加重质液固流化床分选的研究
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固体流态化的流动特性实验(示范实验)1、实验目的在环境工程专业,经常有流体流经固体颗粒的操作,诸如过滤、吸附、浸取、离子交换以及气固、液固和气液固反应等。
凡涉及这类流固系统的操作,按其中固体颗粒的运动状态,一般将设备分为固定床、移动床和流化床三大类。
近年来,流化床设备得到愈来愈广泛的应用。
固体流态化过程又按其特性分为密相流化和稀相流化。
密相流化床又分为散式流化床和聚式流化床。
一般情况下,气固系统的密相流化床属于聚式流化床,而液固系统的密相流化床属于散式流化床。
①通过本实验,认识与了解流化床反应器运行。
掌握解流化床反应器启动中物料的连续流化方法及其测定的主要内容,掌握流化床与固定床的区别,掌握鼓泡流化床与循环流化床在本质上的差异。
②测定流化床床层压降与气速的关系曲线本实验的目的,通过实验观察固定床向流化床转变的过程,以及聚式流化床和散式流化床流动特性的差异;实验测定流化曲线和流化速度,并试验验证固定床压降和流化床临界流化速度的计算公式。
通过本实验希望能初步掌握流化床流动特性的实验研究方法,加深对流体流经固体颗粒层的流动规律和固体流态化原理的理解。
2、实验装置与实验原理介绍流化床反应器是一种易于大型化生产的重要化学反应器。
通常是指反应物料悬浮于从下而上的气流或者液流之中,气体或者液体中的成分在与反应物料的接触中发生反应。
流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉(见煤气化炉)。
目前,流化床反应器已在电力、化工、石油、冶金、核工业等行业得到广泛应用。
与固定床反应器相比,流化床反应器的优点是:①可以实现固体物料的连续输入和输出;②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能,床层内部温度均匀,而且易于控制,特别适用于强放热反应;③便于进行催化剂的连续再生和循环操作,适于催化剂失活速率高的过程的进行,石油流化床催化裂化的迅速发展就是这一方面的典型例子。
然而,由于流态化技术的固有特性以及流化过程影响因素的多样性,对于反应器来说,流化床又存在明显的局限性:①由于固体颗粒和气泡在连续流动过程中的剧烈循环和搅动,无论气相或固相都存在着相当广的停留时间分布,导致不适当的产品分布,阵低了目的产物的收率;②反应物以气泡形式通过床层,减少了气-固相之间的接触机会,降低了反应转化率;③由于固体反应物料在流动过程中的剧烈撞击和摩擦,使物料加速粉化,加上床层顶部气泡的爆裂和高速运动、大量细粒反应物料的带出,造成明显的反应物料流失;④床层内的复杂流体力学、传递现象,使过程处于非定常条件下,难以揭示其统一的规律,也难以脱离经验放大、经验操作。
重介质选煤工艺及分选效果影响分析隨着煤炭开采行业中,机械化及自动化水平日益提高,但是国内的优质煤炭资源渐渐匮乏,其品质较差,或者复杂煤炭层资源的挖掘占比也持续提升,这样的状况给煤炭分选工作带来了比较大的难度,同时对宝贵的不可再生资源造成了不必要的浪费。
为此,煤炭企业的相关技术人员研究并开发出高精确程度、高作业效率的重介质模式的选煤方法具有非常重大的现实意义,可以在适应不同类型煤体品质要求的情况下取得更佳的经济回报。
关键词:重介质;选煤工艺;分选效果;探索分析现阶段,随着我国社会经济的整体发展,人们对能源的消耗量正在不断加大,煤炭资源是我国重要的化石能源之一,化石能源是不可再生资源,因此在对其进行开采以及使用的时候应该有一定的限度。
随着我国煤矿行业规模的不断发展壮大,最近几年,我国煤矿企业的数量正在不断增加,并且其产品的质量也有了很大的提升,这与先进的选煤采煤技术推广有直接关系1 现阶段我国广泛应用的选煤方法以及选煤工艺对于煤矿开采企业来说,选煤工作是其中非常重要的环节之一,对相关工作人员的自身专业素质有很高的要求,同时对技术水平也有很高的要求。
目前,我国行业内应用较为广泛的选煤方法主要有以下两类,即重力选煤以及浮选,本文主要对重力选煤的方式方法进行了探讨分析,并且对其工艺方法进行了阐述。
1.1 重力选煤方法在对重力选煤方法进行应用的时候,其主要是按照密度来进行分选的,这种选煤的方式在实际应用的过程中操作相对简单,所涉及到的环节步骤并不多。
在展开分选工作的时候,首先应该创造积极有利的分选条件,这是非常重要的,要减少矿粒的形状对分选工作的影响,这样可以使矿粒之间的密度差得到有效的控制[1]。
通常情况下,介质运动的形式与作业的目的会体现出一定的不同,重选的时候主要会涉及到以下几方面的工艺,即水力分级、重介质选煤以及跳汰选煤等等。
本文介绍最为常见的重介质选煤工艺。
1.2 重介质选煤工艺的基本原理现阶段,重介质选煤工艺在现阶段我国行业内有较为广泛的应用,并且取得了较为理想的效果,重介质选煤所应用的基本原理是阿基米德原理,重介质选煤通常会采用分级入选的方式。
加重质液固流化床分选的研究
通过对加重质液固流化床分选2~0.25mm宽粒级分选的粗煤泥产品的粒度和密度分析,结果表明:各粒级的分配曲线更加靠近,加重质液固流化床中不同粒级粗煤泥的实际分选密度差仅为0.07~0.03g/cm3,说明加重质液固流化床弱化颗粒粒度对分选的影响,实现了2~0.25mm宽粒级粗煤泥基于自身密度精确分选,为粗煤泥分选效果的提高和拓展分选粒度范围提供了一种简捷、高效的分选技术。
标签:加重质;液固流化床;粗煤泥;分选;密度
液固流化床已成为分选1~0.25mm粒级粗煤泥的主流分选技术,得到越来越广泛的应用[1]。
然而大量的工业应用效果表明:对于难选煤和粒度范围较宽的粗煤泥,分选效果较差[2]。
这已成为影响液固流化床粗煤泥分选效果和限制应用范围的重要因素。
根据分选流体密度的提高有利于提高分选效果的原理,文章从流体环境入手,通过添加加重质来提高悬浮液的密度,缩小悬浮液密度和分选密度之间的差距,有利于拓宽液固流化床入料粒度的同时,提高分选效果[3]。
这种崭新的技术可充分利用重介系统的悬浮液,在工业上容易实现,它未来有望成为一种进一步提高分选效果和拓展应用的粗煤泥分选新技术。
1 试验
1.1 煤质分析
试验煤样粒度见表1。
煤样的加权平均灰分为23.20%,属于中灰,其中2~1.5mm和1.5~1mm粒级灰分分别为36.90%和31.45%,属于中高灰煤;各粒级分布不均,主导粒级是0.75~0.5mm和0.5~0.25mm,分别占全样29.29%、35.45%,各粒级灰分随粒度减小而减小,细粒煤含量较多,煤质较脆。
1.2 试验系统及试验步骤
构建的液固流化床试验系统如图1所示,柱体高度为1000mm。
系统由搅拌桶、离心泵、电磁流量计、压力表、流化床柱体和控制系统6部分组成。
1搅拌桶;2离心泵;3阀门;4电磁流量计;5压力表;6采样口;7溢流口;8流体分布器;9底流口;10搅拌桶
试验步骤:将称好的煤样和磁铁矿粉预先湿润,倒入搅拌桶内,加入一定量的水,充分搅拌5min。
开启离心泵,通过控制柜调节离心泵的转速和流量调节阀共同调节上升水速,使上升水速稳定在0.22cm/s,待水速稳定后,开启给料口,稳定给料速度。
待系统运行稳定5min后,每隔3min开启底流阀门进行尾煤排放,稳定运行12min后进行底流和溢流采样。
图2为普通液固流化床分选2~0.25mm宽粒级粗煤泥的不同粒级的分配曲线[4]。
可以得出,2~1.5mm、1.5~1mm、1~0.75mm、0.75~0.5mm、0.5~0.25mm 的实际分选密度分别为1.42g/cm3、1.5g/cm3、1.59g/cm3、1.72g/cm3、1.86g/cm3,实际分选密度随着粒级粒度的减小而增大。
这说明在普通液固流化床分选2~0.25mm宽粒级粗煤泥时,重产物并没有按照床层密度得到精确的分选,也就是说物料没有基于自身密度进行分选,而是随着粒度的减小轻产物分选效果逐渐变差,错配现象明显增强。
因此,普通液固流化床对分选2~0.25mm宽粒级粗煤泥效果不好。
图3为加重质液固流化床分选2~0.25mm宽粒级粗煤泥时不同粒级的分配曲线。
可以得出,2~1.5mm、1.5~1mm、1~0.75mm、0.75~0.5mm、0.5~0.25mm 的实际分选密度分别为1.47g/cm3、1.48g/cm3、1.49g/cm3、1.49g/cm3、1.5g/cm3,各粒级之间的实际分选密度较为接近,最大差值为0.03g/cm3,不同粒级的分配曲线非常靠近,说明加重质液固流化床在分选2~0.25mm宽粒级粗煤泥时,能够弱化了颗粒粒度对分选的影响,实现物料基于自身密度进行精确分选。
3 结束语
(1)普通液固流化床分选2~0.25mm宽粒级粗煤泥时,物料按床层密度分选较弱,受颗粒粒度影响严重,物料没有基于自身密度进行分选。
(2)加重质液固流化床分选2~0.25mm宽粒级粗煤泥时,能够弱化了颗粒粒度对分选的影响,实现物料基于自身密度进行精确分选。
参考文献
[1]陈子彤,刘文礼,赵宏霞,等.干扰床分选机工作原理及分选理论基础研究[J].煤炭工程,2006(4):64-66.
[2]邰辛平,赵永生.TBS-3.6干扰床分选机在三交河选煤厂的应用[J].选煤技术,2012(4):33-35.
[3]李延锋.液固流化床粗煤泥分选机理与应用研究[D].徐州:中国矿业大学,2008.。