煤炭干法分级与分选

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二、干法分级技术
流化床气力分级机 流化床气力分级机的工作原理是：煤 炭连续地加入分级室，在布风板的振 动力及气力作用下形成流化床，颗粒 上下翻腾，碰撞剧烈，使煤团快速分 散，粘于块煤表面的煤粉快速脱落， 煤粉与块煤充分分离，其中细颗粒随 气流带出，达到粗细颗粒的高效分级。 分级室内颗粒翻腾碰撞剧烈，大大增 强了该分级机对原煤水分的适应能力， 原 煤 外 水 高 达 7~8% 时 ， 仍有 高 达 85%以上的脱粉率。
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二、干法分级技术 重力沉降分级的原理 铅垂流型的重力分级 铅垂流型重力沉降分级设备的分级原 理如下所述：在分级室内，流体运动 的方向与颗粒沉降的方向相反。设颗 粒在静止流体中由重力引起的沉降末 速度为V，分级室内流体的流速为υ， 则颗粒将以（ V － υ ）的绝对速度沿 重力方向或流体速度的方向运动。也 就是说，当V ＞ υ时，颗粒沿重力方 向运动；当 V ＜ υ 时，颗粒则沿流体 的速度方向运动；当 V ＝υ时，颗粒 在理论上将处于静止的状态而悬浮在 流体中。因此颗粒在重力作用下的沉 降末速度又叫做悬浮速度。 19
引自：中国工程院《先进能源技术咨询研究总报告 引自：中国工程院《先进能源技术咨询研究总报告2001年》 年
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选煤是一项最经济有效的控制煤烟型污染 的技术。作为洁净煤技术全过程的一个源 头技术，通过对原料煤的分选洁净化，脱 除大部分灰分和硫分，对不同质量的产品 分别利用，对脱除的尾矿集中治理。 今后首要而现实的任务是增大原煤入选 比例，提高动力煤的质量和研究开发先进 的选煤技术。
引自： 引自：国家统计局
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章新喜Biblioteka 近几年我国SO 近几年我国SO2、烟尘排放量变化
2500 2328 2346 2090 2000 1552 排放量/万吨 1500 1873 1452 1159 1165 1000 1059 1012 1048 1095 1857 2159 1995 1947 1926 2255
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二、干法分级技术 早在80年代，前苏联就已把气力分级技术成功地 用于原煤6mm或3mm脱粉，单机处理能力已达 380t/h。前苏联的生产实践表明：原煤气力分级 技术上可靠，经济上可行。我们前期的机型也都 证明了其可行性。 最新机型单机处理能力预计 可达1000t/h。
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二、干法分级技术
气力分级机严格地说不是按颗粒粒径分级，而是按颗粒 沉降速度分级。由于密度小的精煤颗粒易被气流吹出， 密度大的矸石颗粒不易被气流吹出，因此，气流分级对 细颗粒产物有明显降灰作用，即被气流吹出的煤粉与用 筛子筛出的同粒级煤粉相比，可降低灰分1~4%，而与 原煤相比，根据灰分在各粒级中分布不同，煤粉灰分可 比原煤灰分低3~9%。因此，采用流化床气力分级技术 可生产出低灰分优质煤粉，高价销售，作高炉喷吹燃料 或作优质电煤，提高煤矿企业的经济效益。
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二、干法分级技术 为了从根本上解决筛网堵塞问题，我们研究了无 筛网煤炭分级新技术—气流分级技术 。 气流分 级机没有筛网，不存在筛孔堵塞问题，分级粒度 不受筛孔堵塞限制，因而可进行6mm、3mm,直 至0.5mm分级，并且分级粒度任意可调。当原煤 外水小于10%时，3mm以下煤粉脱粉率高达 85~95%，分级效率高达80~90%。该技术必 将为煤矿企业实现动力煤3mm分级，提高企业 经济效益开辟一条新途径。
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二、干法分级技术 意义及应用前景 目前，原煤中粉煤（-0.5mm）含量不断增大，我国 选煤厂煤泥含量一般在20%~30%，原煤性质的改 变要求相应工艺的改变，这给老选煤厂带来了新的 挑战。原水力分级设备沉淀面积相等不足/处理能力 达不到要求，分级效果变差，跑粗严重。 细粒煤处理的费用比粗粒煤高3-4倍，以至于有的选 煤厂把细粒煤丢弃到尾煤池，造成资源损失并引起 很大环境问题。 粗煤泥和煤泥水处理是煤炭洗选中最困难和最昂贵 的部分。
煤炭干法分级与分选
章新喜 中国矿业大学化工学院
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一、概述 近几年我国原煤产量变化
20 18 16 原煤产量/亿吨 14 12 10 8 6 4 2 0 1996 1997 1998 1999 2000 年份 原煤产量 2001 2002 2003 2004 9.7 9.51 13.97 13.25 13.93 12.2 11.1 16.67 19.56
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二、干法分级技术
水平流型的重力分级 水平流型重力分级设备的分级 原理：流体沿水平方向以均一 的速度进入分级室，物料则在 铅锤方向从上向下供给，物料 中粒径较大的粗颗粒由于沉降 末速度较大而迅速沉降，由下 部的粗颗粒出口排出；而较小 的颗粒则随气流继续向前运动， 进入下一个分级室或从细颗粒 出口排出。这种分级设备比较 适合于去除大颗粒物料中的细 粉。
500
0 1996 1997 1998 1999 2000 年份 2001 2002 2003 2004
二氧化硫
烟尘
引自：国家环保总局《中国环境状况公报》 引自：国家环保总局《中国环境状况公报》
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燃煤排放物污染情况
燃煤排放物 SO2 酸雨 粉尘 NOx CO CO2 占燃料燃烧源、工业废气源、 占燃料燃烧源、工业废气源、 流动源等总排放量的比例（ ） 流动源等总排放量的比例（%） 85 82 70 60 71 85
从表1 可知,当原煤外在水 分≤9. 5 %时,3mm 分级 效率高达80 %～90 % ,这 是一般的机械筛分机难以 达到的。此外,从表1还可 看出,气力分级得到的粉煤 比用筛子筛出的粉煤灰分 低2. 25 %～2. 83 % ,比 原煤灰分低4. 66 %～5. 21 %。正如前面所分析的 那样,气力分级对细粒级产 物有降灰作用。
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二、干法分级技术
单个颗粒在无限范围内静止的粘性流体中，在重力作用下的沉降 运动称为自由沉降，颗粒做自由沉降时，作用在颗粒上的力有重 力、浮力和流体的阻力，颗粒的运动方程为：
du m = (m − m' )g − R dt
在粘性液体中，阻力随着相对速度的增大而增大，当颗粒由静止 开始沉降时，由于相对阻力也较小，上市左边的第一项大于第二 项，颗粒处于加速沉降状态。随着相对速度的增大，阻力也增大， 当增大到与第一项相等，即时，作用在颗粒上的合力为零，颗粒 处于均匀沉降状态，此时的速度为沉降的末速度。此外，即使颗 粒以大于沉降末速度的初速度开始沉降，由于，颗粒沉降的加速 度为负值，即与运动的方向相反，颗粒沉降的速度将会减小，最 终将达到沉降末速度。
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二、干法分级技术
气流分级的原理：根据不同粒度、形状和密度的颗 粒在同一均匀气流场中所受重力和介质阻力不同， 因而具有不同的沉降速度来进行的。在一定气流速 度下，细粒级物料被吹出，而粗粒级物料被沉降下 来。通过平滑无级调节气流场的速度，来任意调节 分级粒度。 沉降末速度
4g(ρP − ρ)DP ut = 3ρCD
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跳汰
湿法选煤
湿法重介 浮选
选煤
空气重介质流化床 空气摇床 空气跳汰 复合干法分选 振动逆流干法分选 摩擦静电选 高梯度磁选 筛选（筛分） 筛选（筛分）
干法选煤
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二、干法分级技术 井下或露天开采出的煤炭叫毛煤。它是由 大小不同的颗粒混合在一起所组成，在使 用或分选前，往往需要按要求将他们分成 粒度大小比较接近的几个级别。这种把物 料按颗粒大小（粒度范围）分成若干粒级 的作业，称之为分级。 分级有三种方法：水力分级、风力分级和 筛分。
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二、干法分级技术 颗粒的粒径不同，悬浮速度也不同，在颗粒群中， 悬浮速度正好等于流体速度的颗粒的粒径就是分 级粒径D。粒径大于D的颗粒将沿重力方向运动， 而粒径小于D的颗粒则沿流体速度的方向运动。 因此，可求得D。
18µu f DT = (ρ p − ρ)g
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二、干法分级技术
流化床气力分级机系统
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二、干法分级技术
水平流气力分级机
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二、干法分级技术 复合流型气力分级机
原煤外水超过10%时，仍有高达85%以上的脱粉率。
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二、干法分级技术
煤炭3mm 气力分级试验结果
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二、干法分级技术 离心力分级的原理 颗粒与流体一起沿切线方向 进入分级室，形成涡流，此 时作用在颗粒上的力主要是 离心力和流体阻力。粒径较 大的颗粒由于所受到的离心 力大于流体阻力被分离出来， 沿分级室的壁面下滑，从下 部排出；而粒径较小的颗粒 则随流体一起由上部排出。
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二、干法分级技术 离心力分级的原理
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二、干法分级技术 惯性式分级的原理 惯性式分级设备的分级 原理：气流带着物料一 起从水平方向以较大的 速度进入分级室，颗粒 在分级室中的运动是具 有较大水平初速度的二 维运动，颗粒按惯性大 小被分级，粒径越大， 其水平移动的距离就越 大。
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二、干法分级技术 关于颗粒与流体所组成的系统的运动情况，无论 是颗粒在静止的流体中运动，还是流体流过静止 的颗粒，或者是颗粒与流体同时都在运动，两者 之间相对运动的本质是相同的，因此都可以当作 颗粒在流体中的相对运动来处理。 颗粒在流体中运动时，除了受到流体的阻力和浮 力之外，还受到重力、离心力或电场力等外力的 作用，按照作用在颗粒上的外力的不同，可以分 为重力场中的沉降、离心力场中的沉降和静电场 中的沉降，它们沉降运动的规律完全一样，只是 作用在颗粒上的外力不同而已。