煤泥水分级、浓缩与澄清设备(安徽理工)

第七章煤泥水分级、浓缩与澄清设备7.1自然沉降过程的基本概念及计算7.1.1基本概念(一)水力分级在介质(水或空气)中，物料依其沉降末速的差别分成若干粒级的作业称分级，水力分级就是以水为介质的分级。(二)浓缩借助重力或离心力作用提高煤泥水浓度的过程称为浓缩。(三)澄清在浓缩的同时，获得固体含量很小的溢流水，这个过程被称为澄清。水力分级、浓缩和澄清这三种作业，虽然在工艺要求上有所不同，但从原理和过程来说都是相同的，都是根据颗粒在水中沉降末速的差异。通过调节煤泥水在容器中的停留时间，从而满足三种作业在工艺上的不同要求。7.1.2自然沉降过程计算(一)计算 原则 组织架构调整原则组织架构设计原则组织架构设置原则财政预算编制原则问卷调查设计原则 现设容器长L(m)，宽B(m)，则面积为F=LB(m2);煤泥水以W(m3/h)的流量从一端流入，并以大致的流量从另一端溢出。其过程如图3-1所示。再假设容器有足够深度，上部存在一个水平流动层，其厚度是H(m)，平均流速为u(m/h)，则煤泥水在容器中平均停留时间为t1设粒度为d的煤泥颗粒沉降末速为v(m/h)，它从水面开始下沉h(m)所需时间为t2此煤粒从入料端的水面开始下沉，同时受到水平流动的影响向排料端运动，运动轨迹如图3-1中虚线所示。如果这个粒度为d的煤泥颗粒，在水平方向行走L(m)之后，在垂直方向恰好下沉h(m)，此煤粒的粒度称为理论分级粒度图3-1自然沉降过程示意图上式为煤泥水流量容器面积(一般称沉淀面积)和煤泥沉降末速的关系，不同煤粒粒度d和密度δ，有其相应的沉降末速v，如果v值已定，由上式可知，煤泥水的流量W和所需的沉淀面积F成正比，当流量W已知，则v值与所需沉淀面积F成反比。(二)煤泥分级需用沉淀面积计算首先计算粒度为d的煤粒自由沉降末速v0。由于煤粒在煤泥水中的沉降速度应按干扰沉降计算，公式如下：Vst=mn×v0cm/s(3-6)式中vst——干扰沉降末速,cm/s；m——松散度，；ｇ——入料浓度，g/L；n——取值与流态的经验关系是：Re<1000，n=5-0.7lgRe最后将计算出的vst单位换算成m/h，根据式（3-5）W0=Vst，再用W=Fv可计算出所需的沉淀面积。(三)循环水（洗水）澄清面积计算洗水澄清面积计算不能像沉淀面积计算那样利用煤泥沉降末速原理用干扰沉降公式计算，而必须根据试验测定的结果作依据洗水澄清面积计算一般利用煤泥水沉降过程的分区现象，采用试验法确定(公式法误差较大)。用试验得出的沉降速度代替以上的vst，其余计算相同。7.2自然沉降式水力分级、浓缩、澄清设备7.2.1几种应用较广泛的分级、浓缩、澄清设备(一)自滤式煤泥沉淀池(二)浓缩漏斗(三)角锥沉淀池(四)斗子捞坑图3-8斗子捞坑的三种形式(a)斗子在捞坑内；(b)斗子在捞坑外；(c)斗子机尾在捞坑外(五)耙式浓缩机图3-10中心传动耙式浓缩机图3-11周边传动耙式浓缩机结构图1—耙架；2—混凝土支柱；3—料槽；4—支架；5—电动机；7.2.3改善自然沉降式设备工作的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 (一)从操作方面考虑主要是保持煤泥水在 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的处理量的范围内使得设备中有稳定的流态，这包括三个方面：一是因为自然沉淀是靠颗粒本身的重力，煤泥粒度细，质量轻，受所载介质流动影响大，故应避免产生较强的涡流，方法是稳定的入料方式，避免已沉降的颗粒受入料冲击而重新悬浮；二是全宽溢流，即尽可能降低溢流流速，以免破坏溢流处的平稳流态；三是稳定底流排放量和浓度。(二)从构造方面考虑在介绍各类设备时已做了说明，参见各节7.3倾斜板沉淀设备7.3.1倾斜板沉淀设备原理和特点倾斜板沉淀设备是一种高效率的沉淀设备在浓缩机、沉淀池等煤泥水浓缩、澄清设备中设置倾斜板，作为强化的手段来加速煤泥水的沉降，不仅大幅度地增加了有效的沉淀面积，更重要的是改善了煤泥水中细颗粒在沉淀过程中的水力条件在两个试管中装上同样浓度的煤泥水，其中一个倾斜一定的角度放置(B)，另一个直立作对比(Ａ)。A状态沉淀面积仅仅是试管的断面积(圆)，沉降距离为H;而B状态有一倾斜角，沉淀面积变为椭圆，而且在靠近上侧管壁C部分的煤泥颗粒由于受重力也同时下沉，因为上侧壁距下侧壁的距离Hi较短，所以煤泥能较为迅速地沉淀到下侧管壁上，然后沉淀的煤泥靠自重下滑，缩短了沉降时间。所以B比A沉淀所需的时间要短。这就是倾斜沉降的基本原理。7.3.2倾斜板沉淀设备的计算(一)倾斜板沉淀设备处理能力倾斜板沉淀槽处理能力的计算公式如下：Q=φNLBcosαvst(3-25)式中Q——倾斜板沉淀槽的处理能力，m3/h；φ——沉淀面积利用系数，一般取0.6～0.7；N——沉淀槽中的倾斜板的层数；L——倾斜板的长度，m；Ｂ——倾斜板的宽度，m；α——倾斜板安装倾角，（°）；vst——在所需分级粒度时，煤粒的干扰沉降速度，(二)倾斜板沉淀槽主要参数的确定1.倾斜板倾角倾斜板沉淀槽面积实际上是每层倾斜板水平投影的面积之和。倾斜板倾角α越小，水平投影越大，这有利于增大沉淀面积。但是为了保证沉淀后的煤泥能顺利下滑自流排出，倾斜板倾角又不能太小，因此一般取α=50°～60°，2.倾斜板间距在沉淀槽中安装倾斜板的层数N越多，沉淀面积越大。但两层相隔间距不宜太小，否则造成堵塞和清洗不便，给使用和维修带来困难，间距过小也影响煤泥的沉淀。两层间的垂直距离一般取60～80mm。3.倾斜板长度虽然增加长度可以增加沉淀面积，但设备高度亦随着增加，给设备配置和操作带来不便，在实际中可按具体情况而定，一般取板长L=1200～1500mm。7.4水力旋流器水力旋流器是一种在离心力场中进行分级和浓缩的设备。由于在水力旋流器中产生的离心力通常要比重力大几十倍乃至几百倍，所以大大加快了固体颗粒在旋流器中的沉降速度、在选煤厂广泛应用于煤泥水的分级、浓缩环节。(a)水力旋流器构造图；(b)水力旋流器的工作情形1—圆柱体；2—锥体；3—给矿管；4—沉砂口；5—溢流管；6—溢流管口水力旋流器构造简单，本身无运动部件，图3-23为一种最常见的水力旋流器。旋流器上部为一空心圆柱体，下部为一空心圆锥体，内部设有溢流管，圆锥体下部是一可更换的底流口。煤泥水在一定压力下由给料口以切线方向给入，绕中心轴做螺旋形旋转运动，从而产生惯性离心力，使旋流器中心产生一个空气柱。由于离心力的作用，煤粒在径向产生相对运动，粗粒集中在外沿，并沿锥壁向下从底流口排出;而大部分液体及一部分细粒则由上部溢流口排出。7.4.1水力旋流器的处理量和分级粒度与其他参数的关系(一)水力旋流器的处理量水力旋流器的处理量和效果与入料压力、浓度、粒度等因素有关，可以用下式计算：式中Q——水力旋流器的处理能力，L/min；D——水力旋流器的直径，cm；Do——水力旋流器溢流口直径，cm；g——重力加速度,m/s2；h——入口压力,kgf/cm2；K——与给料管直径Df和旋流器直径D的比值有关的系数(二)水力旋流器的分级粒度水力旋流器分级粒度用下式计算7.4.2影响水力旋流器的主要因素及其选择(一)结构参数的选择旋流器结构参数主要包括旋流器直径D、入料口直径Df、溢流口直径Do、底流口直径Du、锥角α、柱段高度Hw和溢流管插入深度Ho等。旋流器直径D：根据实际所需生产能力和要求的分级粒度(或底流浓度)而定。在作分级旋流器使用时，常用方法是处理能力大而分级粒度粗时，采用大直径旋流器；反之，采用小直径旋流器；而当需要处理量大而要求的分级粒度又细时，应采用小旋流器组。(二)操作参数的选择操作参数主要包括入料压力、入料煤泥粒度组成、入料浓度等。入料压力是影响旋流器处理能力的重要参数，对分级效率和分级粒度都有一定影响。入料浓度对分级效率影响较大，浓度高会使旋流器工作效果明显变坏，如要求分级粒度细或分级效率高应采用低浓度入料。入料煤泥粒度组成影响着产品的浓度，主要是溢流的浓度。入料浓度和入料煤泥粒度组成的稳定是获得良好技术指标的保证，所以应尽量减少这两者的波动。7.4.3水力旋流器的布置方式(一)给料方式的选择(1)定压方式：即利用高差让煤泥水自动流入旋流器，节省动力，但需要有较大的高差才能保持入料压力，所以需要较高的厂房高度。(2)泵入料方式：是目前最常用的方法，占地面积小，管路短，便于维修。但要消耗一定的动力，泵磨损较快。(二)配置多与其他设备联合组成系统，用于浓缩、分级，为后续作业提供保障。7.5气浮法净化煤泥水7.5.1气浮法净水的原理和方法(一)气浮法净水的原理气浮法净水是设法在水中通入或产生大量微小气泡，利用这些高度分散的微小气泡作为载体去粘附水中的污染物，使气泡粘附于杂质絮粒上，造成整体密度低于水的密度，靠浮力上浮至水面，并加以除去，从而造成固液分离。气浮法分离的对象是疏水性微细固体悬浮物以及乳化油。气浮法作为净水的一种手段已在许多行业应用，实践证明气浮法是沉降法难以取代的一种新颖独特的水处理技术，它对分离密度近似于水的微细悬浮颗粒、油类、纤维等非常有效。因为当水中欲分离的悬浮物料密度接近于水时，上浮和下沉都很难。如果用沉降法处理，分离时间会很长，而且还有相当数量微细粒残留水中。而采用气浮法时，高度分散的微小气泡粘附于欲分离的悬浮物上，形式气絮团，大大降低了悬浮物的视密度，造成整体密度小于水(空气密度仅为水密度的1/775)，使悬浮物的上浮速度远远超过原来的沉降速度，大大缩短了分离时间，达到净化水的目的。7.6水力分级、浓缩设备工艺效果评定选煤厂煤泥水分级和浓缩作业是生产工艺过程的中间环节，其工作效果的好坏，将影响其他作业的效果。对于分级设备应重点考察粒度的变化，而浓缩作业应重点考察浓度的变化。7.6.1水力分级设备工艺效果评定指标及方法(一)评定指标根据MT/Z5—79规定，采用分级效率作为评定水力分级设备工艺效果的综合指标，并以通过粒度为辅助评定指标。（2）通过粒度（d95）作辅助评定指标：用以检查分级作业的实际分级粒度，它以溢流中95％固体物数量通过的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 套筛筛孔的大小来表示。7.6.2浓缩设备工艺效果评定指标及方法(一)评定指标按MT/Z6—97规定，采用浓缩效率ηn作为综合评定浓缩作业的指标，将底流固体回收率εd作为浓缩作业工艺效果的辅助评定指标。式中a、b、c——入料、溢流、底流的质量浓度，％。