李森
(安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,安徽淮南232001)
當(dāng)前我國(guó)選煤廠絕大多數(shù)采用的都是濕法選煤,隨著工業(yè)化的發(fā)展,煤炭市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈,用戶對(duì)煤炭產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來(lái)越高,迄今為止我國(guó)煤炭的洗選比例已經(jīng)超過(guò)了60%。但是隨著機(jī)械化程度的提高和煤質(zhì)量逐漸降低,細(xì)粒煤由煤炭中所占的比例逐漸增高,煤泥含量的增加,加大了煤泥水的處理難度和煤泥脫水的回收和固液分離的實(shí)現(xiàn),從而導(dǎo)致了細(xì)粒度產(chǎn)品脫水問(wèn)題日益突出,而評(píng)價(jià)煤質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)就是煤泥的水分含量。因此煤泥脫水成為選煤場(chǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
選煤廠廣泛使用的脫水設(shè)備為離心脫水機(jī),它具有產(chǎn)品水分低、脫水效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一種新型煤泥離心沉降脫水設(shè)備的數(shù)據(jù)測(cè)試,分析入料濃度、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、入料流量等參數(shù)對(duì)脫水效果的影響,為選煤廠提供參考。
本試驗(yàn)過(guò)程為:為保證煤泥與水充分混合,首先將煤泥水放入攪拌桶內(nèi)充分?jǐn)嚢?,然后通過(guò)給礦泵將其送入轉(zhuǎn)鼓的入料口內(nèi),在入料口處安裝有電磁流量計(jì)計(jì)量入料流量。
(1)入料濃度分別取300 g/L、400 g/L、500 g/L、600 g/L,在不同的入料濃度下,其他操作參數(shù)保持不變,待離心機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)后,采集兩次底流口處的煤泥樣本,將樣品稱重并烘干后,計(jì)算其含水率,取其平均值。
(2)控制入料流量分別為100 L/min、300 L/min、500 L/min、700 L/min,其他操作參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)保持不變,進(jìn)行單因素試驗(yàn)。
(3)通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器,改變轉(zhuǎn)鼓分別為1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min,其他操作參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)保持不變,進(jìn)行單因素試驗(yàn)。
本試驗(yàn)的目的是為了得到不同操作參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室中已有的離心沉降脫水設(shè)備脫水效果的驗(yàn)證。
由表1可知,入料濃度是影響脫水效果的主要參數(shù)之一,隨著入料濃度的增加,產(chǎn)品水分逐漸降低。當(dāng)入料濃度較低時(shí),在底流口由于煤泥餅的形成速度較慢,導(dǎo)致產(chǎn)品水分相對(duì)偏高;當(dāng)入料濃度為400~500 g/L時(shí),產(chǎn)品的水分相對(duì)穩(wěn)定,約24%左右。但是隨著入料濃度的增加,使得單位體積內(nèi)的固體顆粒增多,顆粒間的干擾作用增加,破壞了內(nèi)部流場(chǎng)的穩(wěn)定性,使得產(chǎn)品水分降低效果小,甚至還可能有略微的增加。
表1 入料濃度對(duì)脫水效果的影響Tab.1 Effect of feed concentration on dehydration
由表2可知,隨著入料濃度的增加,產(chǎn)品水分逐漸降低,但是當(dāng)超過(guò)一定的入料濃度時(shí),產(chǎn)品水分出現(xiàn)了增加的現(xiàn)象,說(shuō)明此時(shí)入料流量已經(jīng)超出了設(shè)備的處理范圍,導(dǎo)致煤泥的含水率增加。
表2 入料流量對(duì)脫水效果的影響Tab.2 Effect of feed flow on dehydration effect
由表3可知,隨著轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增加,產(chǎn)品水分逐漸降低,并且細(xì)粒更容易從底流口流出,使得脫水效果得到提高。但是轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速并不是無(wú)限增加的,轉(zhuǎn)速越高,對(duì)設(shè)備的性能要求就越高,如果超出了設(shè)備所承受的范圍,會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。因此在選擇轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的時(shí)候,要充分考慮到脫水效果和設(shè)備承載能力兩方面的因素,在可以達(dá)到脫水效果的前提下,盡量選擇較小的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。
表3 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速對(duì)脫水效果的影響Tab.3 Effect of drum speed on dehydration effect
由上文的操作參數(shù)可知,需要考慮物料的三個(gè)因素分別為入料濃度、入料流量、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。三個(gè)因素都選取四水平,選取的因素和水平如下:
A:入料濃度:300 g/L、400 g/L、500 g/L、600 g/L
B:入料流量:100 L/min、300 L/min、500 L/min、700 L/min
C:轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速:1 400 r/min、1 600 r/min、1 800 r/min、2 000 r/min
根據(jù)以上各因素列出因素水平表,如表4所示。
表4 因素水平表Tab.4 Level of factors
根據(jù)本試驗(yàn)的因素和水平,選用正交表L(4)安排試驗(yàn),該正交表考慮了三個(gè)因素,每個(gè)因素四個(gè)水平,共計(jì)16次試驗(yàn)。
比較偏差平方和以及極差,均能得出各因素的主次順序?yàn)椋?/p>
因此,由以上分析可知,在本離心機(jī)內(nèi)操作參數(shù)對(duì)脫水效果的影響因素由主到次分別是轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速、入料流量、入料濃度。
以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的一種新型煤泥沉降脫水設(shè)備為研究對(duì)象,探究不同的操作參數(shù)對(duì)脫水效果的影響以及操作參數(shù)的主次順序。試驗(yàn)結(jié)果表明,不同的操作參數(shù)對(duì)煤泥脫水效果有著不同的影響。