选煤厂水力旋流器选型及应用探讨

第2期 选 煤 技 术

2011年4月COAL PREPARAT I ON TECHNO LOGY 文章编号:

1001-3571(2011) 02-0047-03

N o 2

A pr 2011

选煤厂水力旋流器选型及应用探讨

赵良兴

(天地科技股份有限公司唐山分公司, 河北唐山 063012)

摘要:介绍了水力旋流器结构参数, 以柳林宏盛聚德选煤厂为例, 根据经验公式计算进行了水力旋流器选型, 并指出在操作时应注意调整水力旋流器各参数, 以使其工作处于最佳工况。关键词:水力旋流器; 结构参数; 设备选型; 操作参数中图分类号:TD942 文献标志码:A 水力旋流器是一种利用流体旋转所产生的离心力将固体颗粒分离的液固分离装置, 具有结构简单、造价低、占地面积小、易于维护等优点, 目前已经成为化工、冶金、矿业、食品、医药等行业广泛应用的液固分离设备之一。在选煤厂, 水力旋流器一般用于煤泥水的分级和浓缩, 但是分级粒度和分级效果对不同粒度和不同浓度的煤泥水差异很大。针对水力旋流器的选型, 目前只是根据 煤炭洗选工程设计规范 (GB50359-2005) 或厂家提供的参数进行, 而上述资料提供的处理能力和分

修改稿收稿日期:2010-03-15

作者简介:赵良兴(1978-), 男, 安徽涡阳县人, 工程师, 2001年毕业于中国矿业大学矿物加工专业, 现就职于天地科技股份有限公司唐山分公司选煤装备中心, 一直从事选煤厂设计和加压过滤机的研究工作, 联系电话:(0315) 7759726转205。

级粒度范围较宽:比如 350水力旋流器处理能力为40~100m /h, 分级粒度0 06~0 2mm , 因此无法很好地指导实际选型操作。笔者将就此问题进行探讨。

3

1 水力旋流器结构参数

旋流器结构参数有旋流器直径、进料管直径、溢流管直径、底流口直径、溢流管插入深度、旋流器柱段长度等。

(1) 水力旋流器直径。水力旋流器的直径主要影响其处理能力和分离粒度大小。一般说来, 随着旋流器直径的增大, 其处理能力和分离粒度都将有所增大。在要求溢流粗而处理能力高的场合, 一般选用大直径水力旋流器; 当要求分离粒度很细时, 应选用小直径的水力旋流器。

(2 1 8k W ) 代替振动弧形筛(2 1 1k W ) 和煤泥离心机(主电机55k W, 油泵电机1 1k W ), 设备电能消耗大幅降低。按一年300d , 每天生产20h

计算, 每年可节约电费(1 1 2+55+1 1-1 8 2) k W 20h 0 56元/(k W h) 300 1018 38万元。

并且, 本次技改还取消了离心机筛篮和刮刀等周期性更换备件的消耗, 简化了工艺流程, 使管道磨损大为减少, 降低了材料消耗, 从而大幅降低了生产成本, 取得了良好的经济效益和社会效益。

-4

为前序工艺的TBS 分选和三产品重介分选创造了有利条件, 可在混煤灰分不变的情况下使精煤产率提高3个百分点以上。

表2 梁北选煤厂德瑞克重叠式高频振动细筛运行质量数据煤样[1**********]平均

入料灰分/%

13 4212 8912 7614 0113 2113 5412 9513 0613 4614 7513 41

筛上物灰分/%

11 6311 0110 9511 2110 6811 0410 9911 3111 2412 0611 21

=

5 结语

随着综采技术的发展与贫瘦煤矿区的开采, 细粒级煤的洗选加工越来越重要。 重叠式高频振动细筛脱泥降灰+加压过滤机掺粗精煤过滤 的脱泥降灰和脱水新工艺在梁北选煤厂精煤回收系统的生产实践为优化粗精煤洗选加工提供了一个可供借鉴的新方法。

4 3 节能降耗

用高效低功耗的德瑞克重叠式高频振动细筛

第2期 选 煤 技 术 2011年4月25日

(2) 水力旋流器的进料管直径。进料管直径的增大会导致水力旋流器的生产能力和分离粒度增大, 并可能减小磨损。水力旋流器的进料管直径与旋流器直径呈一定比例。一般分级和浓缩的标准水力旋流器进料管直径D i =(0 15~0 25)D (这里D 为旋流器直径) 。

(3) 水力旋流器的溢流管直径。溢流管主要是排放出被分离的介质, 是水力旋流器分级时不可缺少的一个重要通道。溢流管直径是影响水力旋流器分离性能的一个重要尺寸, 它不仅影响流量比(底流与溢流流量之比), 而且还影响入口进料量和溢流出口能量损失的大小。一般, 溢流管直径D o 越大, 入口进料量越大, 旋流器流量比越小。在进口压力不变的情况下, 在一定范围内增加溢流口直径会导致生产能力的增加以及分离粒度的增大。一般分级和浓缩的标准水力旋流器溢流管直径D o =(0 2~0 3)D 。

(4) 水力旋流器的底流口直径。底流口直径对水力旋流器流量比有显著影响。随着底流口直径的增大, 流量比也增大; 随着底流口直径的减小, 会导致底流浓度增大到某一限度不再变化, 而分离粒度增大、分级总效率下降。推荐的最佳底流口直径D u =(0 07~0 25)D 。底流口直径应小于溢流口直径, 底流口直径与溢流口直径之比(亦称锥比) 一般应在0 15~1范围内。锥比是影响水力旋流器性能的最重要的几何参数之一。锥比的增大, 会导致流量比增大以及分级效率的增大, 但增大到一定程度后又下降, 并使分离粒度下降到某一界限。如果仅考虑分级效率的要求, 则分级效率最大值时对应的锥比便是最佳锥比, 其值一般在0 35~0 65范围内。

(5) 溢流管插入深度。溢流管伸入到旋流器内的深度要低于入料管的平面, 至于多深为最佳, 则要通过试验来确定。水力旋流器溢流管插入深度是影响分级效果的一个重要因素。一般分级和浓缩的标准水力旋流器溢流管插入深度为筒体柱体长度的2/3左右。如果插入太浅, 容易使矿浆短路, 使进入旋流器的物料未来得及分级就从溢流管跑走, 因此易使溢流跑粗, 从而降低分级效率; 如果溢流管插入太深, 则容易将底部的粗粒吸入溢流产品中, 同样使分级效果降低。随着溢流管插入深度的减小, 旋流器生产能力有所增大, 而分离粒度则有所减小, 同时流量比将会增大。

(6) 旋流器筒体柱段长度。水力旋流器筒体柱段主要是容纳、稳定并缓冲入口料流, 同时还可以预旋料流、稳定溢流。关于水力旋流器筒体柱段长度对性能的影响方面的研究文献较少。旋流器的柱段长

度对旋流器的处理能力影响几乎不大, 仅对旋流器的分选效果有一定的影响, 筒体柱段较长, 则物料分级时间较长, 分级较为完善, 所以分级效果较好。一般筒体柱段长度H =(0 7~2 0)D 。固液分离用水力旋流器的筒体柱段长度应适当选取大值。

(7) 水力旋流器锥角。增大锥角, 分离粒度变粗; 减少锥角, 分离粒度变细。一般来说, 细粒级物料分级宜采用较小锥角的旋流器, 通常取10~15 ; 粗粒级分级和浓缩用旋流器一般采用较大的锥角, 通常取20~45 。选煤厂使用的一般选用标准型, 锥角为20 。

2 水力旋流器设备选型

下面以柳林宏盛聚德选煤厂为例来探讨水力旋流器的选型。

柳林宏盛聚德选煤厂年设计处理能力为3 00M t/a, 主洗采用双系统, 生产采用50~1mm 有压三产品旋流器分选、1~0 25mm 干扰床分选、细粒级浮选联合工艺流程。表1为该厂单系统水力旋流器入料筛分资料, 其中煤泥量为85 17t/h,水量为550m /h。表2为以0 25mm 粒度分级的数质量平衡表。

表1 水力旋流器入料煤泥筛分资料粒级/mm1~0 500 50~0 250 25~0 1250 125~0 0750 075~0 045

产率/%

占全样8 955 455 573 281 814 9229 98

3

占本级29 8518 1818 5810 946 0416 41100 00

灰分15 1613 1913 7313 8614 1317 8814 58

表2 0 25mm 分级数质量平衡表

矿浆煤泥

所占比矿浆量/液固所占比干煤泥量

产物

例/%m 3 h -1比例/%/t h -1

入料(

136 373 3348 03

40 91

2 1 水力旋流器的处理能力

庞学诗的最大切线速度轨迹法水力旋流器处理能力的计算公式为

[1]

:

第2期 赵良兴:选煤厂水力旋流器选型及应用探讨 2011年4月25日

q m =2 69DD i

m

1 5

D 1 28

, -3

(1)

原理得到的相关公式来计算产物分配中的其他参[5]数。

(1) 经验公式法。水力旋流器流量比经验公式常用的为单因素模型, 公式为:

D

S v =K u ,

D W

式中:q m 为单台水力旋流器处理能力, m /h; D 为旋流器直径, c m; D i 为给料管直径, c m; D o 为溢流管直径, c m; P 为给料压力, M Pa ; m 为矿浆密度, t/m。

公式(1) 适用于直径D 为50~360mm 150~350mm 为宜

[3]

[2]

3

(3)

的水

力旋流器处理能力计算, 选煤厂水力旋流器直径以

。

参考 水力旋流器 (JB /T9035-1999), 如拟选用直径为350mm 水力旋流器, D o =100mm , D i =80mm, P =0 1M Pa 。根据公式(1) 可计算出q m =85 60m /h, 那么所需台数n 为:

n =K Q /qm =

=8 86,

85 60

3

式中:S v 为流量分配; K 为常数; W 为指数。K 、W 取值见表3。

表3

经验公式常数K 及指数W 取值表

K 1 51 131 11 341 058

W 2 9333 544 4

学者庞学诗

提列法(R T ille) 达尔扬

斯太斯(M Staas) 吉冈直哉和霍田

布拉德里

式中:K 为系数, K 取2 5。所需台数n 取整数和偶数, 因此最终选取350 10一组水力旋流器。2 2 分级粒度的校核

最大切线速度轨迹法(庞学诗法) 以旋流器分离过程中呈组合涡运动流体的最大切线速度轨迹面作为平衡轨道面导出水力旋流器分离粒度d 50的计算公式

[1]

(2) 物料平衡法。计算公式为:

S v =(Ro -R i ) (Rs +1) /[(Ri -R s ) (Ro +1) ],

(4)

式中:R s 为底流浓度(液固比) 。

水力旋流器的分级粒度为0 25mm, 若底流浓度为300~400g /L,通过流量比等值关系(式(3) 与式(4) 计算), 可计算出该水力旋流器锥比在0 50~0 60之间。考虑底流口能力进行修正, 底

:

, 0 5

- D -D o ) P m ) (3D

0 36

D o D i m m tan

0 64

d 50=1100(2)

流口尺寸为50~70mm 。

式中:d 50为分离粒度(旋流器的实际分配曲线上同其分配率50%相对应得颗粒粒度); d m 为分级

粒度或最大粒度(产物中95%通过的筛孔尺寸), 分级粒度或最大粒度同实际分离粒度的关系式大致是d m =(1 5~2 0) d 50, 一般取d m =1 65d 50; 为水力旋流器的锥角; 为固体密度, t/m; m 为矿浆粘度, Pa s , m =[(1+2 5 +10 05 +0 00273exp (16 6* ) ) ](这里 为浆体积浓度, %) 。

当旋流器直径>50mm 时, 庞学诗模型较其他

[4]

模型有优势。

根据公式(2) 可计算出d 50=0 06mm , d m =0 1mm 。

理论计算的分级粒度(0 1mm ) 远小于设计要求的0 25mm, 因此即使参数波动时, 也不会引起溢流的跑粗。

2 3 流量比及底流口尺寸的确定

在水力旋流器选型时, 应该根据经验公式或理论研究得到流量比的数据, 然后再根据按物料平衡

2

3

3 水力旋流器操作参数

对水力旋流器的调节主要是靠改变入料量、入料压力及底流口的大小来实现。入料量和入料压力的调节一般通过调整旋流器组的入料管阀门来实现。底流口的大小对底流浓度影响较大, 在操作时, 使底流口呈20~30 的伞状夹角(保持旋流器内有一个中心空气柱), 小于该夹角时底流浓度过大, 溢流跑粗; 大于该夹角则说明底流浓度过低, 溢流过细。旋流器的最佳工作状态, 应该是在较大底流浓度下(但底流浓度不能过大, 否则流动性差, 容易使管道堵塞和溢流跑粗), 采用顺利通过并呈20~30 夹角排料的小底流口。若要减小分级粒度, 可增加入料量, 并相应加大底流口, 或者入料量保持不变而稍加大底流口, 可使底流浓度降低。

在实际使用过程中, 要根据工艺设计的特点, 依据旋流器的运行规律来对旋流器参数进行调节。在生产过程中, 应对入料浓度、底流浓度、溢流浓度、入料粒级、底流粒级、溢流粒级等做记录, 以

第2期 选 煤 技 术

2011年4月COAL PREPARAT I ON TECHNO LOGY 文章编号:

1001-3571(2011) 02-0050-03

N o 2

A pr 2011

基于多目标线性规划的

煤炭企业产品结构优化模型研究

刘春华, 匡亚莉, 杨 超, 邓建军

(中国矿业大学化工学院, 江苏徐州 221008)

摘要:文章提出了多目标线性规划模型的通用原理, 结合煤炭企业的实际情况, 建立了以利润最大化、能耗最小化的多目标线性规划模型, 并依据此模型, 结合企业状况, 提出了几点产品结构优化策略, 逐步实现了产品结构优化目标。

关键词:多目标线性规划; 产品结构优化; 利润; 能耗; 优化策略中图分类号:TD948 9 文献标志码:A 企业产品结构是指它所生产的产品的品种规格构成及其比例关系, 主要包括出口产品与内销产品, 普通产品与名特优产品, 常规产品与高技术产品, 老产品与新产品, 以及各类产品中的不同品种、不同规格之间的各种比例关系。优化产品结[1]

构就是企业综合考虑产品的质量、成本、销售等因素, 对诸多生产方案进行综合评价, 找出最佳生产方案及产品, 以获得最大的生产利润, 是企业组织生产首要考虑的问题, 因此优化产品结构往往

[2]

是一个多目标评价问题。对于煤炭企业来说, 需要制定一个在一定的市场需求、资源、生产能力条件下, 选择能够最大限度地实现生产经营目标的生产方案。文章根据煤炭企业的相关资料, 运用多

收稿日期:2010-11-14

作者简介:刘春华(1984-), 女, 福建长乐市人, 中国矿业大学化工学院在读硕士研究生, 研究方向:矿物加工过程模拟与计算机控制, Ema i :l

li u c hunhua1213@163 co m, 联系电话:

[1**********]。

目标线性规划法, 建立了高利润、低能耗的优化模型。但是, 在实践过程中同时实现几个目标, 往往是困难的, 基于对得失的不同考虑, 文章提出了几点优化策略, 以期为煤炭企业实际问题处理提供指导。

1 企业多目标线性规划通用模型

通常, 把两个或两个以上目标函数的规划问题叫做多目标规划, 而线性规划模型来描述:

假定有m 个目标f 1(x), f 2(x ) , f m (x) 同时要考虑, 有n 个约束条件g 1(x ), g 2(x ), , g n (x) 。在要求目标函数越大越好的情况下(如产量、利润等), 不考虑其他目标时,

m ax F (X) =m ax {f1(x ), f m (x ) } (m 2),

(3) 水力旋流器的数学模型和经验公式针对选煤行业的不多, 因此, 在选煤生产实践中应对各经验公式做进一步地修正, 以推动水力旋流器在选煤行业的应用进展。

参考文献:

[1] 庞学诗 水力旋流器理论与应用[M] 长沙:中

南大学出版社,

2005

(3)

2005, (2)

[2] 罗科华, 等 水力旋流器生产能力计算模型及其适

用分析[J] 选煤技术, 2004, [3] 申克忠 旋流器选煤[J] 选煤技术,

[J] 中国科技论文在线, 京:化学工业出版社,

2009,

T [3]

是解决 最

优化 问题的常用方法, 可以用下面的数学规划

生产技术检查数据和理论计算来指导实际生产, 做到及时调整各参数, 从而保证水力旋流器工作在最佳工况。

4 结论

(1) 水力旋流器选型时, 要充分考虑入料浓度、入料粒级、处理能力、分级粒度等因素, 通过

经验公式进行理论计算, 以选定适宜的水力旋流器。

(2) 水力旋流器工作效果与其结构参数, 如直径、锥比、底流口、溢流管的直径和插入深度等因素有关, 建议设备厂家和设计单位能实现底流口和溢流口直径、溢流管插入深度的在线可调。[4] 刘建华, 等 水力旋流器分离粒度数学模型研究

(3)

[5] 赵庆国, 张明贤 水力旋流器分离技术[M] 北

2003

第2期 选 煤 技 术

2011年4月COAL PREPARAT I ON TECHNO LOGY 文章编号:

1001-3571(2011) 02-0047-03

N o 2

A pr 2011

选煤厂水力旋流器选型及应用探讨

赵良兴

(天地科技股份有限公司唐山分公司, 河北唐山 063012)

摘要:介绍了水力旋流器结构参数, 以柳林宏盛聚德选煤厂为例, 根据经验公式计算进行了水力旋流器选型, 并指出在操作时应注意调整水力旋流器各参数, 以使其工作处于最佳工况。关键词:水力旋流器; 结构参数; 设备选型; 操作参数中图分类号:TD942 文献标志码:A 水力旋流器是一种利用流体旋转所产生的离心力将固体颗粒分离的液固分离装置, 具有结构简单、造价低、占地面积小、易于维护等优点, 目前已经成为化工、冶金、矿业、食品、医药等行业广泛应用的液固分离设备之一。在选煤厂, 水力旋流器一般用于煤泥水的分级和浓缩, 但是分级粒度和分级效果对不同粒度和不同浓度的煤泥水差异很大。针对水力旋流器的选型, 目前只是根据 煤炭洗选工程设计规范 (GB50359-2005) 或厂家提供的参数进行, 而上述资料提供的处理能力和分

修改稿收稿日期:2010-03-15

作者简介:赵良兴(1978-), 男, 安徽涡阳县人, 工程师, 2001年毕业于中国矿业大学矿物加工专业, 现就职于天地科技股份有限公司唐山分公司选煤装备中心, 一直从事选煤厂设计和加压过滤机的研究工作, 联系电话:(0315) 7759726转205。

级粒度范围较宽:比如 350水力旋流器处理能力为40~100m /h, 分级粒度0 06~0 2mm , 因此无法很好地指导实际选型操作。笔者将就此问题进行探讨。

3

1 水力旋流器结构参数

旋流器结构参数有旋流器直径、进料管直径、溢流管直径、底流口直径、溢流管插入深度、旋流器柱段长度等。

(1) 水力旋流器直径。水力旋流器的直径主要影响其处理能力和分离粒度大小。一般说来, 随着旋流器直径的增大, 其处理能力和分离粒度都将有所增大。在要求溢流粗而处理能力高的场合, 一般选用大直径水力旋流器; 当要求分离粒度很细时, 应选用小直径的水力旋流器。

(2 1 8k W ) 代替振动弧形筛(2 1 1k W ) 和煤泥离心机(主电机55k W, 油泵电机1 1k W ), 设备电能消耗大幅降低。按一年300d , 每天生产20h

计算, 每年可节约电费(1 1 2+55+1 1-1 8 2) k W 20h 0 56元/(k W h) 300 1018 38万元。

并且, 本次技改还取消了离心机筛篮和刮刀等周期性更换备件的消耗, 简化了工艺流程, 使管道磨损大为减少, 降低了材料消耗, 从而大幅降低了生产成本, 取得了良好的经济效益和社会效益。

-4

为前序工艺的TBS 分选和三产品重介分选创造了有利条件, 可在混煤灰分不变的情况下使精煤产率提高3个百分点以上。

表2 梁北选煤厂德瑞克重叠式高频振动细筛运行质量数据煤样[1**********]平均

入料灰分/%

13 4212 8912 7614 0113 2113 5412 9513 0613 4614 7513 41

筛上物灰分/%

11 6311 0110 9511 2110 6811 0410 9911 3111 2412 0611 21

=

5 结语

随着综采技术的发展与贫瘦煤矿区的开采, 细粒级煤的洗选加工越来越重要。 重叠式高频振动细筛脱泥降灰+加压过滤机掺粗精煤过滤 的脱泥降灰和脱水新工艺在梁北选煤厂精煤回收系统的生产实践为优化粗精煤洗选加工提供了一个可供借鉴的新方法。

4 3 节能降耗

用高效低功耗的德瑞克重叠式高频振动细筛

第2期 选 煤 技 术 2011年4月25日

(2) 水力旋流器的进料管直径。进料管直径的增大会导致水力旋流器的生产能力和分离粒度增大, 并可能减小磨损。水力旋流器的进料管直径与旋流器直径呈一定比例。一般分级和浓缩的标准水力旋流器进料管直径D i =(0 15~0 25)D (这里D 为旋流器直径) 。

(3) 水力旋流器的溢流管直径。溢流管主要是排放出被分离的介质, 是水力旋流器分级时不可缺少的一个重要通道。溢流管直径是影响水力旋流器分离性能的一个重要尺寸, 它不仅影响流量比(底流与溢流流量之比), 而且还影响入口进料量和溢流出口能量损失的大小。一般, 溢流管直径D o 越大, 入口进料量越大, 旋流器流量比越小。在进口压力不变的情况下, 在一定范围内增加溢流口直径会导致生产能力的增加以及分离粒度的增大。一般分级和浓缩的标准水力旋流器溢流管直径D o =(0 2~0 3)D 。

(4) 水力旋流器的底流口直径。底流口直径对水力旋流器流量比有显著影响。随着底流口直径的增大, 流量比也增大; 随着底流口直径的减小, 会导致底流浓度增大到某一限度不再变化, 而分离粒度增大、分级总效率下降。推荐的最佳底流口直径D u =(0 07~0 25)D 。底流口直径应小于溢流口直径, 底流口直径与溢流口直径之比(亦称锥比) 一般应在0 15~1范围内。锥比是影响水力旋流器性能的最重要的几何参数之一。锥比的增大, 会导致流量比增大以及分级效率的增大, 但增大到一定程度后又下降, 并使分离粒度下降到某一界限。如果仅考虑分级效率的要求, 则分级效率最大值时对应的锥比便是最佳锥比, 其值一般在0 35~0 65范围内。

(5) 溢流管插入深度。溢流管伸入到旋流器内的深度要低于入料管的平面, 至于多深为最佳, 则要通过试验来确定。水力旋流器溢流管插入深度是影响分级效果的一个重要因素。一般分级和浓缩的标准水力旋流器溢流管插入深度为筒体柱体长度的2/3左右。如果插入太浅, 容易使矿浆短路, 使进入旋流器的物料未来得及分级就从溢流管跑走, 因此易使溢流跑粗, 从而降低分级效率; 如果溢流管插入太深, 则容易将底部的粗粒吸入溢流产品中, 同样使分级效果降低。随着溢流管插入深度的减小, 旋流器生产能力有所增大, 而分离粒度则有所减小, 同时流量比将会增大。

(6) 旋流器筒体柱段长度。水力旋流器筒体柱段主要是容纳、稳定并缓冲入口料流, 同时还可以预旋料流、稳定溢流。关于水力旋流器筒体柱段长度对性能的影响方面的研究文献较少。旋流器的柱段长

度对旋流器的处理能力影响几乎不大, 仅对旋流器的分选效果有一定的影响, 筒体柱段较长, 则物料分级时间较长, 分级较为完善, 所以分级效果较好。一般筒体柱段长度H =(0 7~2 0)D 。固液分离用水力旋流器的筒体柱段长度应适当选取大值。

(7) 水力旋流器锥角。增大锥角, 分离粒度变粗; 减少锥角, 分离粒度变细。一般来说, 细粒级物料分级宜采用较小锥角的旋流器, 通常取10~15 ; 粗粒级分级和浓缩用旋流器一般采用较大的锥角, 通常取20~45 。选煤厂使用的一般选用标准型, 锥角为20 。

2 水力旋流器设备选型

下面以柳林宏盛聚德选煤厂为例来探讨水力旋流器的选型。

柳林宏盛聚德选煤厂年设计处理能力为3 00M t/a, 主洗采用双系统, 生产采用50~1mm 有压三产品旋流器分选、1~0 25mm 干扰床分选、细粒级浮选联合工艺流程。表1为该厂单系统水力旋流器入料筛分资料, 其中煤泥量为85 17t/h,水量为550m /h。表2为以0 25mm 粒度分级的数质量平衡表。

表1 水力旋流器入料煤泥筛分资料粒级/mm1~0 500 50~0 250 25~0 1250 125~0 0750 075~0 045

产率/%

占全样8 955 455 573 281 814 9229 98

3

占本级29 8518 1818 5810 946 0416 41100 00

灰分15 1613 1913 7313 8614 1317 8814 58

表2 0 25mm 分级数质量平衡表

矿浆煤泥

所占比矿浆量/液固所占比干煤泥量

产物

例/%m 3 h -1比例/%/t h -1

入料(

136 373 3348 03

40 91

2 1 水力旋流器的处理能力

庞学诗的最大切线速度轨迹法水力旋流器处理能力的计算公式为

[1]

:

第2期 赵良兴:选煤厂水力旋流器选型及应用探讨 2011年4月25日

q m =2 69DD i

m

1 5

D 1 28

, -3

(1)

原理得到的相关公式来计算产物分配中的其他参[5]数。

(1) 经验公式法。水力旋流器流量比经验公式常用的为单因素模型, 公式为:

D

S v =K u ,

D W

式中:q m 为单台水力旋流器处理能力, m /h; D 为旋流器直径, c m; D i 为给料管直径, c m; D o 为溢流管直径, c m; P 为给料压力, M Pa ; m 为矿浆密度, t/m。

公式(1) 适用于直径D 为50~360mm 150~350mm 为宜

[3]

[2]

3

(3)

的水

力旋流器处理能力计算, 选煤厂水力旋流器直径以

。

参考 水力旋流器 (JB /T9035-1999), 如拟选用直径为350mm 水力旋流器, D o =100mm , D i =80mm, P =0 1M Pa 。根据公式(1) 可计算出q m =85 60m /h, 那么所需台数n 为:

n =K Q /qm =

=8 86,

85 60

3

式中:S v 为流量分配; K 为常数; W 为指数。K 、W 取值见表3。

表3

经验公式常数K 及指数W 取值表

K 1 51 131 11 341 058

W 2 9333 544 4

学者庞学诗

提列法(R T ille) 达尔扬

斯太斯(M Staas) 吉冈直哉和霍田

布拉德里

式中:K 为系数, K 取2 5。所需台数n 取整数和偶数, 因此最终选取350 10一组水力旋流器。2 2 分级粒度的校核

最大切线速度轨迹法(庞学诗法) 以旋流器分离过程中呈组合涡运动流体的最大切线速度轨迹面作为平衡轨道面导出水力旋流器分离粒度d 50的计算公式

[1]

(2) 物料平衡法。计算公式为:

S v =(Ro -R i ) (Rs +1) /[(Ri -R s ) (Ro +1) ],

(4)

式中:R s 为底流浓度(液固比) 。

水力旋流器的分级粒度为0 25mm, 若底流浓度为300~400g /L,通过流量比等值关系(式(3) 与式(4) 计算), 可计算出该水力旋流器锥比在0 50~0 60之间。考虑底流口能力进行修正, 底

:

, 0 5

- D -D o ) P m ) (3D

0 36

D o D i m m tan

0 64

d 50=1100(2)

流口尺寸为50~70mm 。

式中:d 50为分离粒度(旋流器的实际分配曲线上同其分配率50%相对应得颗粒粒度); d m 为分级

粒度或最大粒度(产物中95%通过的筛孔尺寸), 分级粒度或最大粒度同实际分离粒度的关系式大致是d m =(1 5~2 0) d 50, 一般取d m =1 65d 50; 为水力旋流器的锥角; 为固体密度, t/m; m 为矿浆粘度, Pa s , m =[(1+2 5 +10 05 +0 00273exp (16 6* ) ) ](这里 为浆体积浓度, %) 。

当旋流器直径>50mm 时, 庞学诗模型较其他

[4]

模型有优势。

根据公式(2) 可计算出d 50=0 06mm , d m =0 1mm 。

理论计算的分级粒度(0 1mm ) 远小于设计要求的0 25mm, 因此即使参数波动时, 也不会引起溢流的跑粗。

2 3 流量比及底流口尺寸的确定

在水力旋流器选型时, 应该根据经验公式或理论研究得到流量比的数据, 然后再根据按物料平衡

2

3

3 水力旋流器操作参数

对水力旋流器的调节主要是靠改变入料量、入料压力及底流口的大小来实现。入料量和入料压力的调节一般通过调整旋流器组的入料管阀门来实现。底流口的大小对底流浓度影响较大, 在操作时, 使底流口呈20~30 的伞状夹角(保持旋流器内有一个中心空气柱), 小于该夹角时底流浓度过大, 溢流跑粗; 大于该夹角则说明底流浓度过低, 溢流过细。旋流器的最佳工作状态, 应该是在较大底流浓度下(但底流浓度不能过大, 否则流动性差, 容易使管道堵塞和溢流跑粗), 采用顺利通过并呈20~30 夹角排料的小底流口。若要减小分级粒度, 可增加入料量, 并相应加大底流口, 或者入料量保持不变而稍加大底流口, 可使底流浓度降低。

在实际使用过程中, 要根据工艺设计的特点, 依据旋流器的运行规律来对旋流器参数进行调节。在生产过程中, 应对入料浓度、底流浓度、溢流浓度、入料粒级、底流粒级、溢流粒级等做记录, 以

第2期 选 煤 技 术

2011年4月COAL PREPARAT I ON TECHNO LOGY 文章编号:

1001-3571(2011) 02-0050-03

N o 2

A pr 2011

基于多目标线性规划的

煤炭企业产品结构优化模型研究

刘春华, 匡亚莉, 杨 超, 邓建军

(中国矿业大学化工学院, 江苏徐州 221008)

摘要:文章提出了多目标线性规划模型的通用原理, 结合煤炭企业的实际情况, 建立了以利润最大化、能耗最小化的多目标线性规划模型, 并依据此模型, 结合企业状况, 提出了几点产品结构优化策略, 逐步实现了产品结构优化目标。

关键词:多目标线性规划; 产品结构优化; 利润; 能耗; 优化策略中图分类号:TD948 9 文献标志码:A 企业产品结构是指它所生产的产品的品种规格构成及其比例关系, 主要包括出口产品与内销产品, 普通产品与名特优产品, 常规产品与高技术产品, 老产品与新产品, 以及各类产品中的不同品种、不同规格之间的各种比例关系。优化产品结[1]

构就是企业综合考虑产品的质量、成本、销售等因素, 对诸多生产方案进行综合评价, 找出最佳生产方案及产品, 以获得最大的生产利润, 是企业组织生产首要考虑的问题, 因此优化产品结构往往

[2]

是一个多目标评价问题。对于煤炭企业来说, 需要制定一个在一定的市场需求、资源、生产能力条件下, 选择能够最大限度地实现生产经营目标的生产方案。文章根据煤炭企业的相关资料, 运用多

收稿日期:2010-11-14

作者简介:刘春华(1984-), 女, 福建长乐市人, 中国矿业大学化工学院在读硕士研究生, 研究方向:矿物加工过程模拟与计算机控制, Ema i :l

li u c hunhua1213@163 co m, 联系电话:

[1**********]。

目标线性规划法, 建立了高利润、低能耗的优化模型。但是, 在实践过程中同时实现几个目标, 往往是困难的, 基于对得失的不同考虑, 文章提出了几点优化策略, 以期为煤炭企业实际问题处理提供指导。

1 企业多目标线性规划通用模型

通常, 把两个或两个以上目标函数的规划问题叫做多目标规划, 而线性规划模型来描述:

假定有m 个目标f 1(x), f 2(x ) , f m (x) 同时要考虑, 有n 个约束条件g 1(x ), g 2(x ), , g n (x) 。在要求目标函数越大越好的情况下(如产量、利润等), 不考虑其他目标时,

m ax F (X) =m ax {f1(x ), f m (x ) } (m 2),

(3) 水力旋流器的数学模型和经验公式针对选煤行业的不多, 因此, 在选煤生产实践中应对各经验公式做进一步地修正, 以推动水力旋流器在选煤行业的应用进展。

参考文献:

[1] 庞学诗 水力旋流器理论与应用[M] 长沙:中

南大学出版社,

2005

(3)

2005, (2)

[2] 罗科华, 等 水力旋流器生产能力计算模型及其适

用分析[J] 选煤技术, 2004, [3] 申克忠 旋流器选煤[J] 选煤技术,

[J] 中国科技论文在线, 京:化学工业出版社,

2009,

T [3]

是解决 最

优化 问题的常用方法, 可以用下面的数学规划

生产技术检查数据和理论计算来指导实际生产, 做到及时调整各参数, 从而保证水力旋流器工作在最佳工况。

4 结论

(1) 水力旋流器选型时, 要充分考虑入料浓度、入料粒级、处理能力、分级粒度等因素, 通过

经验公式进行理论计算, 以选定适宜的水力旋流器。

(2) 水力旋流器工作效果与其结构参数, 如直径、锥比、底流口、溢流管的直径和插入深度等因素有关, 建议设备厂家和设计单位能实现底流口和溢流口直径、溢流管插入深度的在线可调。[4] 刘建华, 等 水力旋流器分离粒度数学模型研究

(3)

[5] 赵庆国, 张明贤 水力旋流器分离技术[M] 北

2003