CN108465563B - 固体物料干法分选装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固体物料干法分选装置和方法，解决了现有固体物料分选技术中存在耗水量大、分选精度低、分选效率低、物料要求高、结构复杂的问题。本发明主要由锥形流化床、多级旋风分离器以及带控制单元的快速响应比例阀组成，信号发生器控制快速响应比例阀产生高频脉动气流，使不同粒径和密度的固体物料在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大、上部颗粒细密度小的分层分布，高密度粗颗粒从底部分批排出，多级旋风分离器分批收集到低密度细颗粒的技术方案，可应用于煤炭、矿石及其它固体物料分选领域。

Description

固体物料干法分选装置和方法
技术领域
本发明涉及一种固体物料分选装置和方法，具体涉及一种适用于煤炭、矿石及其它固体物料进行干法分选的装置和方法。
背景技术
煤炭、矿石等固体物料的分选方法主要分为湿法分选和干法分选两种，目前，湿法分选在全世界范围内占主导地位。湿法分选需要用大量的水，然而世界范围内水资源短缺和用水紧张的局面日益严重。而在我国煤炭、矿石等固体资源总体分布特点为西多东少、北多南少，煤炭、矿石等固体资源赋存丰度与水资源呈逆向分布。目前，在我国水力跳汰是最主要的选煤方式之一，如中国矿业大学出版社2001年出版的《选矿学》192～233页以及中国矿业大学出版社2006年出版的《跳汰选煤技术》33～116页所述的水力跳汰机，需要用大量的水来松散床层和输送分层后的煤，动力消耗极大，且由于大量水和轻产物混合排出，增加了***的分离环节，使整个***复杂化。亟需干法分选技术对煤炭、矿石等资源进行分选提质。干法分选比湿法分选的优势在于，可以节约大量的水，不会增加产物水份，产物不会发生冻结，储运方便，避免了对地下水和生态环境的污染。在煤炭干法分选过程中，能够保证煤炭热值只增不减，且没有煤泥水排放。然而，干法分选技术发展与当前迫切需求没有同步，煤炭、矿石等行业从业人员意识与我国资源利用现状没有同步，使得干旱缺水地区大量未经分选的煤炭、矿石等资源直接进入市场，造成了严重资源浪费和环境污染，这种现状也凸显了大力研究、推广高效干法分选技术的意义和紧迫性。
干法分选煤炭、矿石及其它固体物料的方法有很多，常见有风力跳汰分选法、风力重介质分选法、筛分法和复合式分选法等。其中风力跳汰分选法是在上下脉动为主的空气中实现物料分选的重力分选方法，它不改变固体物料的物理性质，是最主要的分选方法之一。但风力跳汰机也存在明显的缺点：对物料要求高、分选效率比较低、分选精度低、结构比较复杂。
发明内容
本发明主要解决的技术问题之一是现有固体物料分选技术存在耗水量大、环境污染、物料要求高、分选效率低、分选精度低、结构复杂的问题，提出了一种节水环保、物料适应范围广、分选精度高、分选效率高、结构简单的固体物料干法分选装置。
本发明所要解决的技术问题二是提供一种与解决技术问题之一相对应的干法分选方法。
为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种固体物料干法分选装置，包括锥形流化床、物料进口管、气体分布器、主风入口管、排料风入口管、气体分布室、中心排料管、快速响应比例阀、电磁阀、出口弯管、一级旋风、二级旋风、除尘器、一级料斗和二级料斗；
所述物料进口管位于锥形流化床中上部，气体分布器和气体分布室位于锥形流化床底部，主风入口管与气体分布室相连通，快速响应比例阀I安装在主风入口管中，中心排料管与气体分布器相连通，排料风入口管与中心排料管相连通，快速响应比例阀II安装在排料风入口管中，一级旋风通过出口弯管与锥形流化床相连通，二级旋风与一级旋风相连通，除尘器与二级旋风相连通，一级旋风底部设有一级料斗，二级旋风底部设有二级料斗。
所述的锥形流化床采用锥形设计，上端直径为下端直径的2～8倍，优选范围为4～6倍，由于不同截面上的气体流速不同，可使固体物料在该锥形床内呈底部颗粒粗密度大、上部颗粒细密度小的分层分布，提高了分选效率。
所述的气体分布器位于锥形流化床底部，气体分布器锥形口夹角为30°～150°，优选60°～120°，气体分布器锥面上设有气孔，设有5～40圈，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为0.5～1mm，最大气孔为2～10mm，开孔率1～10％，采用如此设计有利于加快不同粒径和密度的物料在锥形流化床内分层分布，强化气固混合，也有利于固体物料的排放。
所述的一级旋风通过出口弯管与锥形流化床相连通，排气管直径为筒体直径的0.3～0.8倍，优选0.4～0.6倍；所述的二级旋风与一级旋风相连通，排气管直径为筒体直径的0.2～0.7倍，优选0.3～0.5；一级旋风的排气管直径为二级旋风排气管直径的1～4倍，优选1.2～2倍；采用如此设计可以将颗粒细密度小的颗粒进行分离，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的低密度细颗粒；再增加旋风的级数，可以进一步分离。
所述的快速响应比例阀I和快速响应比例阀II的响应时间小于5毫秒，从而使比例阀能够根据信号发生器产生的信号快速地改变开度，产生脉动气流。
为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种固体物料干法分选方法，其特征在于主要步骤为，不同粒径和密度的固体物料通过物料进口管进入锥形流化床内，排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀II从中心排料管进入锥形流化床中，主风从主风入口管经过快速响应比例阀I和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀I进行控制，产生高频脉动的主风，使不同粒径和密度的固体物料在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大、上部颗粒细密度小的分层分布，高密度粗颗粒经排料风控制后从中心排料管分批排出；低密度细颗粒经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的低密度细颗粒。
所述的固体物料包括：各种类型的煤炭、矿石、生物质、固体垃圾或者其混合物等固体物料。
所述的主风和排料风是指空气、氮气、二氧化碳中的一种或其混合物。
所述的信号发生器包括：通过示波器、电脑软件控制输出电平信号的设备以及能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。
所述的通过信号发生器控制快速响应比例阀后产生脉动气流，脉动气流的波形可以是任何形式的波，优选方波和正弦波，使控制较为方便。
所述排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀II控制后进入中心排料管中，根据固体物料的密度和粒度，设定中心排料管上端喷口排料风平均流速为1～50m/s，优选10-25m/s。
所述排料风经过快速响应比例阀II控制产生脉动气流，在流化阶段，脉动频率为0.5～100Hz，优选5～25Hz，脉动振幅为平均流速的1％～100％，优选10％～50％；在排料阶段，根据固体物料的排料情况进行开闭，优选开闭频率为0.01～0.1Hz。
所述锥形流化床底部界面表观速度范围为1～50m/s，优选5～25m/s。
所述通过信号发生器对快速响应比例阀I进行控制产生脉动的主风，在流化阶段，脉动频率为0.5～100Hz，优选5～25Hz，脉动振幅为平均流速的0％～100％，优选10％～50％；在排料阶段，根据固体物料的排料情况设定流量。
2采用本发明的技术方案通过干法分选，信号发生器控制快速响应比例阀产生高频脉动气流，使不同粒径或密度的固体物料在锥形流化床内快速达到分层分布，高密度粗颗粒从底部分批排出，多级旋风分离器分批收集到低密度细颗粒。提高了物料适应范围、分选精度和分选效率，并且结果简单，节水环保，具有良好的应用前景。
附图说明
1、图1为固体物料干法分选装置的流程示意图：
图1中，1为锥形流化床；2为物料进口管；3为气体分布器；4为主风入口管；5为排料风入口管；6为气体分布室；7为中心排料管；8(a)为快速响应比例阀I、8(b)为快速响应比例阀II；9(a)、9(b)、9(c)、9(d)、9(e)均为快速响应电磁阀；10为出口弯管；11为一级旋风；12为二级旋风；13为除尘器；14为一级料斗；15为二级料斗。
A为固体物料；B为排料风；C为主风；D为低密度细颗粒；E为高密度粗颗粒；F为一级低密度细颗粒；G为二级低密度细颗粒；H为三级低密度细颗粒。
不同粒径和密度的固体物料A通过物料进口管(2)进入锥形流化床(1)内，排料风B从排料风入口管(5)经过快速响应比例阀II(8b)从中心排料管(7)进入锥形流化床(1)中，主风C从主风入口管(4)经过快速响应比例阀I(8a)和气体分布室(6)后从气体分布器(3)进入锥形流化床(1)中，通过信号发生器对快速响应比例阀I(8a)进行控制，产生高频脉动的主风C，可使不同粒径和密度的固体物料A在锥形流化床(1)内快速达到呈底部颗粒粗密度大、上部颗粒细密度小的分层分布，高密度粗颗粒E经排料风B控制后从中心排料管(7)分批排出；低密度细颗粒D经过出口弯管(10)依次进入一级旋风(11)、二级旋风(12)和除尘器(13)，在一级料斗(14)、二级料斗(15)和除尘器(13)收集得到粒径递减的低密度细颗粒。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径1m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为1.5。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为10Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为85％，细颗粒煤的分选效率为92％。
【实施例2】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径2.5m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为1.5。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为10Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为94.5％，细颗粒煤的分选效率为91.8％。
【实施例3】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径4m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为1.5。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为10Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为94.8％，细颗粒煤的分选效率为91.6％。
【实施例4】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径2m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为1。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为10Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为94.4％，细颗粒煤的分选效率为72％。
【实施例5】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径2m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为1.2。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为10Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为93.6％，细颗粒煤的分选效率为88％。
【实施例6】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径2m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为2。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为10Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为94％，细颗粒煤的分选效率为90％。
【实施例7】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径2m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为4。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为10Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为94.2％，细颗粒煤的分选效率为84％。
【实施例8】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径2m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为1.5。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为0.5Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为82％，细颗粒煤的分选效率为91.5％。
【实施例9】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径2m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为1.5。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为方波，脉动频率均为100Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为75％，细颗粒煤的分选效率为92％。
【实施例10】
一种固体物料干法分选装置，锥形流化床下端内径0.5m，上端最大内径2.5m，高度5m，气体分布器锥形口夹角为90°，气体分布器锥面上设有20圈气孔，开孔率2％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排渣管的气孔最小，最小气孔为1mm，最大气孔为10mm，一级旋风排气管与筒体的直径比为0.5，二级旋风排气管与筒体的直径比为0.4，一级旋风与二级旋风排气管直径比为1.5。
通过给料机将0-50mm的原煤通过物料进口管进入锥形流化床内，将排料风从排料风入口管经过快速响应比例阀后从中心排料管进入锥形流化床中。将主风从主风入口管经过快速响应比例阀和气体分布室后从气体分布器进入锥形流化床中，通过信号发生器对快速响应比例阀进行控制，产生高频脉动的主风。在流化阶段，主风和排料风的脉动波形均为正弦波，脉动频率均为10Hz，脉动振幅均为平均流速的50％，锥形流化床底部界面表观速度范围为20m/s，可使原煤在锥形流化床内快速达到呈底部颗粒粗密度大上部颗粒细密度小的分层分布。在排料阶段，煤矸石以及粗颗粒煤经主风和排料风控制后从中心排料管分批排出；细颗粒煤经过出口弯管依次进入一级旋风、二级旋风和除尘器，在一级料斗、二级料斗和除尘器收集得到粒径递减的细颗粒煤，分选得到煤矸石、2种粗颗粒煤和3种细颗粒煤，其中粗颗粒煤的分选效率为90％，细颗粒煤的分选效率为91.8％。
【比较例1】
采用常规风力跳汰机，选用0-50mm的原煤为物料，分选出煤矸石、粗颗粒煤和细颗粒煤三种产物，其中粗颗粒煤的分选效率为76％，细颗粒煤的分选效率为68％。
实施例1-10以及比较例1总结如表1所示。
表1
Figure BDA0001231321000000111
从表1的分选效果对比中，可以得出，本发明专利所述的固体物料干法分选装置，采用实施例2和实施例3，分选效果最佳，其中实施例2的装置更为经济；与常规风力跳汰机相比，分选级数提高了3级，粗颗粒煤的分选效率提高了约19％，细颗粒煤的分选效率提高了约24％。

Claims (9)

1.一种固体物料干法分选装置，其特征在于，包括锥形流化床(1)、物料进口管(2)、气体分布器(3)、主风入口管(4)、排料风入口管(5)、气体分布室(6)、中心排料管(7)；快速响应比例阀、电磁阀、出口弯管(10)、一级旋风(11)、二级旋风(12)、除尘器(13)、一级料斗(14)和二级料斗(15)；其特征在于物料进口管(2)位于锥形流化床(1)中上部，气体分布器(3)和气体分布室(6)位于锥形流化床(1)底部，主风入口管(4)与气体分布室(6)相连通，快速响应比例阀I(8a)安装在主风入口管(4)中，中心排料管(7)与气体分布器(3)相连通，排料风入口管(5)与中心排料管(7)相连通，快速响应比例阀II(8b)安装在排料风入口管(5)中，一级旋风(11)通过出口弯管(10)与锥形流化床(1)相连通，二级旋风(12)与一级旋风(11)相连通，除尘器(13)与二级旋风(12)相连通，一级旋风(11)底部设有一级料斗(14)，二级旋风(12)底部设有二级料斗(15)，所述快速响应比例阀I(8a)、快速响应比例阀II(8b)的响应时间小于5毫秒。
2.根据权利要求1所述的固体物料干法分选装置，其特征在于，所述的锥形流化床(1)上端直径为下端直径的2～8倍。
3.根据权利要求1所述的固体物料干法分选装置，其特征在于所述的气体分布器(3)位于锥形流化床(1)底部，气体分布器(3)的锥形口夹角为30°～150°，气体分布器(3)锥面上设有气孔，设有5～40圈，开孔率1～10％，气孔沿圆周均匀布置，每圈气孔直径沿分布器径向递增，靠近中心排料管(7)的气孔最小，最小气孔为0.5～1mm，最大气孔为2～10mm。
4.根据权利要求1所述的固体物料干法分选装置，其特征在于所述的一级旋风(11)排气管直径为筒体直径的0.3～0.8倍，二级旋风(12)排气管直径为筒体直径的0.2～0.7倍，一级旋风(11)的排气管直径为二级旋风(12)排气管直径的1～4倍。
5.一种固体物料干法分选方法，采用权利要求1～4所述的任一种固体物料干法分选装置，其特征在于主要步骤为：不同粒径和密度的固体物料A通过物料进口管(2)进入锥形流化床(1)内，排料风B从排料风入口管(5)经过快速响应比例阀II(8b)从中心排料管(7)进入锥形流化床(1)中，主风C从主风入口管(4)经过快速响应比例阀I(8a)和气体分布室(6)后从气体分布器(3)进入锥形流化床(1)中，通过信号发生器对快速响应比例阀I(8a)进行控制，产生高频脉动的主风C，使不同粒径和密度的固体物料A在锥形流化床(1)内快速达到呈底部颗粒粗密度大、上部颗粒细密度小的分层分布，高密度粗颗粒E经排料风B控制后从中心排料管(7)分批排出；低密度细颗粒D经过出口弯管(10)依次进入一级旋风(11)、二级旋风(12)和除尘器(13)，在一级料斗(14)、二级料斗(15)和除尘器(13)收集得到粒径递减的低密度细颗粒。
6.根据权利要求5所述的固体物料干法分选方法，其特征在于，所述排料风B从排料风入口管(5)经过快速响应比例阀II(8b)控制后进入中心排料管(7)中，根据固体物料的密度和粒度，设定中心排料管(7)上端喷口排料风平均流速为1～50m/s。
7.根据权利要求5所述的固体物料干法分选方法，其特征在于，所述排料风B经过快速响应比例阀II(8b)控制产生脉动气流，在流化阶段，脉动频率为0.5～100Hz，脉动振幅为平均流速的10％～50％；在排料阶段，根据固体物料的排料情况进行开闭。
8.根据权利要求5所述的固体物料干法分选方法，其特征在于，所述锥形流化床(1)底部界面表观速度范围为1～50m/s。
9.根据权利要求5所述的固体物料干法分选方法，其特征在于，通过信号发生器对快速响应比例阀I(8a)进行控制产生脉动的主风C，在流化阶段，脉动频率为0.5～100Hz，脉动振幅为平均流速的10％～50％；在排料阶段，根据固体物料的排料情况设定流量。
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