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一种制备管输煤浆的设备及其制备方法

2021-02-07 17:51:06

一种制备管输煤浆的设备及其制备方法

  技术领域

  本发明涉及煤浆制备技术领域,具体涉及一种制备管输煤浆的设备,本发明还涉及一种管输煤浆的制备方法。

  背景技术

  目前煤炭运输主要以铁路、公路、水路为主,但其运输效率不高,易造成污染。管道输煤作为一种安全高效、洁净环保的新型运煤方式,具有输送成本低、不受环境气候限制、能够长距离输送等优点。

  神渭输煤管道是我国煤炭运输方式的一项巨大创新实践,神渭管道输煤是以水为载体,将煤矿开采的原煤经过洗选或均质处理,研磨制成合适粒度级配和浓度的煤浆,通过管道经沿途泵站加压输送到终端用户。

  管道输煤的第一道工序是煤浆制备,也是最重要的一道工序,与传统的水煤浆制备工艺不同,管输煤浆制备工艺设计主要取决于所输送煤浆的特性,包括煤浆的浓度、粘度、粒度级配、沉降性等,为了管道煤浆输送符合管道输送的相关水力特性,保证管道长距离输送煤浆达到安全稳定的运行要求,煤浆的粒度与浓度级配必须在一定的范围内,这对煤浆制备系统提出了挑战。在常规燃料水煤浆、常规气化水煤浆的运行数据中,由于煤浆浓度、粘度的不同,很难以其为参考找到与管输煤浆粒度级配分布较接近的案例。因此,如何根据煤质调整进水量、进料量、进料粒度及棒磨机的运行工况等参数,制备合格浓度、粘度、粒度级配的管输煤浆是亟需解决的问题。

  发明内容

  本发明的目的是提供一种制备管输煤浆的设备,制备得到的煤浆适合长距离大规模输送,能够保证煤浆在管道中的安全输送。

  本发明的另一个目的是提供一种管输煤浆的制备方法,制备得到的煤浆适合长距离管道输送要求。

  本发明所采用的技术方案是,一种制备管输煤浆的设备,包括有环锤式破碎机,环锤式破碎机出料口的下方设置有传送皮带,传送皮带出料端的下方设置有末煤缓冲仓,末煤缓冲仓的出料口下方设置有定量给料机,定量给料机的出料口通过第一管道连接有棒磨机,棒磨机出料口的下方设置有安全筛,安全筛通过第二管道连接有合格浆罐,合格浆罐的出料口连接有第三管道;安全筛通过第四管道连接有返浆罐,返浆罐的出料口通过第五管道连接有返浆泵,返浆泵的出料口通过第六管道与第一管道连通;

  第一管道上还连接有第一工艺加水管,第四管道上连接有第二工艺加水管,第一工艺加水管及第二工艺加水管均外接水源。

  本发明的特点还在于,

  定量给料机上设置有重量计;第一工艺加水管上设置有流量调节阀;第三管道上设置有浓度计。

  棒磨机衬板弧度范围为2.0%~6.0%;棒磨机溢流堰高度为500~650mm;棒磨机中的钢棒类型及单棒重量为:Φ75mm,重量为190~210kg;Φ65mm,重量为140~160kg;Φ50mm,重量为80~100kg;棒磨机中Φ75mm、Φ65mm、Φ50mm三种规格的钢棒添加重量比为:(40+X):30:(30-X),其中-5≤X≤5;棒磨机中的钢棒负荷为钢棒额定负荷的30%~120%。

  本发明所采用的另一个技术方案是,一种管输煤浆的制备方法,采用上述的制备管输煤浆的设备,具体按照以下方法实施:

  步骤1、环锤式破碎机破碎

  将原煤通过环锤式破碎机破碎,再通过传送皮带传送至末煤缓冲仓中,通过末煤缓冲仓出料口下方的定量给料机进行定量向棒磨机中给煤,进水通过第一工艺加水管进入第一管道中并通过流量调节阀进行给水量控制,将水和煤汇入棒磨机中;

  步骤2、棒磨机研磨制浆

  水和煤汇入棒磨机后,棒磨机进行研磨制浆;煤浆过棒磨机溢流堰溢流至滚筒筛,筛上物通过棒磨机的出渣口排至小车中拉走,通过棒磨机的滚筒筛的筛下煤浆至安全筛;

  步骤3、安全筛筛分

  安全筛筛上物与第四管道内通过第二工艺加水管加入的水混合后输送至返浆罐,由返浆泵输回至棒磨机入口再磨;安全筛筛下煤浆入合格浆罐,得到合格管输煤浆用作后续长距离输送煤浆。

  本发明的特点还在于,

  步骤1中,原煤粒度在50mm以下,原煤经破碎机破碎后至6mm以下;步骤1中,原煤的煤质全水为12%~18%;原煤的煤质可磨性指数为55~60。

  步骤1中,原煤经破碎机破碎后至6mm以下的煤粉,按粒度级配范围百分比由以下组分组成:

  粒度级配范围为:-6mm~3mm的煤粉20~30%;

  粒度级配范围为:-3mm的煤粉70~80%;

  以上组分粒度级配范围百分比之和为100%。

  步骤1中,定量给料机给料量为100~250t/h;第一工艺加水管给水量为60~190m3/h;

  步骤2中,棒磨机衬板弧度范围为2.0%~6.0%;棒磨机溢流堰高度为500~650mm;棒磨机的处理量为100~250t/h;

  步骤2中,棒磨机中的钢棒类型及单棒重量为:Φ75mm,重量为190~210kg;Φ65mm,重量为140~160kg;Φ50mm,重量为80~100kg;

  棒磨机中Φ75mm、Φ65mm、Φ50mm三种规格的钢棒添加重量比:(40+X):30:(30-X),其中-5≤X≤5;

  棒磨机中的钢棒负荷为钢棒额定负荷的30%~120%;

  步骤2中,棒磨机中滚筒转速为10~15r/min;

  步骤2中,通过棒磨机的滚筒筛的筛下煤浆质量浓度为50%~55%,粘度为30~100mpa/s,静置沉降时间≥72h;

  步骤3中,通过第二工艺加水管的工艺加水量为16~23m3/h;

  步骤3中,返浆量为19~29m3/h;

  步骤3中,制备得到的管输煤浆的质量浓度为50%~55%,粘度为30~100mpa/s,静置沉降时间≥72h。

  步骤2中,棒磨机溢流堰出口煤浆粒度级配范围,具体如下表:

  ;

  步骤3中,合格管输煤浆粒度级配范围,具体如下表:

  。

  本发明的有益效果是,

  (1)本发明的一种制备管输煤浆的设备,制备得到的煤浆适合长距离大规模输送,能够保证煤浆在管道中的安全输送;

  (2)本发明的一种管输煤浆的制备方法,通过对进水量、进料量、进料粒度、煤质、煤浆等参数以及棒磨机的运行工况进行分析和调整,制备出了合格浓度、粘度、粒度级配的管输煤浆,保证了管输煤浆的安全性及稳定性,使煤浆满足长距离大规模管道输送要求,为管输煤浆的制备及研究提供了思路和方向。

  附图说明

  图1是本发明一种管输煤浆的制备方法的制浆工艺流程图;

  图2是本发明实施例1~5煤浆粒度级配包络图。

  图中,1.环锤式破碎机,2.煤质取样点,3.传送皮带,4.末煤缓冲仓,5.定量给料机,6.流量调节阀,7.棒磨机,8.小车,9.安全筛,10.返浆罐,11.返浆泵,12.合格浆罐,13.浓度计,14.煤浆取样点,15.第一管道,16.第二管道,17.第三管道,18.第四管道,19.第五管道,20.第六管道,21.第一工艺加水管,22.第二工艺加水管,23.重量计。

  具体实施方式

  下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

  本发明提供了一种制备管输煤浆的设备,如图1所示,包括有环锤式破碎机1,环锤式破碎机1出料口的下方设置有传送皮带3,传送皮带3上设置煤质取样点2,用于检测煤样性质,传送皮带3出料端的下方设置有末煤缓冲仓4,末煤缓冲仓4的出料口下方设置有定量给料机5,定量给料机5的出料口通过第一管道15连接有棒磨机7,棒磨机7出料口的下方设置有安全筛9,安全筛9通过第二管道16连接有合格浆罐12,合格浆罐12的出料口连接有第三管道17;安全筛9通过第四管道18连接有返浆罐10,返浆罐10的出料口通过第五管道19连接有返浆泵11,返浆泵11的出料口通过第六管道20与第一管道15连通;

  第一管道15上还连接有第一工艺加水管21,第四管道18上连接有第二工艺加水管22,第一工艺加水管21及第二工艺加水管22均外接水源。

  定量给料机5上设置有重量计23;第一工艺加水管21上设置有流量调节阀6;第三管道17上设置有浓度计13及煤浆取样点14,煤浆取样点14用于检测煤浆质量。

  棒磨机7衬板弧度范围为2.0%~6.0%;棒磨机7溢流堰高度为500~650mm;

  棒磨机7中的钢棒类型及单棒重量为:Φ75mm,重量为190~210kg;Φ65mm,重量为140~160kg;Φ50mm,重量为80~100kg;

  棒磨机7中Φ75mm、Φ65mm、Φ50mm三种规格的钢棒添加重量比为:(40+X):30:(30-X),其中-5≤X≤5。

  棒磨机7中的钢棒负荷为钢棒额定负荷的30%~120%;

  本发明还提供一种管输煤浆的制备方法,如图1所示,采用上述制备管输煤浆的设备,具体按照以下方法实施:

  步骤1、环锤式破碎机1破碎

  将原煤通过环锤式破碎机1破碎,再通过传送皮带3传送至末煤缓冲仓4中,传送皮带3上设有煤质取样点2采样,可以检测煤样性质;通过末煤缓冲仓4出料口下方的定量给料机5进行定量向棒磨机7中给煤,进水通过第一工艺加水管21进入第一管道15中并通过流量调节阀6进行给水量控制,将水和煤汇入棒磨机7中;

  步骤1中,原煤为红柳林煤矿的烟煤,原煤粒度在50mm以下,原煤经破碎机破碎后至6mm以下;步骤1中,原煤的煤质全水为12%~18%;原煤的煤质可磨性指数(HGI)为55~60。

  步骤1中,原煤经破碎机破碎后至6mm以下的煤粉,按粒度级配范围百分比由以下组分组成:

  粒度级配范围为:-6mm~3mm的煤粉20~30%;

  粒度级配范围为:-3mm的煤粉70~80%;

  以上组分粒度级配范围百分比之和为100%;

  即煤粉粒度级配范围如下表所示:

  ;

  步骤1中,定量给料机5给料量为100~250t/h(干基煤);第一工艺加水管(21)给水量为60~190m3/h;

  步骤2、棒磨机7研磨制浆

  水和煤汇入棒磨机7后,棒磨机进行研磨制浆;煤浆过棒磨机溢流堰溢流至筛孔孔径为3mm的滚筒筛,筛上物通过棒磨机7的出渣口排至小车8中拉走,通过棒磨机7的滚筒筛的筛下煤浆至筛孔孔径为3mm的安全筛9;

  步骤2中,棒磨机7衬板弧度范围为2.0%~6.0%;棒磨机7溢流堰高度为500~650mm;棒磨机7的处理量为100~250t/h(干基煤);

  步骤2中,棒磨机7中的钢棒类型及单棒重量为:Φ75mm,重量为190~210kg;Φ65mm,重量为140~160kg;Φ50mm,重量为80~100kg;棒磨机7中Φ75mm、Φ65mm、Φ50mm三种规格的钢棒添加重量比:(40+X):30:(30-X),其中-5≤X≤5;

  步骤2中,棒磨机7中的钢棒负荷为钢棒额定负荷的30%~120%;

  步骤2中,棒磨机7中滚筒转速为10~15r/min;

  步骤2中,通过棒磨机7的滚筒筛的筛下煤浆质量浓度为50%~55%,粘度为30~100mpa/s,静置沉降时间≥72h;

  步骤2中,棒磨机溢流堰出口煤浆粒度级配范围,具体如下表:

  步骤3、安全筛9筛分

  安全筛9筛上物与第四管道18内通过第二工艺加水管22加入的水混合后输送至返浆罐10,由返浆泵10输回至棒磨机7入口再磨;安全筛9筛下煤浆入合格浆罐12,得到合格管输煤浆用作后续长距离输送煤浆,其中合格浆罐12出口设有浓度计13和煤浆取样点,检测合格煤浆性质。

  步骤3中,通过第二工艺加水管(22)的工艺加水量为16~23m3/h;

  步骤3中,返浆量为19~29m3/h;

  步骤3中,制备得到的管输煤浆的质量浓度为50%~55%,粘度为30~100mpa/s,静置沉降时间≥72h;

  步骤3中,合格管输煤浆粒度级配范围,具体如下表:

  。

  实施例1

  步骤1、环锤式破碎机1破碎

  原煤为红柳林煤矿的烟煤,粒度50mm以下,通过环锤式破碎机1破碎至6mm以下,再通过传送皮带3传送至末煤缓冲仓4中,在传送皮带3上的煤质取样点2采样,进行煤质分析,全水水分为13.5%,可磨性指数60,粒度级配如表1-1。末煤缓冲仓4下的定量给料机5上用重量计23称重给煤150t/h,第一工艺加水管21通过流量调节阀6控制给水量92m3/h。

  表1-1煤质分析粒度级配

  步骤2、棒磨机7研磨制浆

  水和煤汇入棒磨机7后,棒磨机7衬板弧度为6%,溢流堰高度600mm,Φ75mm(190kg)、Φ65mm(140kg)、Φ50mm(80kg)钢棒添加重量比35:30:35、钢棒负荷为30%,滚筒转速为10r/min,在棒磨机7溢流堰出口处取样,实验室检测浓度为53.7%、粒度级配如表1-2、粘度为37.6mpa/s,静置沉降时间为72h。溢流堰溢流煤浆至筛孔孔径为3mm的滚筒筛,筛上物通过出渣口经小车8拉走,筛下物至安全筛9。

  表1-2棒磨机溢流堰出口煤浆粒度级配

  步骤3、安全筛9筛分

  通过滚筒筛的筛下煤浆,再经管道至筛孔孔径为3mm的安全筛9,安全筛9筛上物通过第二工艺加水管22加水16m3/h至返浆罐10,返浆量为19m3/h,由返浆泵11输回至棒磨机7入口再磨。筛下煤浆入合格浆罐12,合格浆罐12出口浓度计13检测浓度53.6%,煤浆取样点14检测浓度为53.6%,粒度级配如表1-3、粘度为37.5mpa/s,静置沉降时间为72h,该煤浆可用作后续长距离输送煤浆。

  表1-3煤浆粒度级配

  实施例2

  步骤1、环锤式破碎机1破碎

  原煤为红柳林煤矿的烟煤,粒度50mm以下,通过环锤式破碎机破碎至6mm以下,再通过传送皮带3传送至末煤缓冲仓4中,在传送皮带3上的煤质取样点2采样,进行煤质分析,全水水分为14.5%,可磨性指数59,粒度级配如表2-1。末煤缓冲仓4下的定量给料机5上用重量计23称重给煤150t/h,第一工艺加水管21通过流量调节阀6控制给水量94m3/h。

  表2-1煤质分析粒度级配

  步骤2、棒磨机7研磨制浆

  水和煤汇入棒磨机7后,棒磨机7衬板弧度为2%,溢流堰高度500mm,Φ75mm(200kg)、Φ65mm(150kg)、Φ50mm(90kg)钢棒添加重量比43:30:27、钢棒负荷为60%,滚筒转速为15r/min,在棒磨机7溢流堰出口处取样,实验室检测浓度为52.5%、粒度级配如表2-2、粘度为30mpa/s,静置沉降时间为77h。溢流堰溢流煤浆至筛孔孔径为3mm的滚筒筛,筛上物通过出渣口经小车8拉走,筛下物至安全筛9。

  表2-2棒磨机溢流堰出口煤浆粒度级配

  步骤3、安全筛9筛分

  通过滚筒筛的筛下煤浆,再经管道至筛孔孔径为3mm的安全筛9,安全筛9上物通过第二工艺加水管22加水16m3/h至返浆罐10,返浆量为17m3/h,由返浆泵11输回至棒磨机7入口再磨。筛下煤浆入合格浆罐12,合格浆罐12出口浓度计13检测浓度52.4%,煤浆取样点14检测浓度为52.4%,粒度级配如表2-3、粘度为30mpa/s,静置沉降时间为77h,该煤浆可用作后续长距离输送煤浆。

  表2-3煤浆粒度级配

  实施例3

  步骤1、环锤式破碎机1破碎

  原煤为红柳林煤矿的烟煤,粒度50mm以下,通过环锤式破碎机1破碎至6mm以下,再通过传送皮带3传送至末煤缓冲仓4中,在传送皮带3上的煤质取样点2采样,进行煤质分析,全水水分为12%,可磨性指数55,粒度级配如表3-1。末煤缓冲仓4下的定量给料机5上用重量计23称重给煤100t/h,第一工艺加水管21通过流量调节阀6控制给水量60m3/h。

  表3-1煤质分析粒度级配

  

  

  步骤2、棒磨机7研磨制浆

  水和煤汇入棒磨机7后,棒磨机7衬板弧度为5%,溢流堰高度550mm,Φ75mm(200kg)、Φ65mm(150kg)、Φ50mm(90kg)钢棒添加重量比35:30:35、钢棒负荷为90%,滚筒转速为15r/min,在棒磨机7溢流堰出口处取样,实验室检测浓度为55%、粒度级配如表3-2、粘度为100mpa/s,静置沉降时间为76h。溢流堰溢流煤浆至筛孔孔径为3mm的滚筒筛,筛上物通过出渣口经小车8拉走,筛下物至安全筛9。

  表3-2棒磨机溢流堰出口煤浆粒度级配

  步骤3、安全筛9筛分

  通过滚筒筛的筛下煤浆,再经管道至筛孔孔径为3mm的安全筛9,安全筛9筛上物通过第二工艺加水管22加水23m3/h至返浆罐10,返浆量为29m3/h,由返浆泵输回至棒磨机入口再磨。筛下煤浆入合格浆罐,合格浆罐12出口浓度计13检测浓度55%,煤浆取样点14检测浓度为55%,粒度级配如表3-3、粘度为100mpa/s,静置沉降时间为76h,该煤浆可用作后续长距离输送煤浆。

  表3-3煤浆粒度级配

  实施例4

  步骤1、环锤式破碎机1破碎

  原煤为红柳林煤矿的烟煤,粒度50mm以下,通过环锤式破碎机破碎至6mm以下,再通过传送皮带3传送至末煤缓冲仓4中,在传送皮带3上的煤质取样点2采样,进行煤质分析,全水水分为12.5%,可磨性指数59,粒度级配如表4-1。末煤缓冲仓4下的定量给料机5上用重量计23称重给煤250t/h,第一工艺加水管21通过流量调节阀6控制给水量190m3/h。

  表4-1煤质分析粒度级配

  步骤2、棒磨机7研磨制浆

  水和煤汇入棒磨机7后,棒磨机7衬板弧度为5%,溢流堰高度550mm,Φ75mm(210kg)、Φ65mm(150kg)、Φ50mm(90kg)钢棒添加重量比40:30:30、钢棒负荷为60%,滚筒转速为14.5r/min,在棒磨机7溢流堰出口处取样,实验室检测浓度为50%、粒度级配如表4-2、粘度为34.3mpa/s,静置沉降时间为73h。溢流堰溢流煤浆至筛孔孔径为3mm的滚筒筛,筛上物通过出渣口经小车8拉走,筛下物至安全筛9。

  表4-2棒磨机溢流堰出口煤浆粒度级配

  步骤3、安全筛9筛分

  通过滚筒筛的筛下煤浆,再经管道至筛孔孔径为3mm的安全筛,安全筛9筛上物通过第二工艺加水管22加水23m3/h至返浆罐10,返浆量为26m3/h,由返浆泵11输回至棒磨机7入口再磨。筛下煤浆入合格浆罐12,合格浆罐12出口浓度计13检测浓度52.9%,煤浆取样点14检测浓度为52.9%,粒度级配如表4-3、粘度为34.3mpa/s,静置沉降时间为73h,该煤浆可用作后续长距离输送煤浆。

  表4-3煤浆粒度级配

  实施例5

  步骤1、环锤式破碎机1破碎

  原煤为红柳林煤矿的烟煤,粒度50mm以下,通过环锤式破碎机破碎至6mm以下,再通过传送皮带3传送至末煤缓冲仓4中,在传送皮带3上的煤质取样点2采样,进行煤质分析,全水水分为18%,可磨性指数58,粒度级配如表5-1。末煤缓冲仓4下的定量给料机5上用重量计23称重给煤250t/h,第一工艺加水管21通过流量调节阀6控制给水量136m3/h。

  表5-1煤质分析粒度级配

  步骤2、棒磨机7研磨制浆

  水和煤汇入棒磨机7后,棒磨机7衬板弧度为4%,溢流堰高度650mm,Φ75mm(210kg)、Φ65mm(160kg)、Φ50mm(100kg)钢棒添加重量比45:30:25、钢棒负荷为120%,滚筒转速为14r/min,在棒磨机7溢流堰出口处取样,实验室检测浓度为53%、粒度级配如表5-2、粘度为65mpa/s,静置沉降时间为72h。溢流堰溢流煤浆至筛孔孔径为3mm的滚筒筛,筛上物通过出渣口经小车8拉走,筛下物至安全筛9。

  表5-2棒磨机溢流堰出口煤浆粒度级配

  步骤3、安全筛9筛分

  通过滚筒筛的筛下煤浆,再经管道至筛孔孔径为3mm的安全筛9,安全筛9筛上物通过第二工艺加水管22加水16m3/h至返浆罐10,返浆量为19m3/h,由返浆泵11输回至棒磨机7入口再磨。筛下煤浆入合格浆罐12,合格浆罐12出口浓度计13检测浓度53%,煤浆取样点14检测浓度为53%,粒度级配如表5-3、粘度为65mpa/s,静置沉降时间为72h,该煤浆可用作后续长距离输送煤浆。

  表5-3煤浆粒度级配

  从图2煤浆粒度级配包络图中可以看出,实施例1~5所制备煤浆粒度级配范围均在合格管输煤浆的粒度级配包络范围内(如表6),证明制备的煤浆属于合格管输浆,适合长距离管道输送。

  表6合格管输煤浆粒度级配范围

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