一种选煤设备的防止跑煤系统及选煤设备

摘要

本发明公开一种选煤设备的防止跑煤系统及选煤设备，防止跑煤系统包括：检测单元、支管、以及控制阀门，底流嘴通过控制阀门分别与支管的输入端以及底流管连通或断开；当检测单元检测到有压两产品重介质旋流器失压状态发生时，控制控制阀门连通底流嘴与支管的输入端，且断开底流嘴与底流管；当检测单元检测到有压两产品重介质旋流器失压状态恢复时，控制控制阀门断开底流嘴与支管的输入端，且连通底流嘴与底流管。本发明将有压两产品重介质旋流器在失压状态下的跑煤进行回收，并在失压状态恢复正常后将系统运行工艺恢复正常。

说明书

技术领域

本发明涉及选煤相关技术领域，特别是一种选煤设备的防止跑煤系 统及选煤设备。

背景技术

重介质旋流器是一种利用离心力场强化细粒级矿粒在重介质中分选 的设备，能使密度差值小(±0.1含量大)的难选和极难选细粒物料也能 获得精确的分选。该设备结构简单，无运动部件，分选效率高。对于选 煤工业来说，重介质旋流器的入料粒度上限可达到50mm，有效分选下限 可达到0.1mm，且随着旋流器规格参数的变化，其入料粒度和分选下限会 有所变化。在分选细粒煤时，重介质旋流器的可能偏差E＝0.02－0.06， 分选效率高，同时，由于其分选密度的可调性，工业上可以用其来脱除 煤中黄铁矿硫。

通过不断的发展，重介质旋流器可分为两个系列、两种工艺装备： 根据产品种类可分为两产品和三产品两个系列，即针对不同煤质和用户 要求一次生产出两种(精煤和矸石)和三种(精煤、中煤和矸石)产品。 在选煤工业工艺装备时，根据煤种及对产品质量要求的不同又可分为有 压给料和无压给料两种方式，有压给料将煤和重介质混合后，用泵或定 压方式给入旋流器，而无压给料是物料在无压状态下直接给入旋流器， 减少了泵对物料的粉碎，又可增加入料的粒度上限。

重介质旋流器在工作前必须由一台离心泵将重介质悬浮液与煤块 (一般其粒度小于50mm)混合后的物料打入重介质旋流器器腔内，且泵入 方向沿锥形腔体的切线方向，这样以来，混合物料便可沿着旋流器内腔 壁做旋转运动。同时，重介质旋流器一般倾斜安装，旋流器轴线与水平 夹角为10°，底流嘴朝下，溢流嘴朝上。

当混合物料在旋流器腔内做旋转运动时，受到重力和离心力的作用 而分离，大于悬浮液密度的矸石，所受作用力的方向与离心加速度方向 相同，在悬浮液中作离心运动，集中在外层形成矸石带，由于干扰沉降 作用，紧贴器壁的是大矸石，其次是中等粒度、小粒度矸石，汇合成螺 旋运动沿器壁由底流嘴排出。小于悬浮液密度的煤，在旋流器中作向心 运动，并集中在旋流器的中心轴附近呈旋涡运动形成中煤和精煤带，在 溢流管附近，由于溢流底部的涡流作用发生二次分选，精煤沿溢流管排 出，中煤和矸石将再旋流，中煤带在轻颗粒与重颗粒间起隔栅作用，该 处可使灰分较低的中煤向底流嘴方向运动，作为尾煤排出或随精煤沿溢 流管排出。因此，在重介质旋流器工作过程中，物料在器腔内受到离心 力、悬浮液的浮力及物料自身的重力三种力作用，由于物料群密度的不 同，其所受到的离心力、浮力也会不同，通过两种力的相互作用，使物 料按照密度不同进行分离，通过物料自身的重力作用，使重产物物料沿 倾斜器腔向下运动，最终通过底流嘴排出，而低密度精矿产品在器腔内 吸的作用下向上运动，最终通过溢流嘴排出，因此，物料在旋流器中通 过三种力的相互作用，最终决定了其去向。

一般情况下，选煤厂在工艺设计时，便需要根据原煤粒度组成、密 度组成、泥化特性和对产品的质量要求等要素，对重介质旋流器进行选 型及安装工艺进行设计。安装完毕后的重介质旋流器，在工作过程中， 根据煤质不同，可通过调整入料泵转速和入料固液比来调整分选效果， 一般情况下，重介质旋流器正常工作时的入料压力为1.3Kpa，但在有压 两产品重介质旋流器启动时和事故突然停车时，由于重介质悬浮液的粘 度较高，启动时旋流器入料泵转速要达到设定值需要一定的时间，而在 突然停车时，入料泵会突然断电停止，造成重介质旋流器内物料突然失 压，上述两种情况均会造成重介质旋流器腔内物料靠自重从底流嘴排出， 从而造成精煤损失，此种现象在重介质旋流器使用中极为普遍。

就神华神东洗选中心乌兰木伦选煤厂来说，其末煤系统采用进口 KrebsD48″φ(直径1200mm)的有压两产品重介质旋流器，而入料泵采 用进口MM400-D43U旋流器入料泵，电机采用500KW型号为YPT450-6的 变频调速三相异步电动机，在实际应用中经常会出现底流嘴跑煤现象， 通过现场观察分析，系统内发生重介质旋流器底流嘴跑煤现象的原因总 结如下：

1、事故停车时，随着重介质旋流器入料泵的突然断电，入料泵叶轮 在入料管道内物料的反冲阻力下迅速停止，而旋流器腔内剩余物料随着 入料压力的消失，物料在器腔内所受到的三种作用力中的离心力逐渐消 失，器腔内物料在重力作用下逐渐改变运动状态，螺旋运动逐渐破坏， 转而受重力作用向下直接运动，腔内物料在重力作用下随着底流嘴跑出， 从而形成跑煤事故。

2、事故启车时，由于事故停车后重介质混料桶内存有部分煤，随着 重介质旋流器入料泵的转速逐渐升高，物料通过管道进入旋流器器腔内， 但由于重介质悬浮液粘度较高，特别是事故停车时间越长，混料桶内悬 浮液沉降越明显，旋流器入料泵启动时叶轮阻力越大，旋流器入料泵达 到额定转速所需时间越长(以乌兰木伦选煤厂为例，在事故停车三十分 钟后启车，重介质旋流器达到正常转速时间约为三十秒)，随旋流器入料 泵打入旋流器腔内的物料，由于入料压力不足，所受到的三种力中离心 力较小，无法在器腔内形成涡流运动，更无法在器腔内形成内吸效应， 因此，此部分物料在重力作用下沿器腔向下直接运动，腔内物料在重力 作用下随着底流嘴跑出，从而形成跑煤事故。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术在采用有压两产品重介质旋流器出现 失压状态时，容易造成跑煤的技术问题，提供一种选煤设备的防止跑煤 系统及选煤设备。

本发明提供一种选煤设备的防止跑煤系统，所述选煤设备包括有压 两产品重介质旋流器，所述有压两产品重介质旋流器的底流嘴与底流管 连通，所述防止跑煤系统包括：检测单元、支管、以及控制阀门，所述 底流嘴通过所述控制阀门分别与所述支管的输入端以及所述底流管连通 或断开；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态发生 时，控制所述控制阀门连通所述底流嘴与所述支管的输入端，且断开所 述底流嘴与所述底流管；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态恢复 时，控制所述控制阀门断开所述底流嘴与所述支管的输入端，且连通所 述底流嘴与所述底流管。

进一步的，所述选煤设备还包括与所述有压两产品重介质旋流器的 入料口连通的旋流器入料泵，所述检测单元检测所述旋流器入料泵的频 率，当所述旋流器入料泵的频率低于预设失压状态发生频率阈值，则判 断所述有压两产品重介质旋流器失压状态发生，当所述旋流器入料泵的 频率高于预设失压状态恢复频率阈值，则判断所述有压两产品重介质旋 流器失压状态恢复。

进一步的，还包括设置在所述旋流器入料泵的频率传感器，所述频 率传感器的输出端与所述检测单元的输入端信号连接。

进一步的，所述检测单元检测所述有压两产品重介质旋流器内的入 料压力，当所述入料压力低于预设失压状态发生压力阈值，则判断所述 有压两产品重介质旋流器失压状态发生，当所述入料压力高于预设失压 状态恢复压力阈值，则判断所述有压两产品重介质旋流器失压状态恢复。

进一步的，所述有压两产品重介质旋流器的入料口设置用于检测入 料压力的压力传感器，所述压力传感器的输出端与所述检测单元通信连 接。

进一步的，所述旋流器入料泵的出料口通过入料阀与所述有压两产 品重介质旋流器的入料口连通，所述旋流器入料泵的出料口还通过自循 环阀与所述回料桶连通；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态发生 时，控制所述入料阀关闭，控制所述自循环阀打开；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态恢复 时，控制所述入料阀打开，控制所述自循环阀关闭。

更进一步的，所述精煤脱介筛还设有精煤缓冲箱，所述支管的输出 端与所述精煤脱介筛的精煤缓冲箱连通。

进一步的，所述选煤设备还包括回料桶和旋流器入料泵，所述旋流 器入料泵的出料口与所述有压两产品重介质旋流器的入料口连通，所述 回料桶与所述旋流器入料泵的吸料口连通，所述支管的输出端与所述回 料桶连通。

更进一步的，所述控制阀门包括第一控制电磁阀和第二控制电磁阀， 所述底流嘴通过所述第一控制电磁阀与所述支管的输入端连通或断开， 所述底流嘴通过所述第二控制电磁阀与所述底流管连通或断开；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态发生 时，控制所述第一控制电磁阀打开，且控制所述第二控制电磁阀关闭；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态恢复 时，控制所述第一控制电磁阀关闭，且控制所述第二控制电磁阀打开。

本发明提供一种选煤设备，包括有压两产品重介质旋流器，所述有 压两产品重介质旋流器的底流嘴与底流管连通，还包括如前所述的防止 跑煤系统。

本发明通过对有压两产品重介质旋流器进行失压状态检测，在失压 状态发生与失压状态恢复时控制底流嘴与底流管的连通，从而将有压两 产品重介质旋流器在失压状态下的跑煤进行回收，并在失压状态恢复正 常后将系统运行工艺恢复正常。

附图说明

图1为本发明一种选煤设备的防止跑煤系统的结构示意图；

图2为本发明防止跑煤系统的工作流程图；

图3为本发明另一个实施例的防止跑煤系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种选煤设备的防止跑煤系统的结构示意图， 所述选煤设备包括有压两产品重介质旋流器1，所述有压两产品重介质旋 流器1的底流嘴11与底流管3连通，所述防止跑煤系统包括：检测单元、 支管2、以及控制阀门4，所述底流嘴11通过所述控制阀门4分别与所 述支管2的输入端以及所述底流管3连通或断开；

如图2所示，其检测步骤为：

步骤S201，当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失 压状态发生时，控制所述控制阀门4连通所述底流嘴11与所述支管2的 输入端，且断开所述底流嘴11与所述底流管3；

步骤S202，当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失 压状态恢复时，控制所述控制阀门4断开所述底流嘴11与所述支管2的 输入端，且连通所述底流嘴11与所述底流管3。

本控制系统及工艺设计针对目前难以解决的有压两产品重介质旋流 器在特定情况下的失压造成底流嘴跑煤问题，设计了一种采用程序自动 检测控制、通过工艺设计回收跑煤的装置，即设计发明了一种防止重介 质旋流器底流跑煤的系统及工艺。

本发明由两个部分组成，分别为检测单元和由支管2以及控制阀门4 构成的工艺回收系统。

检测单元优选为单片机，检测单元的作用是：通过检测有压两产品 重介质旋流器是否在失压状态下，及失压状态是否恢复，并以此来控制 工艺回收系统的运行。

工艺回收系统的作用是：通过工艺设计，结合检测控制系统传递的 信号，将有压两产品重介质旋流器在失压状态下的跑煤进行回收，并在 失压状态恢复正常后将系统运行工艺恢复正常。

本发明通过对有压两产品重介质旋流器进行失压状态检测，在失压 状态发生与失压状态恢复时控制底流嘴与底流管的连通，从而将有压两 产品重介质旋流器在失压状态下的跑煤通过支管进行回收，并在失压状 态恢复正常后将系统运行工艺恢复正常。

在其中一个实施例中，所述选煤设备还包括与所述有压两产品重介 质旋流器的入料口13连通的旋流器入料泵，所述检测单元检测所述旋流 器入料泵的频率，当所述旋流器入料泵的频率低于预设失压状态发生频 率阈值，则判断所述有压两产品重介质旋流器失压状态发生，当所述旋 流器入料泵的频率高于预设失压状态恢复频率阈值，则判断所述有压两 产品重介质旋流器失压状态恢复。

鉴于有压两产品重介质旋流器1本身无动力，其物料动力来源于旋 流器入料泵，且有压两产品重介质旋流器1的失压状态与旋流器入料泵 的转速(频率)有直接关系，因此，本实施例，将旋流器入料泵的转速 (频率)设定为检测对象。一般情况下，旋流器入料泵的转速(频率)在 正常运行时都有设定值，因此，此设定值可作为检测单元的控制标准， 可以将失压状态发生频率阈值和失压状态恢复频率阈值均设定为该设定 值。通过检测单元实时检测正常运行时旋流器入料泵的转速(频率)数 值，与设定值进行对比，当检测数值低于设定值时，检测单元立即启动 控制程序，通过控制工艺回收管路上设置的阀门，便可实现跑煤的回收。 同时，在运行正常后，检测单元测得的旋流器入料泵的转速(频率)达 到设定值后，便再次启动控制程序，通过控制工艺回收管路上设置的控 制阀门4，便可实现生产系统的恢复。

在其中一个实施例中，还包括设置在所述旋流器入料泵的频率传感 器，所述频率传感器的输出端与所述检测单元的输入端信号连接。

在其中一个实施例中，所述检测单元检测所述有压两产品重介质旋 流器内的入料压力，当所述入料压力低于预设失压状态发生压力阈值， 则判断所述有压两产品重介质旋流器失压状态发生，当所述入料压力高 于预设失压状态恢复压力阈值，则判断所述有压两产品重介质旋流器失 压状态恢复。

在重介旋流器正常工作时，其入料压力维持在工作压力，能够达到 较好的分选效果。当其入料泵发生故障停车时，该入料压力会迅速降低 到0。因此，入料压力是入料泵是否正常工作的重要检测条件，若入料压 力迅速降低，即可判定入料泵发生了故障。

在其中一个实施例中，所述有压两产品重介质旋流器的入料口13设 置用于检测入料压力的压力传感器，所述压力传感器的输出端与所述检 测单元通信连接。

在其中一个实施例中，所述选煤设备还包括精煤脱介筛5，所述支管 2的输出端与所述精煤脱介筛5连通。

精煤脱介筛5用于煤块回收到精煤系统中。本实施例中，从支管2 流出的煤块将会流到精煤脱介筛5，并由精煤脱介筛5回收到精煤系统 中，实现回收。

在其中一个实施例中，所述精煤脱介筛5还设有精煤缓冲箱51，所 述支管2的输出端与所述精煤脱介筛5的精煤缓冲箱51连通。

本实施例增加精煤缓冲箱51以使从支管2回收的煤块得到缓冲。

如图3所示，在其中一个实施例中，所述选煤设备还包括回料桶14 和旋流器入料泵15，所述旋流器入料泵15的出料口151与所述有压两产 品重介质旋流器的入料口13连通，所述回料桶14与所述旋流器入料泵 15的吸料口152连通，所述支管2的输出端与所述回料桶14连通。

本实施例直接将支管2回收的煤块送入旋流器入料泵的吸料口，以 使得回收的煤块能够更直接地送入入料口13。

在其中一个实施例中，所述旋流器入料泵15的出料口151通过入料 阀16与所述有压两产品重介质旋流器的入料口13连通，所述旋流器入 料泵15的出料口151还通过自循环阀17与所述回料桶连通；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态发生 时，控制所述入料阀16关闭，控制所述自循环阀17打开；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态恢复 时，控制所述入料阀16打开，控制所述自循环阀17关闭。

本实施例，入料泵15出料口通过入料管19与有压两产品重介质旋 流器的入料口13连通，通过自循环管路18与回料桶14连通。在检测单 元检测到失压状态发生时，关闭入料阀16，打开自循环阀17，通过自循 环管路18将煤块回收到回料桶14中暂存。当系统故障排除后，仍然保 持关闭入料阀16，打开自循环阀17，入料泵重新启动，在泵的转数未达 到设定转数或者入料压力未达到预设压力时，检测单元仍然检测为失压 状态发生，入料泵处于循环给料模式。当泵的转数达到设定转数或者入 料压力达到预设压力时，检测单元检测到失压状态恢复，关闭入料阀16， 打开自循环阀17，同时控制所述控制阀门4断开所述底流嘴11与所述支 管2的输入端，且连通所述底流嘴11与所述底流管3，系统恢复正常的 分选状态。

在其中一个实施例中，所述控制阀门4包括第一控制电磁阀41和第 二控制电磁阀42，所述底流嘴11通过所述第一控制电磁阀41与所述支 管2的输入端连通或断开，所述底流嘴11通过所述第二控制电磁阀42 与所述底流管3连通或断开；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态发生 时，控制所述第一控制电磁阀41打开，且控制所述第二控制电磁阀42 关闭；

当所述检测单元检测到所述有压两产品重介质旋流器失压状态恢复 时，控制所述第一控制电磁阀41关闭，且控制所述第二控制电磁阀42 打开。

本实施例采用两个控制阀门41、42分别控制底流嘴11与支管2与 底流管3的通断。

在其中一个实施例中，所述支管2的输入端高于所述支管2的输出 端。

支管2的输入端高于输出端，使得支管2具有一定倾角，便于煤块 在支管2内的流动。

作为本发明最佳实施例，以旋流器入料泵的频率为检测对象。

具体实现过程如下：

(1)当入料泵故障集控停车后，第一控制电磁阀41和第二控制电磁 阀42同时动作，其中第一控制电磁阀41动作打开，第二控制电磁阀42 动作关闭。

当入料泵故障排除后，重新启动入料泵，当旋流器入料泵的转速达 到集控程序设定的数值时，第一控制电磁阀41和第二控制电磁阀42同 时动作，其中第一控制电磁阀41动作关闭，第二控制电磁阀42动作打 开。

根据有压两产品重介质旋流器在选煤厂应用中的空间布置及工艺特 点：因此，在有压两产品重介质旋流器1的底流嘴11的底流箱111上设 置一个三通管件，该三通管件的进口与底流箱111连通，一个出口通过 第一控制电磁阀41与支管2连通或断开，另一个出口通过第二控制电磁 阀42与底流管3连通或断开，底流管3与矸石脱介筛6的矸石缓冲箱61 连通，支管2与精煤脱介筛5的精煤缓冲箱51连通，煤块经由精煤脱介 筛5经回流至精煤系统中。

利用本发明的防止跑煤系统，在提升了选煤厂自动化水平的同时， 可以有效解决有压两产品重介质旋流器失压跑煤问题，在节约资源及提 高企业的经济效益方面具有积极作用。

如图1所示，为本发明一种选煤设备的结构示意图，包括有压两产 品重介质旋流器1，所述有压两产品重介质旋流器1的底流嘴11与底流 管3连通，还包括如前所述的防止跑煤系统。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体 和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的 是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本 发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。