| 标题 | 水煤分离旋流器的结构改进 |
| 范文 | 冯智聪袁王志鹏袁熊宇袁周傲飞袁薛坤袁李毅华
摘 ?要：水煤分离是选煤厂提高生产效率的重要一环。针对目前水煤分离所用的旋流器存在分级效率低、更换周期快、使用寿命短等问题，提出了对水煤分离所用旋流器的改进方案。通过比较整体式旋流器和分体式旋流器的优缺点，设计出采用渐开线进浆方式和耐磨特种聚氨酯溢流管的分体式旋流器结构，提高了旋流器的工作效率和使用寿命。 关键词：水煤分离;旋流器;分级效率;结构改进 1 ?旋流器工作原理 旋流器是一种常见的分离分级设备，采用离心沉降原理。当待分离的两相混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后，在圆柱腔内产生高速旋转流场，如图1所示。混合液中密度大的组分在旋流场的作用下，同时产生沿轴向向下运动和沿径向向外运动，在到达锥体段沿器壁向下运动，并由底流口排出，这样就形成了外旋涡流场;密度小的组分向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成一向上运动的内涡旋，然后由溢流口排出，达到了两相分离的目的。 2 ?旋流器结构分类 水煤分离所用的旋流器从结构上主要有整体式旋流器和分体式旋流器两种[1]。整体式旋流器在结构上是一体的，而分体式旋流器分成若干部分进行加工，最后通过组装成为一体。 2.1 ?整体式旋流器结构及其特点 整体式旋流器是由入料管、溢流室、溢流管、圆柱体、锥体等部分组成，如图2所示。其中两个关键部件圆柱体和锥体是采用低碳钢材料，整体浇铸而成，并在其内部附上耐磨刚玉（陶瓷）。 （1）优点：内部附上耐磨的陶瓷材料，大大增强了其耐磨性能，从而延长了其使用寿命;耐磨的陶瓷材料脱落或磨损，可以很容易替换;整体式的外壳磨漏也可通过补焊的方式进行修补;能够在相当长的时间内保持产品各项性能指标的正常[2]。 （2）缺点：加工难度大，遇到局部磨损必须进行整体更换，因此维护成本很高;由于整体式旋流器结构尺寸大，加工和安装十分困难。 2.2 ?分体式旋流器结构及其特点 分体式旋流是由入料管、溢流室、溢流管、圆柱体、上锥体、中锥体、下锥体等部分组成，如图3所示。其中5个强度要求较高的部件圆柱体、上锥体、中锥体、下锥体和底流口是采用高铬合金，通过单独铸造的方式加工而成。 （1）优点：分体铸造相对整体铸造难度较小，更容易加工，局部发生破损或磨损可通过局部更换破损或磨损部位进行修补，因而可以减少维护的成本，因为采用分体铸造，安装起来较为容易。 （2）缺点：使用过程中各部件磨损程度不同，各个部位的更换周期也就不同。通常磨损程度是从圆柱体、上锥体、中锥体到下锥体逐渐增强，更换每个部件的周期逐渐变短，当局部更换某一部件时，在两个部位的连接处就会形成一个接痕。通过分析旋流器的工作原理可知，高密度水煤混合物悬浮液在旋流器内作向下的螺旋运动时就会产生较大的阻力，容易产生煤中带矸石的现象，严重影响分选;同样若在加工时尺寸控制不当，在安装的时候就会使某两个或多个部位难以正常配合产生错位，就会形成阶梯，不利于分选;一般情况下在阶梯处磨损很快，严重降低了旋流器的使用寿命;另外维护过程中进行补焊难度也较大[3]。 3 ?水煤旋流器结构改进 3.1 ?采用渐开线形进桨方式 将水煤浆以一定的压力下沿着渐开线方向流进旋流器，水煤经过离心力场的离心作用，会使大颗粒的煤随外旋流运动到底部，进而从底流口排出大颗粒的煤，细颗粒的水煤随内旋流运动到上部，进而通过上部的溢流口排出细颗粒的水煤，如图4所示。之前的旋流器（与旋流器轴线垂直的纵截面）大多数是切线形，然而，这种进浆方式不仅使得筒体上顶盖的磨损加速，而且磨损整个旋流器内壁，使内壁产生螺旋线槽，严重缩短了旋流器的使用寿命[4]。渐开线形进浆方式能够变刻槽磨损为均匀磨损，逐渐使水煤浆到达筒体前预先定向，从而减少紊流的现象，有效预防跑粗现象的发生;另外，渐开线形进浆方式在获得同样分离效果的时候，可以采用尺寸较大的溢流口。这样的水煤入口可降低水煤进入旋流器的压力，增大旋流器的处理能力，提高分离效率。 3.2 ?旋流器安装位置的改进 在水煤浆分配器径向的垂直位置上安装旋流器，使旋流器溢流出来的粒度小的水煤流入倾斜式溢流箱，进而粒度小的水煤可以经溢流总管流出，旋流器底部大颗粒水煤由倾斜式底流箱流出。这种安装方式可以使得安装方便、旋流器和其他机构整体紧凑、处理水煤的能力增大[5]。 3.3 ?旋流器溢流箱和底流箱耐磨性的改进 为了提高溢流箱和底流箱的抗腐蚀性以及耐磨性，使溢流箱和底流箱的箱底、箱壁附上高耐磨的材料，如铝陶瓷等，以增强箱体耐磨性，提高其使用寿命。 3.4 ?溢流管的改进 采用耐磨管道（铁管）使用中发现铁管底流经常有夹细现象，分级效率较低。其原因有①压力过高或过低;②底流口直径大;③溢流管直径过小;④底流口有磨损。 改用材质为耐磨特种聚氨酯（软管），在实际使用中发现，底流排料呈"伞状"且底流夹细现象有所好转，更换后的软管的分级效率高于铁管[6]。 4 ?结论 水力旋流器是用于分离煤泥水中粗颗粒煤泥的设备，有效解决水煤分离的技术仍是未来发展和研究的方向。目前水煤分离所采用的旋流器的分级效率不高，使用寿命低都制约着水煤分离旋流器的推广和应用。因此研究水煤分离旋流器的原理和结构，进一步通过改进旋流器的结构来提高生产效率也是水煤分离技术的一个发展方向。本文通过分析整体式和分体式旋流器的特点，提出了改进旋流器的一些方案，提高了水煤旋流器处理粗煤泥能力，减轻了煤泥水处理系统的压力。 参考文献： [1] 贾洪福.整体旋流器与分体旋流器比较[J].矿山机械，2006（4）：160. [2] 哀运洪，王伯尧.水力旋流器的发展现状[J].矿冶工程.1983（8）：28-29. [3] 张彩杰.FX350-GT型水力旋流器组在潘三选煤厂的应用[J].煤质技术，2011（4）：64-67. [4] 石德明.选煤用水力旋流器的近期发展[J].矿山机械.1988（6）：8-15. [5] 马洁珍，林瑞腾，龙道湖.优化旋流器结构参数提高磨矿细度的生产实践[ J].矿冶， 2007（9）：18-22. [6] 刘峰，钱爱军，郭秀军.重介质旋流器选煤技术的研究与发展[J].选煤技术，2006（9）增刊：1-8. 安徽省大学生创新训练项目资助：201310361183 |
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