论文部分内容阅读
中图分类号：TD94 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0046-02
用离心力来分离固体和液体的过程称为离心脱水。离心脱水可以采用两种不同的原理：离心过滤和离心沉降。离心过滤是把所处理的含水物料加在旋转的锥形筛面上，由于离心力的作用，固体紧贴在筛面上随转子旋转，液体则通过物料间隙和筛缝甩出。离心过滤主要用于末煤脱水。
物料的脱水过程，由于离心力的作用而强化。物料在离心机中所受离心力的大小，用离心强度表示。它是物料所受离心力和重力的比值。离心强度越大，物料所受的离心力越强，固体和液体分离的效果越好。离心强度与转子的半径和转速的平方成正比，提高转子的转速或加大转子的半径，都可提高其离心强度。但是对选煤用离心机来说，不适当地提高离心强度会引起不良影响，因此在生产过程中一般不作变动。
离心脱水机按筛篮安装方式可分为立式和卧式。顺和选煤厂采用的LLL型煤泥离心机属于立式，该离心机适用于洗煤生产中3mm以下粒度级的粗煤泥脱水。
一、工作原理
该机是根据离心过滤原理来工作的。湿煤通过入料口，经分配盘进入筛篮1与蜗轮刮刀之间的空间。在离心力的作用下，水和部分小颗粒煤作为离心液透过物料层，穿过筛篮，再通过设在机器两侧的排液管排出机外；因蜗轮刮刀与筛篮之间存在转速差，筛篮内侧的煤粒就被蜗轮刮刀从筛篮上刮下，落入机器下边的出口溜槽中，作为脱水产品而排出机外。
二、主要结构概况
1.传动系统。电动机通过三角皮带传动短轴，在短轴上装有二个斜齿轮分别与装在空心轴上的斜齿轮与套管上的斜齿轮相啮合，带动刮刀及筛篮转动。筛篮装在钟形罩上，钟形罩用螺栓固定在空心套管上，蜗轮形刮刀（以下简称刮刀）用螺栓固定在空心轴中，钟形罩和刮刀的差速结构保证煤泥脱水后的移动。在电动机座上设有拖板，电机固定在拖板上，用不锈钢调节丝杆移动电机拖板即可调整三角皮带的松紧程度。主机工作方向为筛篮逆时针方向。
2.润滑系统。该机的传动系统采用稀油压力循环润滑。齿轮油泵将油箱中的油从滤油器吸出，通过输油管分别进入以下各润滑点：
Ⅰ.空心轴上部轴承和空心套管上、下部轴承；
Ⅱ.齿轮；
Ⅲ.短轴上部轴承
而空心轴和短轴的下部轴承则依靠齿轮箱中的油进行润滑。
在一定压力下供给各润滑点的全部润滑油，通过齿轮箱底部油孔沿回油管道返回油箱。接触式电接点压力计与分流油管相接，用来指示工作时的油压，正常油压为0.06～0.30Mpa。
为防止因油管堵塞产生高压对润滑系统造成的损坏，在分流油管下部连有安全阀，当油压超过一定值时，安全阀打开，通过回油管返回油箱。
三、主要结构特点
1.差速传动部分采用单独变速箱定位结构，大修无需整机拆卸，便于维修；
2.离心机筛篮采用了防堵技术装置（获国家专利，专利号为02277661·3），能大大改善筛篮的脱水效果，有助于降低入料浓度和产品水分，提高煤泥的回收率；
3.机体内设有独特的冲水机构，停机时可对内部积煤进行冲洗，确保下次顺利开机；
4.配套齿轮制造精度全部7级以上，回转件均经动平衡检测，运行噪音低、振动小；
5.采用整体铸造蜗轮式刮刀卸料机构，克服了装配式刮刀制造复杂、维修困难的缺陷；
6.上机盖、齿轮箱等多处设置了观察孔，便于观察筛篮、齿轮等关键零件的工作状况。
四、原先应用情况
煤泥离心机的使用并不象产品说明书所描述的那样简单，只要煤泥水经过浓缩分级， 使入料浓度达到50%～60%，就能达到如期的效果。实际上， 煤泥离心机的经销商并没有对其所适应的工作条件进行详细描述，也没有承诺达到何种水分指标。因为产品水分不是固定不变的，随着入料浓度和粒度组成的变化， 产品水分将大幅度改变， 最高可达到30%以上，以至于不能正常生产。
五、影响脱水的因素
5.1 分离因数
根据立式刮刀离心机所处理物料性质及工艺上的要求，立式刮刀离心机可选取不同的分离因数Fr，分离因数Fr是指物料所受的离心加速度ω2r 与重力加速度g 的比值：
式中r，d———物料的回转半径和直径；
n———筛篮每分钟转速。
分离因数是表示立式刮刀离心机分离能力的主要指标，是代表立式刮刀离心机性能的重要标志之一。Fr 值越大，物料受的离心力越大，分离效果越好。由（3）式可见，若增加筛篮转速和直径，离心机分离因数也随之增大，这样可在一定范围内改善离心机脱水效果。但是由于筛篮转速过高加快筛篮磨损，同时也会降低其它易损件的使用寿命。另外筛篮直径过大，各旋转件的直径相应也随之增大，加工难度大，设备稳定和可靠性降低。因此必须将分离因数控制在一定范围。立式刮刀卸料离心机的分离因数通常在120～200 范围选取。
5.2 筛篮的半锥角α
筛篮半锥角的大小直接影响物料在筛面上的运动状态和停留时间，从而影响离心机脱水效果。物料在筛面上的滑行速度不仅与α 有关，而且也与物料所在位置的回转半径有关。回转半径越大，滑动速度越小；回转半径越小，滑动速度越大。因此，在筛篮中物料的滑行速度由小端往大端逐渐递减。随着α 值的增大，筛篮入料端的直径差别越大，物料滑行速度的差值越大。总之，若锥角过大，则由于筛篮前后物料滑动速度的差值太大，而引起排料端物料层增厚，造成物料沿筛篮长度分布不均匀，使离心机脱水效果变差。
5.3 筛篮上筛面的缝隙
筛篮是过滤式离心机脱水的工作面，筛网在立式刮刀离心机中起到至关重要的作用。条缝筛面的缝隙是影响脱水效率的主要因素，通常情况下缝隙是0.5～0.35 mm，筛缝越大，脱水效果越好，反之脱水效果较差。在保证产品脱水效率的前提下，减小筛缝，可以减轻筛条的磨损，并减少离心液中的固体含量。 5.4 筛篮和刮刀间的配合间隙
固定刮刀的圆锥体是用铸钢制造。沿转子圆锥外壁焊8 条（TLL 型）螺旋形肋缘。筛篮和刮刀转子之间的间隙大小，对离心机的工作效果影响很大。配合间隙越小，筛面上直留的煤层越薄，水流易通过，脱水效果好，同时，筛缝不易被堵塞，离心机的载荷轻，动力消耗小。配合间隙过大，筛面上将粘附一层不下落的煤层，使煤流只能沿煤层滑动，这样，不但增加了移动阻力，而且在相同处理量之下，使离心机载荷增加，动力消耗加大，并使煤粒过粉碎现象也趋于严重。同时筛面上粘附的煤层较厚，水流通过阻力增加，影响脱水的效果。可见，筛篮和刮刀之间配合间隙大小是影响离心机脱水的主要原因之一，是调整的重要内容之一。按照要求，配合间隙应为2～1 mm。如间隙因磨损而加大，应及时进行调整。调整的具体方法是在心轴的轴肩上部叠有1 组调整垫，每一垫片的厚度为1mm，每当把一垫片从上部移到下部即把螺旋的刮刀转子整个提高，而刮刀与筛篮之间的间隙也相应减少0.36 mm，当所有垫片全部移至下部后，则刮刀已不能使用，应重新更换。
5.5 入料方式和分配盘
入料要均匀，禁止大块物料及铁器进入筛篮。如果给料不均匀、断断续续、忽多忽少，将大大影响物料脱水，同时可能使离心机产生振动。另外要改变单一入料形式，实行混合入料，这样也可以提高离心机的脱水效果[1]。
六、离心机与弧形筛的工艺配合实践
1.粗煤泥回收工艺流程
粗煤泥回收工艺流程该粗煤泥回收工艺采用了弧形筛代替传统工艺中的分级旋流器或旋流筛等设备进行煤泥的分级脱泥， 而弧形筛的筛上物则采用煤泥离心机代替传统工艺中的高频筛或振动筛等设备来对回收的粗煤泥进行脱水脱泥。其弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺流程与分级旋流器和弧形筛配合的粗煤泥回收流程如图所示。
如右图所示。粗煤泥的来源为旋流器的底流。六楼处旋流器底流在通过电动阀可分别进入320离心机、321离心机和TBS分选机。五楼处TBS精矿可通过5LDF1进入弧形筛、通过5LDF2进入浮选机。四楼处321入料管处手动阀关闭可使入料进入601浓缩机。在三楼可通过关闭手动阀使320离心液和弧形筛筛下液进入601，321离心液进入601。二楼处320离心液通过手动阀可进入煤泥水池、精矿池，通过电动阀可进入330转排桶。
2.弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺特点
1）采用弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺，系统组成简单，与传统的粗煤泥回收工艺（如分级旋流器和高频筛配合等粗煤泥回收工艺）相比， 由于弧形筛的截留粒度是依据筛缝尺寸而定， 而分级旋流器的分级粒度是由旋流器结构参数和工艺操作参数确定，因此弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺系统的生产管理简单，影响工艺效果的因素较少。
2）由于弧形筛的截留粒度通常是筛缝尺寸的0.5～0.7倍，因而小于截留粒度的高灰细泥很容易穿过筛缝进入筛下水；而分级旋流器在分级的同时还有一定的分选作用，致使溢流的灰分可能比底流低，因此在回收粒度大于0.5mm粒级的粗煤泥时用弧形筛分级有利于脱泥产品质量的提高。
3）用煤泥离心机代替高频筛或振动筛等脱泥脱水设备进行粗煤泥的脱泥脱水， 由于存在离心力场的作用，因此脱泥脱水的效果得到明显的提高，致使回收的粗煤泥的灰分与精煤的灰分相差小于1%，且水分小于13%，因而对最终精煤的灰分影响很小，但水分有所降低。
结语
离心机的技术参数是根据分离过程的要求和经济性原则，综合平衡各种因素而进行选择的。从整机的综合性能考虑，采用低转速、小筛篮半锥角、大螺旋导程，以低转速差、低入料轴向速度、入料有预旋转等保证脱水效果，是优化设计立式刮刀离心机的关键。
该粗煤泥回收工艺实施后， 由于+0.25mm 的粗煤泥绝大部分均被回收， 致使重介工艺分选下限低的特点得以充分发挥， 并避免了粗精煤泥再次进入浮选作业进行分选，降低了浮选系统的负荷， 同时也有利于精煤产率的提高和生产成本的降低。另外由于回收的粗煤泥的水分远低于浮选精煤的水分， 因而也有利于最终精煤质量的提高。
参考文献
[1] 周应怀.TLL1000A型立式刮刀卸料离心机及其应用[J].选煤技术，2001，（4）：36-37.
用离心力来分离固体和液体的过程称为离心脱水。离心脱水可以采用两种不同的原理：离心过滤和离心沉降。离心过滤是把所处理的含水物料加在旋转的锥形筛面上，由于离心力的作用，固体紧贴在筛面上随转子旋转，液体则通过物料间隙和筛缝甩出。离心过滤主要用于末煤脱水。
物料的脱水过程，由于离心力的作用而强化。物料在离心机中所受离心力的大小，用离心强度表示。它是物料所受离心力和重力的比值。离心强度越大，物料所受的离心力越强，固体和液体分离的效果越好。离心强度与转子的半径和转速的平方成正比，提高转子的转速或加大转子的半径，都可提高其离心强度。但是对选煤用离心机来说，不适当地提高离心强度会引起不良影响，因此在生产过程中一般不作变动。
离心脱水机按筛篮安装方式可分为立式和卧式。顺和选煤厂采用的LLL型煤泥离心机属于立式，该离心机适用于洗煤生产中3mm以下粒度级的粗煤泥脱水。
一、工作原理
该机是根据离心过滤原理来工作的。湿煤通过入料口，经分配盘进入筛篮1与蜗轮刮刀之间的空间。在离心力的作用下，水和部分小颗粒煤作为离心液透过物料层，穿过筛篮，再通过设在机器两侧的排液管排出机外；因蜗轮刮刀与筛篮之间存在转速差，筛篮内侧的煤粒就被蜗轮刮刀从筛篮上刮下，落入机器下边的出口溜槽中，作为脱水产品而排出机外。
二、主要结构概况
1.传动系统。电动机通过三角皮带传动短轴，在短轴上装有二个斜齿轮分别与装在空心轴上的斜齿轮与套管上的斜齿轮相啮合，带动刮刀及筛篮转动。筛篮装在钟形罩上，钟形罩用螺栓固定在空心套管上，蜗轮形刮刀（以下简称刮刀）用螺栓固定在空心轴中，钟形罩和刮刀的差速结构保证煤泥脱水后的移动。在电动机座上设有拖板，电机固定在拖板上，用不锈钢调节丝杆移动电机拖板即可调整三角皮带的松紧程度。主机工作方向为筛篮逆时针方向。
2.润滑系统。该机的传动系统采用稀油压力循环润滑。齿轮油泵将油箱中的油从滤油器吸出，通过输油管分别进入以下各润滑点：
Ⅰ.空心轴上部轴承和空心套管上、下部轴承；
Ⅱ.齿轮；
Ⅲ.短轴上部轴承
而空心轴和短轴的下部轴承则依靠齿轮箱中的油进行润滑。
在一定压力下供给各润滑点的全部润滑油，通过齿轮箱底部油孔沿回油管道返回油箱。接触式电接点压力计与分流油管相接，用来指示工作时的油压，正常油压为0.06～0.30Mpa。
为防止因油管堵塞产生高压对润滑系统造成的损坏，在分流油管下部连有安全阀，当油压超过一定值时，安全阀打开，通过回油管返回油箱。
三、主要结构特点
1.差速传动部分采用单独变速箱定位结构，大修无需整机拆卸，便于维修；
2.离心机筛篮采用了防堵技术装置（获国家专利，专利号为02277661·3），能大大改善筛篮的脱水效果，有助于降低入料浓度和产品水分，提高煤泥的回收率；
3.机体内设有独特的冲水机构，停机时可对内部积煤进行冲洗，确保下次顺利开机；
4.配套齿轮制造精度全部7级以上，回转件均经动平衡检测，运行噪音低、振动小；
5.采用整体铸造蜗轮式刮刀卸料机构，克服了装配式刮刀制造复杂、维修困难的缺陷；
6.上机盖、齿轮箱等多处设置了观察孔，便于观察筛篮、齿轮等关键零件的工作状况。
四、原先应用情况
煤泥离心机的使用并不象产品说明书所描述的那样简单，只要煤泥水经过浓缩分级， 使入料浓度达到50%～60%，就能达到如期的效果。实际上， 煤泥离心机的经销商并没有对其所适应的工作条件进行详细描述，也没有承诺达到何种水分指标。因为产品水分不是固定不变的，随着入料浓度和粒度组成的变化， 产品水分将大幅度改变， 最高可达到30%以上，以至于不能正常生产。
五、影响脱水的因素
5.1 分离因数
根据立式刮刀离心机所处理物料性质及工艺上的要求，立式刮刀离心机可选取不同的分离因数Fr，分离因数Fr是指物料所受的离心加速度ω2r 与重力加速度g 的比值：
式中r，d———物料的回转半径和直径；
n———筛篮每分钟转速。
分离因数是表示立式刮刀离心机分离能力的主要指标，是代表立式刮刀离心机性能的重要标志之一。Fr 值越大，物料受的离心力越大，分离效果越好。由（3）式可见，若增加筛篮转速和直径，离心机分离因数也随之增大，这样可在一定范围内改善离心机脱水效果。但是由于筛篮转速过高加快筛篮磨损，同时也会降低其它易损件的使用寿命。另外筛篮直径过大，各旋转件的直径相应也随之增大，加工难度大，设备稳定和可靠性降低。因此必须将分离因数控制在一定范围。立式刮刀卸料离心机的分离因数通常在120～200 范围选取。
5.2 筛篮的半锥角α
筛篮半锥角的大小直接影响物料在筛面上的运动状态和停留时间，从而影响离心机脱水效果。物料在筛面上的滑行速度不仅与α 有关，而且也与物料所在位置的回转半径有关。回转半径越大，滑动速度越小；回转半径越小，滑动速度越大。因此，在筛篮中物料的滑行速度由小端往大端逐渐递减。随着α 值的增大，筛篮入料端的直径差别越大，物料滑行速度的差值越大。总之，若锥角过大，则由于筛篮前后物料滑动速度的差值太大，而引起排料端物料层增厚，造成物料沿筛篮长度分布不均匀，使离心机脱水效果变差。
5.3 筛篮上筛面的缝隙
筛篮是过滤式离心机脱水的工作面，筛网在立式刮刀离心机中起到至关重要的作用。条缝筛面的缝隙是影响脱水效率的主要因素，通常情况下缝隙是0.5～0.35 mm，筛缝越大，脱水效果越好，反之脱水效果较差。在保证产品脱水效率的前提下，减小筛缝，可以减轻筛条的磨损，并减少离心液中的固体含量。 5.4 筛篮和刮刀间的配合间隙
固定刮刀的圆锥体是用铸钢制造。沿转子圆锥外壁焊8 条（TLL 型）螺旋形肋缘。筛篮和刮刀转子之间的间隙大小，对离心机的工作效果影响很大。配合间隙越小，筛面上直留的煤层越薄，水流易通过，脱水效果好，同时，筛缝不易被堵塞，离心机的载荷轻，动力消耗小。配合间隙过大，筛面上将粘附一层不下落的煤层，使煤流只能沿煤层滑动，这样，不但增加了移动阻力，而且在相同处理量之下，使离心机载荷增加，动力消耗加大，并使煤粒过粉碎现象也趋于严重。同时筛面上粘附的煤层较厚，水流通过阻力增加，影响脱水的效果。可见，筛篮和刮刀之间配合间隙大小是影响离心机脱水的主要原因之一，是调整的重要内容之一。按照要求，配合间隙应为2～1 mm。如间隙因磨损而加大，应及时进行调整。调整的具体方法是在心轴的轴肩上部叠有1 组调整垫，每一垫片的厚度为1mm，每当把一垫片从上部移到下部即把螺旋的刮刀转子整个提高，而刮刀与筛篮之间的间隙也相应减少0.36 mm，当所有垫片全部移至下部后，则刮刀已不能使用，应重新更换。
5.5 入料方式和分配盘
入料要均匀，禁止大块物料及铁器进入筛篮。如果给料不均匀、断断续续、忽多忽少，将大大影响物料脱水，同时可能使离心机产生振动。另外要改变单一入料形式，实行混合入料，这样也可以提高离心机的脱水效果[1]。
六、离心机与弧形筛的工艺配合实践
1.粗煤泥回收工艺流程
粗煤泥回收工艺流程该粗煤泥回收工艺采用了弧形筛代替传统工艺中的分级旋流器或旋流筛等设备进行煤泥的分级脱泥， 而弧形筛的筛上物则采用煤泥离心机代替传统工艺中的高频筛或振动筛等设备来对回收的粗煤泥进行脱水脱泥。其弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺流程与分级旋流器和弧形筛配合的粗煤泥回收流程如图所示。
如右图所示。粗煤泥的来源为旋流器的底流。六楼处旋流器底流在通过电动阀可分别进入320离心机、321离心机和TBS分选机。五楼处TBS精矿可通过5LDF1进入弧形筛、通过5LDF2进入浮选机。四楼处321入料管处手动阀关闭可使入料进入601浓缩机。在三楼可通过关闭手动阀使320离心液和弧形筛筛下液进入601，321离心液进入601。二楼处320离心液通过手动阀可进入煤泥水池、精矿池，通过电动阀可进入330转排桶。
2.弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺特点
1）采用弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺，系统组成简单，与传统的粗煤泥回收工艺（如分级旋流器和高频筛配合等粗煤泥回收工艺）相比， 由于弧形筛的截留粒度是依据筛缝尺寸而定， 而分级旋流器的分级粒度是由旋流器结构参数和工艺操作参数确定，因此弧形筛和煤泥离心机配合的粗煤泥回收工艺系统的生产管理简单，影响工艺效果的因素较少。
2）由于弧形筛的截留粒度通常是筛缝尺寸的0.5～0.7倍，因而小于截留粒度的高灰细泥很容易穿过筛缝进入筛下水；而分级旋流器在分级的同时还有一定的分选作用，致使溢流的灰分可能比底流低，因此在回收粒度大于0.5mm粒级的粗煤泥时用弧形筛分级有利于脱泥产品质量的提高。
3）用煤泥离心机代替高频筛或振动筛等脱泥脱水设备进行粗煤泥的脱泥脱水， 由于存在离心力场的作用，因此脱泥脱水的效果得到明显的提高，致使回收的粗煤泥的灰分与精煤的灰分相差小于1%，且水分小于13%，因而对最终精煤的灰分影响很小，但水分有所降低。
结语
离心机的技术参数是根据分离过程的要求和经济性原则，综合平衡各种因素而进行选择的。从整机的综合性能考虑，采用低转速、小筛篮半锥角、大螺旋导程，以低转速差、低入料轴向速度、入料有预旋转等保证脱水效果，是优化设计立式刮刀离心机的关键。
该粗煤泥回收工艺实施后， 由于+0.25mm 的粗煤泥绝大部分均被回收， 致使重介工艺分选下限低的特点得以充分发挥， 并避免了粗精煤泥再次进入浮选作业进行分选，降低了浮选系统的负荷， 同时也有利于精煤产率的提高和生产成本的降低。另外由于回收的粗煤泥的水分远低于浮选精煤的水分， 因而也有利于最终精煤质量的提高。
参考文献
[1] 周应怀.TLL1000A型立式刮刀卸料离心机及其应用[J].选煤技术，2001，（4）：36-37.