 第四节影响跳汰机分选效果的因素跳汰机的分选效果既取决于原煤性质 又取决于设备状况 还取决于跳汰司机的操作技艺 一 跳汰机正常生产的标志1 正常生产的表现现象 1 跳汰机各段洗水脉动均匀平稳 风阀侧和操作侧水面同步起落 这表明各空气室内压力变化规律协调 跳汰过程正常 2 床层厚度在短时间内无大的起伏 3 跳汰机内表层水厚小于50mm 最薄处呈现出鱼鳞被 由表层颗粒引起 两侧水速相同或差别不明显 这表明顶水和冲水用量适当 分布均匀 2 正常生产的触觉探测跳汰机司机应用探杆等触觉手段检验床层状态 并作为调整依据 要探明的内容有 1 每一个跳汰周期必须切实完成 即下一个跳汰周期开始前床层应密实 否则得不到理想的分选结果 2 床层起振有力 上 下分层起振不脱节 上 下分层之间产生空档对细粒分选尤为不利 3 床层紧一松一紧的变化节奏明显 4 水流下降时有足够的吸啜力 只有吸啜力够 司机才能酌情调节 3 正常生产的科学依据观察与探测虽然能判断分选过程 但只是粗略的感觉 并非精确的数据 因此 要用煤样的快速浮沉或快速化验结果指导生产 二 跳汰机有效操作的条件在实际生产中有许多影响跳汰过程和分选结果的因素 这些因素不是调节因素 却是有效调节的前提条件 较明显的有以下几个方面 1 沿跳汰机宽度给料质量要均匀 入料粒度和质量偏析 跳汰司机无法通过操作解决 2 均匀喷水 使原煤在入选前完全润湿 不产生干煤浮团 3 跳汰机筛板孔径 开孔率和安装角度等参数对分选结果和处理能力影响极大 又是不可调的因素 必须预先选定好 4 经常清理铁器异物 疏通堵塞的筛孔 5 维护好人工床层 6 维护和检修好可调部件 可调部件是跳汰司机实现操作技艺的手段 任何可调部件的失灵和失控都应立即查明原因 迅速恢复 否则 跳汰司机将对恶化了的跳汰过程束手无策 三 影响跳汰分选的因素影响跳汰机分选效果的因素有入料性质 煤种 粒度组成 密度组成 形状 硬度 泥化程度 设备特征 结构特征 筛板倾角 筛孔形状和大小 人工床层 排料方式 风阀形式 和操作管理 给料状况 洗水浓度 周期待性 风量 水量 闸门和透筛排料 1 原料和给料入选原料均质是保证跳汰制度稳定 减少设备过载或负荷不足 提高分选效率等的重要条件 因此 分选性质差别较大的几个矿井或煤层的原煤时 应尽量采取配煤措施人选 条件不具备时实行轮换入选 除原料均质化外 给料速度也应均匀 以保持跳汰床层稳定 并在一定风水制度下保持床层处在员优的分选状态 相反 如果给料时多 时少 时断 时续 导致床层不稳定并经常变化 对分选不利 此外 沿跳汰机入料宽度分布不均匀 也会造成床层局部松散度不一样 降低分选效果 2 频率和振幅脉动水流的振幅决定床层在上升期间扬起的高度和松散条件 频率决定一个既汰周期所经历的时间 床层所需扬起的高度与给料粒度和床层厚度有关 粒度大 床层厚 松散床层所要求的空间大 时间长 这时应采用较大的振幅 但振幅也不宜过大 否则床层太散 易造成矸石污染 下降水流吸啜过强 易造成精煤损失 反之 粒度小 床层薄 应采用较高的频率 因为细精分层速度慢 采用较高频率的可加速分层过程 提高处理能力 但频率过高会缩短跳汰周期 使床层得不到松散 频率只能通过改变风阀的转数来调整 振幅主要通过改变风压 风量 调节风门 风阀进气孔和排气孔面积及频率加以控制 3 风量和水量风量可改变脉动水流的振幅 从而调节床层的松散度和透筛吸啜力 通常跳汰机第一段的风量要比第二段大些 同段各分室的风量由入料到排料依次减少 跳汰机用风量和风压指标可参考表4 11 跳汰选煤用水分顶水和冲水 冲水的作用是润湿给料和运输分选物料 冲水用量约为总水量的20 30 顶水的作用是补充筛下水量 从而增强上升水流 减弱下降水流 前段的顶水将成为后段的运输水 顶水量约占总水量70 80 增加顶水 能提高床层松散度 减弱吸啜作用和透筛排料 跳汰机分选不分级煤时循环水用量约为2 3m3 t 选块煤时约为3 3 5m3 t 选末煤时约为2 2 5m3 t 在顶水分配上 第一段用量比第二段大 而且每段的分室通常也是由人料端到排料端依次减少 4 风阀周期风阀周期特性决定脉动水流的特性 选择风阀周期特性的原则是 在维持床层上升后期充分松散的条件下 尽量缩短进气期 延长膨胀期 有一个足够的排气期 同时由于第一段的床层厚且重 所以第一段的进气期通常比第二段长些 而第一段的膨胀期却要比第二段短一些 在实际操作时应注意3点 在同一段中各分室的风阀周期特性要保持一致 否则床层运动不协调 两段的风阀周期特性应相差180 否则在溢流堰处会发生水流撞击 风阀的旋转方向要正确 应产生进气 膨胀 排气的周期 否则严重影响产品质量和处理量 5 床层状态床层的运动状态决定矿粒按密度分层的效果 因此 要保持床层处于有利于分选的工作状态且稳定 床层愈厚 床层松散所需的时间愈长 若床层太厚 在风压或风量不足的情况下不容易达到要求的松散度 减薄床层 能增强吸啜作用 有利于细粒级分选并得到较纯净的精煤 但如果床层太薄 吸啜作用过强 精煤透筛损失将增加 同时床层不稳定 带来操作困难 提高床层松散度可以提高分层速度 但同时又增加矿粒粒度和形状对分层的影响 不利于矿粒按密度分层 床层松散度一般用探杆凭经验探测 要求在上升水流后期整个床层都能达到适度的松散 如果矸石层松散不好 床层过死或床层上部出现硬盖 都将严重影响产品质量 6 产物排放按密度分好层的床层 应及时 连续 合理地排出跳汰机 重产物的排放速度应与床层分层速度 矸石 或中煤 床层的水平移动速度相适应 如果重产物排放不及时产生堆积 将污染精煤 影响精煤质量 如果重产物排放太快 又会出现矸石 或中煤 床层过薄 甚至排空 使整个床层不稳定 从而破坏分层 增加精煤损失 在保证矸石中精煤损失不超过规定指标的条件下 矸石段排矸量要尽量彻底 使排矸量达到人选矸石量的70 80 以改善第二段的分选条件 使用自动排矸的跳汰机 其垂直闸门的开启高度约为最大块矸石粒径的1 5 2倍 开得太大容易损失精煤 使用浮标检测装置 浮标的实际密度约比该段的分选密度低0 1 0 15g cm3 四 操作及维护开车前需重点检查以下几点 1 各风压表应正常复位 分室蝶阀应灵活 好用 2 电磁阀应工作可靠 具体检查方法是 在通气使用前 必须先试通电 通电时能清晰地听到吸合声 即可投入使用 3 电控系统接通电源后 注意检查交流电源电压应在220V左右 4 排料装置应正常 无卡住现象 检查岗位内的斗式提升机是否正常 5 各处溜槽 管道应畅通 各风 水阀门应灵活好用 6 自控装置各部位灵活可靠 各控制 显示仪表应灵活 可靠 7 按正常生产的风量 水量对所有的风 水阀门校对一次 正常操作 1 开车前必须发出不少于10s的开车信号 2 接到开车信号后 确认检查无误即可回答开车 就地启动时 按逆煤流进行 待下一道工序及鼓风机 循环水泵等辅机开车后 再开动跳汰机的斗式提升机 风阀及总水门 给煤机开始给煤 然后逐段开动排料装置 3 开车时 根据煤质和正常生产经验 以调到中等给煤量为宜 4 各段床层形成后 根据床层厚度 松散度和运动情况 调整风 水量 使给煤量 风 水得到最佳配合 5 水的运用包括冲水和顶水 顶水与风的共间作用决定着水流的运动性和跳汰机周期 冲水作为运输 其大小应以冲动原煤 不堵溜槽及煤进入跳汰机不起干燥团为原则 以小为宜 顶水流量阀门从入料端第一个阀门开启最大 顺料流方向依次递减 6 产品快速检查结果出来后 应对给煤量 风量 水量 排料情况进行