空气重介流化床干法选煤机结构改进设计.docx
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空气重介流化床干法选煤机结构改进设计
1绪论
1.1我国能源的现状………………………………………………………2
1.2选煤技术简介………………………………………………………2
1.2.1选煤技术分类………………………………………………………2
1.2.2干法选煤技术的发展过程………………………………………3
1.2.3研究干法选煤技术的重要意义………………………………………6
1.3空气重介干法选煤技术简介…………………………………………7
1.3.1空气重介干法选煤技术的原理……………………………………7
1.3.2空气重介干法选煤技术的发展……………………………………7
1.3.3传统空气重介流化床选煤机的结构简介……………………………10
1.4传统空气重介流化床选煤机的特点及存在问题……………………11
1.5本设计在传统方案上的一些改进……………………………………14
1.6本章小结………………………………………………………………16
2空气重介流化床选煤机机构总体设计
2.1排料装置的机构设计……………………………………………………17
2.2布风板的结构设计……………………………………………………19
2.3选煤机传动方案的确定………………………………………………22
2.4本章小结…………………………………………………………………23
3流化床选煤机刮板运输装置的设计计算
3.1有关原始数据的说明……………………………………………………24
3.2输送能力的计算…………………………………………………………24
3.3刮板的设计计算…………………………………………………………25
3.4链及链轮的设计计算……………………………………………………26
3.5运行阻力的计算…………………………………………………………30
3.6电动机功率的校核………………………………………………………32
3.7紧链力和刮板强度的计算………………………………………………32
3.8链轮轴的设计计算………………………………………………………34
3.9本章小结…………………………………………………………………38
4流化床布风装置的设计计算
4.1布风结构的设计…………………………………………………………39
4.2布风装置参数的确定……………………………………………………43
4.3本章小结…………………………………………………………………44
5激振装置的设计
5.1结构设计………………………………………………………………45
5.2主要参数的计算………………………………………………………47
5.3激振中心的确定………………………………………………………48
5.4激振器的选型…………………………………………………………50
5.5安装运行………………………………………………………………51
5.6本章小结………………………………………………………………51
6排矸装置的设计
6.1排矸装置的设计………………………………………………………52
6.2传感器的选型…………………………………………………………53
6.3本章小结………………………………………………………………54
参考文献………………………………………………………………………55
致谢……………………………………………………………………………56
1绪论
1.1我国能源的现状
世界现已探明的煤炭储量是石油的6.3倍。
全球2004年的煤炭消费量增长了6.9%,而石油的消费量仅增加了2.1%。
2005年石油价格高位运行,将进一步带动煤炭需求的增加和煤炭市场的稳定回升。
中国的煤炭资源预测地质储量,达45000亿吨以上,与美国、俄罗斯两国不相上下,中国煤炭行业投资的相对不足更是吸引了全球投资者的目光。
2004年我国原煤产量完成19.56亿吨,创历史新高,同比增加2.28亿吨,增长13.2%。
2004年全国煤炭销量完成18.7亿吨,同比增加2.1亿吨,增长12.7%。
全国煤炭出口8400万吨,同比减少902万吨,下降9.7%。
到2004年年末,全国煤炭社会库存1.05亿吨。
根据国家统计局的数据,2004年中国原煤产量同比仅增长14.8%。
四大用煤行业的增长速度均超过煤炭行业,来自下游的强劲需求使得煤炭供需缺口有进一步扩大的趋势。
我国是一个水资源十分贫乏的国家,三分之二以上的煤炭分布在我国西北部,山西、陕西、内蒙古、宁夏等这些地方都是严重缺水地区,传统的跳汰,湿法重介与浮选方法,吨煤耗水量为3—4,为了解决煤炭加工与缺水的矛盾,干法选煤技术在本世纪70年代就提上了议事日程。
工业用水方面,我国炼钢等生产过程的单位耗水量比国外先进水平高几倍甚至几十倍。
水的重复利用率不到发达国家的1/3。
中国是世界上煤炭产量最多、增长速度最快的国家。
1949年仅产煤炭3243万t,1950年4292万t;1960年达到3.97亿t,1970年3.54亿t,1980年6.20亿t,1990年突破10亿t,1995年达到13.61亿t,1996年增加到13.96亿t,创历史最高年产量记录,占世界总产煤量46.07亿t的30%。
1997年由于东南亚金融危机和经济结构调整的影响,煤炭产量下降到13.73亿t。
中国煤炭产量分布很不均衡
据中国第二次煤田预测资料,埋深在1000m以浅的煤炭总资源量为2.6万亿t。
其中大别山—秦岭—昆仑山一线以北地区资源量约2.45万亿t,占全国总资源量的94%;以南的广大地区仅占6%左右。
中国煤炭资源的种类较多,在现有探明储量中,烟煤占75%、无烟煤占12%、褐煤占13%。
其中,原料煤占27%,动力煤占73%。
动力煤储量主要分布在华北和西北,分别占全国的46%和38%,炼焦煤主要集中在华北,无烟煤主要集中在山西和贵州两省。
而我国的煤炭存储位置和质量,总的来看较好。
但是又有自己的特点。
已探明的储量中,灰分小于10%的特低灰煤占20%以上;硫分小于1%的低硫煤约占65%—70%;硫分1%—2%的约占15%—20%。
高硫煤主要集中在西南、中南地区。
华东和华北地区上部煤层多低硫煤,下部多高硫煤。
中国煤炭资源北多南少,西多东少,煤炭资源的分布与消费区分布极不协调。
从各大行政区内部看,煤炭资源分布也不平衡,如华东地区的煤炭资源储量的87%集中在安徽、山东,而工业主要在以上海为中心的长江三角洲地区;中南地区煤炭资源的72%集中在河南,而工业主要在武汉和珠江三角洲地区;西南煤炭资源的67%集中在贵州,而工业主要在四川;东北地区相对好一些,但也有52%的煤炭资源集中在北部黑龙江,而工业集中在辽宁。
但是,煤炭又是一个不洁净的能源,在其开采利用的过程中带来一系列问题,破坏生态平衡,危及人类生存,因此,发展洁净煤技术是根本出路。
1.2选煤技术简介
随着经济的发展,人们对能源质量的要求越来越高,煤炭作为我国的主要能源,长期以来由于只追求暂时的经济效益,忽视了对环境的影响,结
果造成了环境的巨大破坏。
这些年随着洁净煤技术的研究,作为洁净煤技术的源头技术—选煤方法,取得了很大发展,发展选煤技术就是要谋求
短期的经济效益和长期的社会效益、环境效益相统一。
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1.2.1选煤技术分类
选煤是通过各种方法把原煤中的矿物质去除,并加工成质量均匀、用途不同的各种品煤煤炭加工技术。
大力发展选煤技术首先要选择合理的
选煤方法,因为原煤中含有的矿物质及有害成分随产地及采煤煤层不同而不同,各地区、各煤层适合不同的选煤方法。
按选煤方法的不同,选煤可以分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。
<1)物理选煤。
根据物料的某种物理性质(如粒度、密度、形状、硬度、颜色、光泽、磁性及电性等)的差别,采用物理的方法来实现对原煤的加工处理。
在实际应用中物理选煤主要是指重力选煤同时还包括电磁选煤及古老的拣选等。
重力选煤主要有跳汰选煤、重介质选煤、空气重介质流化厂
干法选煤、风力选煤、斜槽和摇床选煤等。
(2)物理化学选煤—浮游选煤(简称浮选)。
它依据矿物质的物理化学性质的差别进行分选的方法。
浮选包括泡沫浮选、浮选柱、油团浮选、表层浮选和选择性絮凝等。
由于实际上常用的是泡沫浮选分选细粒的物料,所以通常所说的浮选主要是指泡沫浮选。
<3)化学选煤。
借助化学反应使煤中的有用成分富集或除去杂质和有害成分的工艺过程。
化学选煤主要有氢氟酸法、烧熔碱法、氧化法和溶剂萃取法等。
<4)微生物选煤。
它是利用某些自养性和异养性微生物,直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫达到脱硫的目的。
在现有阶段有发展前
途的有以下三种:
堆积浸滤法、空气搅拌浸出法和表面氧化法。
2.1跳汰选煤
跳汰是各种密度、粒度及形状的物料在不断变化的流体中作用下的运动过程,是最复杂的重选分选过程,迄今为止关于跳汰分层机理的观点
都只能反映跳汰的某个侧面,不能全面地描述在跳汰过程中矿粒按密度分层的物理实质。
跳汰分层机理假说可以概括为两种:
静力学观点和动力学观点。
1.2.2干法选煤技术的发展过程
过去已有的干法选煤方法如:
风力跳汰、风力摇床等,它们不但分选效率差,而且粉尘污染严重,不能满足现代选煤技术的要求。
所以研究新型高效法选煤技术不但在中国是当务之急,也是一个全球性的问题。
空气重介流化床干法选煤是将气固流态化技术应用于煤炭分选领域的一项高效分选技术,可以准确地将物料按密度分离,因而采用气—固流化床的似流体特性对煤炭进行分选的研究,受到各国学者的高度重视。
70年代,原苏联学者研究设计了CBC—100型干法分选机,处理15—25mm粒级的煤炭,流化床分选面积为6,采用多孔分布板,流化床密度为1.8g/m3,空气消耗量为18000/h,其分选机构如图1.1所示。
入选煤和加重质分别由上部给入,物料在床层中自右向左进行分离。
浮物和沉物分别由无极链刮板向相反方向运至分选机两端排出,该分选机与供风系统引风除尘系统相连接,组成分选系统。
据报道,在中间试验中得到的结果为:
精煤中密度大于1.8g/m3的污染量为0.4%—1.0%;尾煤中密度小于1.5g/m3的损失量为1.0%—3.0%;可能偏差Ep值在0.06—0.1之间波动。
但至今未见上述分选机工业应用和效果测试的报道。
原苏联还曾设计过CKC—1型流化床分选机,也没有工业应用的报道。
加拿大学者于80年代前期进行的流化床连续性分选机研究,采用串级逆流式流化床分选机,后由于社会经济原因,试验未继续进行下去,其半工业性分选机结构(如图1.2示)。
图1.1CBC—100型分选机示意图
该机单机处理量为3—5t/h,机长54m,床宽0.19m,机体采用有机玻璃。
底部略有倾斜,重产物排放端略高,分布器采用直径1.5mm冲孔板,下面配有3—4层织布,有4个空气室,采用磁铁矿粉和石英砂作加重质,其特点为:
入选煤和介质通过位于中部的给料器给入,沉物由无极链刮板输送至右端,由排料轮排出。
浮物靠流化介质的流动作用及物料的替代作用,与湿法重介相似,由左端电磁振动给料机排出。
此外,物料在流化床中的分离作用不仅在垂直方向进行,由于其精煤的特殊排放方式造成的物料替代分层作用即串级逆流作用,在水平方向上亦有分选作用,这也是串级逆流分选机名称的由来,分选机越长,分选效果越好。
该机在处理1—25mm粒级煤炭时获得较好的效果,临界流化气速约2—3cm/s。
美国也进行过这种研究,但因各种原因都未能实现工业化。
我国于1984年开始对流态化技术进行研究,1989年完成工业化系统的研究和建设,1994年完成世界首座流态化选煤厂的工业应用研究设计并取得成功,使我国在该项技术研究与应用方面处于世界领先地位。
5—10t/h空气流化床分选机结构如图1.3所示,流化床长5
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